کاربردهای حیرت آور رایانه‌ها در اکتشافات فضایی

آیا می‌دانستید اگر پیشرفت کامپیوترها و فناوری فضایی نبود، وجود تلسکوپ هابل در فضا غیرممکن می‌بود. تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ، که به زودی به دنبال هابل راه اندازی می‌شود و با سیستم‌ها و نرم افزارهای پیشرفته رایانه‌ای همراه است، به ما کمک می‌کند تا معماهای جهان را بیشتر فاش کنیم.
 
رایانه‌ها منجر به توسعه‌های مهم و پیشرفت در تحقیقات فضایی شده‌اند. همه جنبه‌های فناوری فضایی، طراحی یک سفینه فضایی، کنترل و پیمایش آن، یا گردآوری و پردازش داده‌ها، همه توسط رایانه انجام می‌شود. محاسبات حسابی پیچیده مورد نیاز برای پرواز فضا پیما، نظارت بر کار فضانوردان در فضا، زنده نگه داشتن آنها و تحلیل و همچنین تفسیر داده‌های جمع آوری شده، بسیار دشوار خواهد بود و در صورتی که رایانه‌ها نباشند، بسیار طول می‌کشند. در حقیقت، فن آوری رایانه و تحقیقات فضایی در کنار هم قرار گرفته‌اند تا نجوم را به قله‌های جدیدی برسانند، که در آن می‌توانیم برخی از رازهای بی‌شمار جهان را کشف کنیم.
 

ورود به فضا

طراحی سفینه فضایی

کامپیوترها به طراحی هواپیما کمک می‌کنند تا از تجهیزات سفارشی و پیشرفته ساخته شود. به طریق اولی فضا پیما در معرض تهدیدهای مختلفی است و تکنسین‌ها و مهندسان بی‌شماری طراحی و کار بسیار دقیق آن را برنامه ریزی می‌کنند. پس از ساخته شدن فضا پیما، تحت بسیاری از تست‌های خودکار قرار می‌گیرد، که توسط کامپیوتر، برای شبیه سازی سرما، خلأ و ارتعاشات ایجاد شده که فضا پیما در فضا با آن‌ها رو به رو می‌شود، اجرا می‌شود. پس از گذر از همه‌ی این تست‌ها، فضا پیما آماده‌ی راه اندازی است.
 

طراحی و آماده سازی

مأموریت‌های فضایی به برنامه ریزی دقیق و محاسبات مسیرها، پیشران‌ها و مسیری که وسیله نقلیه فضایی طی می‌کند نیاز دارند. این باید دقیقاً پس از در نظر گرفتن حرکات و نیروهای گرانشی اجسام مختلف آسمانی تعریف شود. زمان، میزان سوخت، مدت مأموریت، و همه چیز باید دقیق باشد. حتی یک میلی ثانیه محاسبه‌ی اشتباه می‌تواند فاجعه بار باشد. با در نظر گرفتن همه این موارد، از رایانه‌ها برای برنامه ریزی و آماده سازی مأموریت استفاده می‌شود.
 

تثبیت

فضاپیما دارای نرم افزاری داخلی برای تست‌های تشخیصی و به روز رسانی‌ها است که برای بررسی وضعیت تجهیزات به طور مداوم اجرا می‌شوند. اگر با مشکلی رو به رو شود، آن را به تیم روی زمین گزارش می‌دهد، که راه حل آن مشکل را ارائه می‌دهند یا پیشنهاد و حل می‌کنند. بسیاری از مشکلات گزارش نمی‌شوند اگر مشکل رایانه‌ای، که می‌تواند برای مأموریت فاجعه بار باشد، نباشد.
 

هوا نوردی

قرار دادن یک فضا پیما در یک موقعیت کاملاً دقیق، و مسیرهای آن و غیره، همه باید دقیقاً محاسبه شوند. این محاسبه در سه بعد انجام می‌شود. موتورهایی که به آتش کردن نیاز دارند، و زمان و طول مدت آتش موتور، توسط کامپیوترها مورد مراقبت و کنترل قرار می‌گیرد. پیمایش فضاپیما و نگه داشتن یک فضا پیما در مسیر خود چیزی است که رایانه‌ها به طور بیست و چهار ساعته در هر هفت روز هفته آن را دیده‌بانی و کنترل می‌کنند.
 

