جایگاه رایانه ها در علوم فضایی

بدون اغراق کامپیوتر, موجب گسترش شگرف کلیه علوم و به ویژه دانش فضا در رابطه ای تنگاتنگ و دوسویه بوده است همان اندازه که کامپیوتر در گسترش فضانوردی سهیم بوده, دانش فضا نیز در راستای خود و برای نیل به اهداف خود و بیشتر از هر دانش دیگری, موجب پیشرفت کامپیوتر شده است

بدون اغراق کامپیوتر، موجب گسترش شگرف کلیه علوم و به ویژه دانش فضا در رابطه ای تنگاتنگ و دوسویه بوده است. همان اندازه که کامپیوتر در گسترش فضانوردی سهیم بوده، دانش فضا نیز در راستای خود و برای نیل به اهداف خود و بیشتر از هر دانش دیگری، موجب پیشرفت کامپیوتر شده است. علوم و تکنولوژی فضانوردی و علوم کامپیوتر، دو روی یک سکه و مدیون همدیگر هستند. نقش کامپیوترها در تکنولوژی فضانوردی، آنچنان مهم است که اساسا بدون آن، این فن آوری به هیچ وجه امکان رشد و پیشرفت نداشت. کامپیوترها که در اواخر دهه ۱۹۴۰م، ساخته شدند، در آغاز به بزرگی یک ساختمان بوده و هزینه گزاف و مصرف برق بسیار بالایی داشتند. در دهه ۱۹۶۰م، پس از سودجستن از ترانزیستور به مقدار زیادی از حجم، وزن و مصرف برق دستگاه های کامپیوتری کاسته شد. تکنولوژی فضایی که از پیشرفت تمام صنایع در جهت گسترش خود استفاده می کرد، همزمان آن صنایع را در جهت پیشرفت نیازهای خود رشد می داد. مهم ترین نیاز این تکنولوژی عبارت بود از کاستن از حجم، وزن و مصرف برق دستگاه هایی که موشک ها و ماهواره ها، آنها را با خود حمل می کردند. در حقیقت، در ارتباط با همین نیاز بود که در دهه ۱۹۷۰م، مدارهای مجتمع اختراع شده و تکامل پیدا کردند و امروزه کامپیوترها به صورت متکامل PC و ابررایانه درآمده اند. از جمله سودجستن از کامپیوتر در علوم فضایی می توان موارد زیر را برشمرد:

پیدا کردن مختصات سفینه ها در فضا: پیدا کردن مختصات یک سفینه در فضا و همچنین مختصات سیارات و دیگر اجرام شناور در فضا، نیازمند محاسبات پیچیده و سنگینی است. انجام این محاسبات بدون استفاده از کامپیوتر، ماه ها طول می کشد. در حالیکه با کمک کامپیوتر می توانیم در ظرف چند دقیقه و با دقتی بسیار بالا، اطلاعات مورد نیاز خود را در دست داشته باشیم.

کنترل رادیوتلسکوپ ها و هماهنگی آنها با سفینه های فضایی: رادیوتلسکوپ ها همیشه باید همراه با سفینه ها حرکت کنند و در صورت لزوم همراه با آنها تغییر جهت بدهند. انجام محاسبات مربوط به کنترل رادیوتلسکوپ ها و هماهنگ کردن آنها با سفینه های فضایی هم بر عهده کامپیوترها است.

طراحی، ساخت و آزمایش سفینه های فضایی: پیش از ساختن یک سفینه فضایی، باید مدل هایی از آن ساخته و آزمایش شود. ساختن مدل ها نیاز به هزینه گزافی داشته و زمان زیادی می برد. با شبیه سازی بوسیله کامپیوتر، در زمان و هزینه به مقدار زیادی صرفه جویی شده و از خطرهایی که در این مسیر وجود دارد جلوگیری می شود.

