نخستين فرضيات در مورد چگونگي پيدايش سيارات ريشه در افسانه‌ها و داستان‌هاي قومي و قبيله‌اي در ساليان ماقبل تاريخ دارد. به‌علاوه، تقريبا تمامي اديان و آيين‌هاي مذهبي نيز اشاراتي به نحوه خلقت آسمان‌ها و زمين داشته‌اند. اما قرن‌ها بعد، رياضي‌دانان ومنجماني همچون کوپرنيک، گاليله و کپلر نخستين افرادي بودند که به جستجو در مورد دلايل علمي پديده‌هاي طبيعي از جمله حرکت اجرام سماوي پرداختند. نخستين فرضيه علمي در مورد منشا پيدايش زمين توسط فيلسوف و رياضي‌دان فرانسوي، رنه دکارت (1650-1596 م) ارائه شد. اما از آنجا که در زمان دکارت هنوز نيوتون و نظريه گرانش وي پا به عرصه وجود نگذاشته بودند، وي در ارائه فرضيه خود هيچ جايي براي نيروي گرانش به عنوان يکي از عوامل اصلي پيدايش سيارات نگذاشته بود. دکارت معتقد بود نيرو از طريق تماس اجسام با يکديگر از جسمي به جسم ديگر منتقل مي‌شود و جهان از ذراتي که مانند گردابي در حال چرخش هستند تشکيل شده است. دکارت در فرضيه خود که در سال 1644 ميلادي ارائه کرد عنوان داشت خورشيد و سيارات در اثر انقباض و تراکم يکي از همين گرداب‌ها که به طور طبيعي در جهان وجود دارند، تشکيل شده‌اند. درست يک قرن بعد و در سال 1745، دانشمند فرانسوي، جرج لوييس د.بوفون (1788-1707) فرضيه ديگري را مطرح کرد که بر اساس آن سيارات به دنبال تصادم ستاره‌اي که از نزديکي خورشيد عبور مي‌کرد با آن به وجود آمده‌اند. وي معتقد بود اين برخورد سهمگين آسماني موجب جدا شدن تکه‌هاي گازي از هر دو ستاره و تشکيل سيارات در منظومه خورشيدي شده که سپس هر يک در مدارهايي به دور خورشيد قرار گرفتند. طي دو قرن بعد، اين فرضيه هر چند سال يک بار توسط دانشمندان زمان طرح مي‌شد و به تناوب مورد تاييد قرار مي‌گرفت يا به کلي مردود مي‌گشت. اما فرضيه بوفون مشکلات فراواني داشت: اندازه ستارگان در مقايسه با فواصل ميان آنها بسيار ناچيز است و بنابراين تصادم آنها با يکديگر امري بسيار نادر است. بر اساس مطالعات کيهان‌شناسان، از هنگام شکل‌گيري کهکشان ما در بيش از 10 ميليارد سال پيش تا کنون، تعداد ستارگاني که با يکديگر برخورد کرده‌اند شايد از تعداد انگشتان يک دست نيز کمتر باشد. از سوي ديگر، ذرات گاز و غباري که بر اساس نظريه بوفون در اين تصادم از خورشيد و ستاره مهاجم جدا شده بودند آنقدر داغ و با حرارت بالا بودند که امکان تراکم آنها و تشکيل سيارات را به حداقل مي‌رساند. با همه اين اوصاف، اگر هم سيارات مي‌توانستند بر اساس اين فرضيه تشکيل شوند، هرگز نمي‌توانستند در مدارهاي پايداري به دور خورشيد قرار گيرند. فرضياتي که توسط دکارت و بوفون ارائه شدند، دو تفاوت عمده با يکديگر دارند و آن ماهيت آنهاست. فرضيه