در فضا

تصویربرداری و عکاسی فضایی

رایانه‌ها با کمک تلسکوپ‌های بزرگ، تصاویری با کیفیت بالا از سیارات، زمین، ماه، سیارک‌ها، ستاره‌ها، ستاره‌های دنباله دار، کهکشان‌ها، و سایر اجسام آسمانی و مواد ناشناخته‌ای که در جهان وجود دارند، ضبط می‌کنند. عکاسی دیجیتال شیوه‌های نجوم را تغییر داده است، زیرا می‌توانیم تصاویر و رنگ‌ها را تغییر دهیم، و از فیلترها و اطلاعات ماهواره‌ای برای مشاهده واضح تر تصاویر استفاده می‌کنیم. بزرگنمایی تصاویر و دیدنی بیش از آنچه با چشمان غیر مسلح می‌توان دید، امکان پذیر است. تلسکوپ معروف فضایی هابل که در سال 1990 توسط ناسا به فضا پرتاب شد، همچنان با کمک رایانه‌ها می‌تواند هزاران تصویر از کیهان را به زمین منتقل کند. اگر محاسبه شود، هر هفته 120 گیگا بایت داده چیزی است که از تلسکوپ هابل به دست می‌آوریم.
 

تجزیه و تحلیل داده‌ها و ذخیره سازی

داده‌های تحقیقاتی بسیار گسترده و عظیم است که ذخیره دستی این داده‌ها سال‌ها طول می‌کشد. رایانه‌ها در تهیه، ذخیره سازی و به اشتراک گذاری این اطلاعات نقشی اساسی دارند. این اطلاعات فنی توسط رایانه‌ها جمع آوری، سازماندهی و نگهداری می‌شوند، تا دانشمندان بتوانند به صورت به روز شده اطلاعات بلادرنگ را در سراسر جهان جمع آوری کنند. تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ، که به زودی به دنبال هابل راه اندازی می‌شود  با سیستم‌ها و نرم افزارهای پیشرفته رایانه‌ای همراه است پدیده‌های مختلف نجومی مانند سیاه چاله‌ها، کوازارها یا حتی لکه‌های خورشیدی، سیگنال‌ها و الگوهای منحصر به فردی دارند. رایانه‌ها داده‌های مربوط به این الگوها را به تنهایی غربال و مرتب می‌کنند، تا کار کاوشگران فضایی آسان‌تر شود.
 

ارتباطات و روباتیک

ارتباط با فضاپیمای مأموریت با کمک رایانه انجام می‌شود. برقراری ارتباط، انتقال داده، مدیریت نیرو، جنبش، حرکت، ارسال و دریافت داده‌های جدید یا برنامه نویسی، همه با کمک رایانه انجام می‌شود. روبات‌ها یا مریخ نورد‌هایی که به مأموریت فضایی فرستاده می‌شوند توسط رایانه‌ها دستکاری، کنترل و هدایت می‌شوند.
 

پشتیبانی حیات برای فضا نوردان

برای شرایط زندگی و سیستم‌های کنترل محیطی یک فضا پیما، از کامپیوترها برای نظارت بر وسایلی که در جو و در فضا پیما باید سالم و زنده نگه داشته شوند، استفاده می‌شود. کنترل رطوبت، سنسورهای اکسیژن، دستگاه‌های تصفیه دی اکسید کربن، ترموستات‌ها و سایر وسایل توسط رایانه‌ها کنترل می‌شوند. در صورت بروز هر مشکلی، بلافاصله به خدمه هشدار داده می‌شود و مشکل برطرف می‌گردد.
 

هوشیاری مداوم

رایانه‌ها به طور مداوم اشیائی مانند ماهواره‌ها، موشک‌ها، آشغال‌های فضایی و غیره را که در اطراف زمین می‌چرخند کنترل می‌کنند. آنها پیگیری می‌کنند، رد یابی می‌کنند، و به شناسایی اجسام مختلف آسمانی که در مدار زمین می‌چرخند کمک می‌کنند. آنها به فهرست نویسی داده‌های ارسال شده توسط ماهواره‌های مختلف نظارتی و مراکز کنترل فضا کمک می‌کنند.
 
شبکه نظارت فضایی ایالات متحده (SSN) حاوی سنسورهای قدرتمند رادار، رایانه‌های بسیار کارآمد و دستگاه‌های ردیابی است که به طور مداوم در حال رصد هستند، و یک جریان ثابت از اطلاعات را به ماهواره‌ها و مراکز ارسال و از آنها دریافت می‌کنند.
 

شبیه سازی فضایی

کامپیوترها به دانشمندان این امکان را می‌دهند که شرایط محیطی شدید و شرایط پیچیده پرواز در فضا را شبیه سازی کنند. ثبت مشاهدات با جزئیات و تجزیه و تحلیل آنها، به دانشمندان کمک می‌کند تا افق‌های کاوش در فضا، تحقیق و توسعه را گسترش دهند.
 
منبع: آنویا واغمر