کنترل سفینه های باسرنشین و بدون سرنشین: یک موشک پیش از پرتاب از سکو، باید در مسیر از پیش تعیین شده ای حرکت کرده به سوی مقصد برود. این موشک به هر دلیلی ممکن است منحرف شود. کامپیوترهای درون موشک و یا کامپیوترهای ایستگاه های زمینی وظیفه دارند تا میزان خطا را بدست آورده و موشک را به مسیر درست بازگردانند. همچنین سفینه های بدون سرنشینی که روی سیارات دیگر نشسته اند و یا در مدار آن قرار دارند و آزمایش های مربوط به کشف حیات و آب را انجام می دهند، همگی بوسیله کامپیوترها کنترل می شوند.

فراهم کردن اطلاعات مورد نیاز برای فضانوردان: یک فضانورد باید اطلاعات مورد نیاز را همواره در دسترس داشته باشد. این اطلاعات نیازمند محاسبات پیچیده ای است که باید در اسرع وقت و کمترین زمان فراهم شود. این کار هم تنها از عهده کامپیوترها برمی آید که دارای قدرت محاسباتی و توان پردازشی بسیار بالایی هستند.

ارتباطات بویژه در رابطه با انتقال تصاویر از کرات دیگر: برای درک شرایط محیطی سیارات دیگر، هیچ چیزی روشن کننده تر و بهتر از یک عکس نیست. وظیفه کامپیوترها گرفتن عکس، ارسال آنها به زمین، رتوش کردن و قابل رویت کردن آنها برای ماست. تصاویری که توسط سفینه های فضایی و تلسکوپ های فضایی ارسال شده اند، همگی به وسیله کامپیوترها پردازش می شوند.

آزمایش هایی بویژه در جهت پیداکردن حیات در کرات دیگر: کشف حیات در سیارات دیگر مهم ترین وظیفه ای است که یک کامپیوتر مستقر در سفینه انجام می دهد. سفینه های که در سیارات دیگر فرود می آیند وظیفه دارند که آن سیاره را از جهت موادمعدنی و همینطور امکان وجود حیات بررسی کنند، نتایج حاصله را برای پردازش به کامپیوترها داده و نتیجه نهایی را به زمین ارسال کنند. به این ترتیب ما می توانیم بفهمیم که چه مواد معدنی و شاید هم آلی در آن سیاره وجود دارد و آیا اصولا امکان ظهور حیات در آن سیاره وجود دارد و یا خیر.

شبیه سازی سفرهای فضایی برای فضانوردان: شبیه سازی یک سفر فضایی برای فضانوردان یکی از مهم ترین وظایف کامپیوترها است. یک فضانورد نیاز به تمرین دارد و در این تمرینات، خطرهای زیادی او را تهدید می کند. اما در شبیه سازی کامپیوتری، یک فضانورد می تواند به فضا برود، در میان سیارات مسافرت کند، با انواع خطرات مواجه شود و بدون اینکه خطری او را واقعا تهدید کند، سر جای نخست خود بازگردد.

حفظ ایمنی پرواز بویژه در رابطه با قدرت انفجاری موشک: مسافرت به فضا نیازمند قدرت انفجاری زیادی برای خنثی کردن شتاب ثقل زمین است. این قدرت انفجاری بالا، همواره با خطراتی همراه بوده که مشهورترین آنها در سال های اخیر انفجار فضاپیماهای «چلنجر» است. همچنین انهدام فضاپیمای «کلمبیا» به هنگام بازگشت به زمین هم نمونه ای از خطرات فراوانی است که در کمین کیهان نوردان است. برای جلوگیری از بروز چنین حوادثی باید هماهنگی لازم میان تمام دستگاه های سفینه بر قرار باشد و این هماهنگی تنها از عهده کامپیوتر برمی آید.

با توجه به این مسایل و مشکلات درمییابیم تکنولوژی فضانوردی تنها با کمک کامپیوتر امکان رشد و پیشرفت داشته و با کمک کامپیوتراست که امروزه سفینه های فضایی ساخت دست بشر توانسته اند از منظومه شمسی خارج شوند.