دکارت، فرضيه‌اي تکاملي است که در آن خورشيد و سيارات به تدريج و در فرايندي تکاملي به وجود آمده‌اند. اگر فرضيه وي صحيح باشد، ستارگاني که در اطراف آنها سياراتي وجود دارند بايد در جهان به وفور يافت شوند. از طرف ديگر، فرضيه ارائه شده توسط بوفون اتفاقي است که بر اساس آن سيارات به طور تصادفي و در اثر يک اتفاق به وجود مي‌آيند. بنابر اين فرضيه، منظومه‌هاي خورشيدي بايد بسيار نادر باشند. گرچه فرضيه‌هاي دکارت و بوفون امروزه مردود اعلام شده‌اند، اما زحمات اين دو دانشمند در معطوف ساختن افکار ساير دانشمندان به چگونگي پيدايش سيارات را نبايد ناديده گرفت. نظرياتي که در حال حاضر در مورد پيدايش سيارات مورد قبول دانشمندان هستند گرچه با دو فرضيه فوق بسيار متفاوتند اما مي‌توان گفت تا حدي تلفيقي از اين دو فرضيه‌اند چرا که غالبا نظرياتي تکاملي همراه با وقوع وقايعي تصادفي و نادر هستند. ريشه‌هاي نظريه کنوني پيدايش سيارات که در ادامه به آن مي‌پردازيم را بايد نتيجه تحقيقات منجم و رياضي‌دان فرانسوي، پير سيمون د.لاپلاس دانست. در سال 1796 وي با تلفيق فرضيه دکارت و قوانين گرانش نيوتون موفق به ارائه مدلي شد که بر اساس آن ابري از ماده در حال چرخش که بر روي نيروي گرانش خود در حال تراکم و مسطح شدن به شکل قرصي از گاز بود را به تصوير کشيد و به اين ترتيب پايه‌هاي نظريه کنوني را بنا نهاد. در مدلي که لاپلاس از پيدايش سيارات ارائه کرده بود، بنابر اصل پايداري اندازه حرکت زاويه‌اي، هرچه اين قرص چرخان گازي کوچک‌تر مي‌شود، سرعت چرخش آن بيشتر مي‌گردد. وي معتقد بود هنگامي که اين قرص چرخان به بيشترين سرعت خود مي‌رسد، شروع به برون‌پاشي لايه‌هاي خارجي خود مي‌کند که اين لايه‌ها سرانجام تشکيل حلقه‌هايي از ماده مي‌دهند. اين فرايند آنقدر ادامه مي‌يابد که حلقه‌هاي متعددي در فواصل مختلف تشکيل مي‌شوند و در نهايت با متراکم شدن مواد تشکيل دهنده آن حلقه‌ها، سياراتي تشکيل مي‌شوند که همگي به دور خورشيدي که در مرکز اين قرص گازي متولد شده است، در حال چرخشند. اين فرضيه که به نظريه سحابي مشهور است بعدها با اندک تغييراتي مورد قبول اکثر دانشمندان قرار گرفت. يکي از اشکالات عمده مدل لاپلاس اين بود که خورشيد به عنوان مرکز ابري که موجب تشکيل آن و سيارات اطرافش شد داراي بيشترين اندازه حرکت زاويه‌اي بود، حال آنکه بعدها و پس از مطالعه اوليه سيارات و خورشيد، دانشمندان دريافتند سيارات منظومه شمسي بيشترين اندازه حرکت زاويه‌اي منظومه را دارا هستند. از آنجا که فرضيه سحابي لاپلاس در توجيه مشکل اندازه حرکت زاويه‌اي اجرام منظومه شمسي با شکست رو به رو شد، توجه دانشمندان در طي يک قرن پس از آن مجددا به نظريه بوفون معطوف گرديد.

+ نوشته شده در  سه شنبه ۱۸ دی ۱۳۸۶ساعت 9:46  توسط ق  | 

 

شهر کهن کاشان به اعتراف باستانشناسان از دیرباز مهد قدیمی ترین تمدنهای بشری بوده است که اوج دیرینگی آنرا باید در تپه های سیلک جستجو کرد. و بنابر تحقیقات باستانشناسی و  معلوماتی که در نتیجه کاوشهای علمی و عملی در تپه های سیلک انجام شده نشان می دهد که از نخستین مراکز تمدن و سکنای بشر قبل از تاریخ می باشد . بدین جهت لازم است که به یافته هایی از این تمدن بپردازیم.

1-    کاشان باستان ( تمدن سیلک)

  - موقعیت سیلک:

تپه های سیلک در سه کیلو متری غرب کاشان بین را کاشان – فین قرار دارد که از دو تپه شمالی و جنوبی به فاصله 600متر از یکدیگر قرار دارند و تشکیل شده است . و به اعتقاد کاوشگران سیلک زیگورات است و از مجموع 32 زیگورات کشف شده در جهان 27 عدد در عراق و 5 عدد در ایران شناسایی شده که قدیمی ترین آنها زیگورات سیلک است که حدود 4700 تا 4500 سال پیش یا 2800 قبل از میلاد و ابتدای استفاده از خط برای نگارش ساخته شده اند.

برای ساخت این زیگورات که از سه سکو بر روی هم تشکیل شده یک ملیون و دویست و پنجاه هزار خشت به ابعاد 35×35×15 سانتیمتر استفاده شده و ارتفاع واقعی آن مشخص نیست اما آنچه که باقی است 14 متر ارتفاع دارد.

-         وجه تسمیه سیلک:

به نظر بعضی باستانشناسان همزمان با ورود آریاییها که مصادف تمدن سیلک بوده و در این دوره آریاییها به کسانیکه آریا نبودند Uniraniیا Asianiمی گفتند . بخشی از Asinistsدر کردستان  و بخشی عمده آنها در منطقه ایران مرکزی و خوش آب و هوایی به نام سیلک بوده اند که در واژه سیلک بعضی از مورخان آنرا به معنای سی ارگ و برخی سیاله یعنی سوفال ( سفال ) گرفته اند.[1]

بعضی ها تپه سیلک را سیاه الک می خوانند و آنرا آتشکده می دانند.[2]

- وقایع تاریخی سیلک

کاوشها نشان داد که 4500 سال قبل از میلاد اقوامی که دارای تمدن بالنسبه قابل مطالعه ای بوده و وسایل کار انان را بیشتر سنگ و استخوان تشکیل می داده است در این مکان مستقر شده اند و در 4200 سال ق. م  . در وضع زندگی این مردم تغییر رخ داده است و شکل و نوع و نقش و رنگ ظروف ساخته انان به کلی تغییر می کند و معلوم می شود که ساکنین این منطقه مغلوب اقوام تازه واردی شده که دارای مشخصات سفال قرمز رنگ با نقشی سیاه بوده که مظاهر آن در اقوام ری و چشمه علی اطراف تهران دیده می شود و یکباره تپه های شمالی متروک و در تپه جنوبی مورد استفاده قرار می گیرد.

مهمترین اکتشاف این قسمت پیدایش الواح گلی عیلامی است . بدین ترتیب که در 5500 سال پیش بر اثر ارتباط با مدنیت شوش نگارش خط و پروتوایلامیت را فرا گرفته اند و الواح گلی فراوانی با قدیمی ترین نوع خط در سیلک کشف شده است.

اقوام سیلک در 3500 سال پیش مغلوب آریاییها می گردند که آثارشان در طبقات و نیزه های بلند پیداست و در فاصله دو تپه بزرگ و کوچک دو گورستان قدیمی الف و ب  کشف و ظاهر می شود.

آثار مکشوفه از گورستان ب مربوط به مهاجران تازه وارد به سیلک بیشتر شبیه آثار زیر خاکی تپه گیان در نهاوند و خوروین در ساوجبلاغ و حسنلود در نقده و نواحی لرستان است.[3]

از داخل گورهای قبرستان سیلک ظروف سفالی ، آلات و ابزار کار و اسلحه های گوناگون بدست امده و همچنین کشف دو جسد با قدمت بیش از 5500 سال که علت مرگ آنها را ریزش سقف دانسته و بر اثر وقوع زلزله بوده است .

در بخش صنعتی چندین کوره ذوب فلز مربوط به هزاره سوم پیش از میلاد و بخشی بقایای معماری آهن از هزاره اول پیش از میلاد در این حفاریها کشف شده است . از جمله یافته ها به دوک و چرخ نخ ریسی  و چرخ کوزه گری و کوره های پخت سفال می توان اشاره کرد.

اولین حفاریها توسط گیرشمن در سال1312 انجام شد که دستاوردهای آنرا چنین برشمرده اند:

1-    ساکنان تا کمی به معاد عقیده داشته چونکه وسایل شخصی مردگان را با خودشان دفن می کردند.

2-    با بین النهرین در ارتباط بوده و گاهی جنگ می کردند که بعضی وقتها پیروز و بعضی اوقات شکست می خوردند.

3-    در آن زمان زن سالاری مطرح بوده و مردان در بیرون کار می کردند.

4-  در بعد صنعت د رمرحله اول سنگ را بدون تغییر استفاده می کردند ولی بعداً ابزار سنگی درست می کردند و همچنین برای زینت زنان استفاده می نمودند.

-         یافته های سیلک

در سال 1312 ه . ق پروفسور گیرشمن طی سه فصل کاوش تا سال 1317 ه . ق کشفیات مطالب جالب توجهی دست یافت.

الف. تپه های شمالی:

این تپه دارای وسعت تقریبی110×320 متر و ارتفاع 6 متر از زمینهای اطراف بلندتر بود و با حفاری در عمق 80/11متری قسمت شمال غربی تپه به  سطح خاک بکر رسیده که آثار بدست امده مربوط به دو دوره فرهنگی الف و ب می باشد در دوره فرهنگی الف به 5 دوره کوتاهتر و دوره ب به 3 دوره  کوتاهتر تقسیم می شود.

در سیلک الف 1: این طبقه استقرار اول در تپه سیلک است که بر روی خاک بکر قرار دارد و محل اولین ساکنان سیلک می باشند که قطعات سفالی بدست آمده نشان می دهد که ساکنان اولیه حداقل از چهار نوع سفال استفاده می کردند مانند سفال قرمز ساده ، قرمز منقوش ، سفال خاکستری و روشن منقوش است. بعلاوه اشیایی مانند سنگ و استخوان که بیانگر دفن مردگان در زیر مناطق مسکونی می باشد پیدا شد.

در سیلک الف 2: در این طبقه بقایای معماری که با چینه ساخته شده بود مشخص گردید . دیوار منازل فاقد پی بودند و سطوح دیوار اندوده نشده و علاوه بر چهار سفال طبقه1 به یک نوع سفال به رنگ قرمز تیره نیز بر می خوریم.

سیلک الف 3: این طبقه همانند قبلی بوده با این تفاوت که سنت تزیین داخل و خارج ظروف شدیدتر شد.

سیلک الف 4: در این طبقه استمرار سنت های فرهنگی قبل بوده و از استخوان و سنگ اشیاء کاراتر نسبت به قبل ساخته و بعلاوه اشیاء مسی مانند مهره و آویزبدست آمد که با چکش کاری مس طبیعی رگه های خالص مس را از معادن استخراج می نمودند.

سیلک الف 5: باز در اینجا تداوم سنت های فرهنگی قبل را معرفی می کند.

در سیلک ب تقسیمات طبقات استقراری این دوره نیز بر اساس دگرگونی های معماری استوار است.

طبقه ی دوم به سه لایه تقسیم می شود. از ویژگی های معماری دوره ی دوم سیلک این است که بناها با خشت خام که با دست فرم داده شده اند، ساخته می شدند و سنت دفن اجساد در زیر منازل مسکونی مانند گذشته ادامه داشته و سفال های ساخته شده این دوره مانند گذشته با دست ساخته می شده و تنها نوآوری تزئین ظروف با نقوش نباتات و حیوانات می باشد.

از دیگر آثار جدید دوره ب سیلک استفاده از سنگ مرمر برای ساختن دستبند، از سنگ های سبز روشن برای ساختن اشیاء تزئینی شخصی، از فیروزه برای اشیاء تزئینی کوچک بوده که در لایه های سوم طبقه ی ب به دست آمده است.

در پایان این دوره ی 3 سیلک به عللی که هنوز مشخص نیست، ساکنان تپه های شمالی سیلک این محل را برای همیشه ترک کرده اند. حفار معتقد است که آن ها به محل تپه ی جنوبی نقل مکان کرده و دوره ی سوم سیلک معرف آثار آن اقوام است که در تپه جنوبی روی خاک بکر قرار گرفته است.

ب:تپه ی جنوبی:

تغییر و تحولات در تپه ی جنوبی که در دنباله ی دگرگونی فرهنگ و تمدن اقوام در تپه ی شمالی بوده و جدیدتر است، در این محل شناسایی گردیده است.

دوره ی سوم تشکیل شده از هشت لایه استقراری که از خصوصیات عمده ی این دوره استفاده از قالبی در ساختن دیوارها و ساختن سفال با استفاده از چرخ سفالگری است و سنت دفن اجساد در زیربناهای مسکونی ادامه داشته و تزئین سفال علاوه بر روش و نقوش مرسوم قبلی از نقش انسان برای تزئین استفاده گردیده است.

به نظر می رسد که از چگونگی ذوب مس و ساختن اشیاء مسی با استفاده از روش قالب گیری اطلاعاتی داشته اند. مهمترین پدیده ی فرهنگی اوخر این دوره استفاده از مهرهای مسطح بوده است.

در بین لایه ی سه و چهار سیلک یک لایه ضخیم شن و خاکستر مشخص گردیده و علاوه بر سنت های گذشته در لایه چهارم مهرهای استوانه ای جایگزین مسطح شدند و مهم ترین پدیده استفاده از نوعی خط و نگارش بر روی لوح های کوچک گلی است.

آثار به دست آمده از دو قبرستان الف و ب به ترتیب معرف دوره ی مفرغ و آهن در این منطقه می باشند.

[1] . سایت kashaneh.org

[2] . سایت همشهری

[3] . فهرست اماکن باستانی =  نصراله مشکوتی ص 241

+ نوشته شده در  سه شنبه ۱۸ دی ۱۳۸۶ساعت 9:45  توسط ق  | 

نخستين

سياره 51 پگاسي بي نخستين سياره‌اي بود که به دور ستاره‌اي مانند خورشيد کشف شد. کشف اين سياره گازي که به سال 1995 بازمي‌گردد سرآغازي بود براي جستجو به دنبال سيارات فراخورشيدي که در اطراف ستارگان رشته اصلي در گردشند. علت نامگذاري اين سياره به 51 پگاسي بي، کشف آن در صورت فلکي اسب بالدار يا پگاسوس بوده است.

نزديک‌ترين
نزديک‌ترين سياره فراخورشيدي به زمين که تا کنون کشف شده, سياره اپسيلون اريداني بي است. اين سياره که به دور ستاره‌اي خورشيد مانند و در فاصله تنها 5/10 سال نوري از زمين قرار دارد، آنقدر از ستاره خود فاصله دارد که احتمال وجود آب مايع بر سطح آن تقريبا منتفي است.

جوان‌ترين
جوان‌ترين سياره فراخورشيدي که تا کنون کشف شده است کمتر از يک ميليون سال عمر دارد و به دور ستاره‌اي با نام کاکو تائو 4 در فاصله 420 سال نوري از زمين در حال گردش است. منجمان در هنگام بررسي حلقه‌اي از غبار در اطراف اين ستاره، متوجه يک حفره عظيم حلقه مانند به دور آن شدند که قطر آن 10 برابر فاصله زمين تا خورشيد بود و احتمالا به دليل نيروي گرانش سياره که موجب پراکندگي ذرات غبار در طي مسير خود شده، به وجود آمده است.

كهنسال‌‌ترين
مسن‌‌ترين سياره‌اي که تا کنون کشف شده، 7/12 ميليارد سال عمر دارد. اين سياره که قدمت آن 8 ميليارد سال از زمين بيشتر است تنها 1 ميليارد سال پس از پيدايش جهان و انفجار مهيبي که به مهبانگ معروف است شکل گرفته است. کشف اين سياره که پي اس آر بی 1620-26سی ناميده شد، از آن جهت حائز اهميت بود که نشان داد حيات مي‌تواند بسيار زودتر از آنچه پيشتر تصور مي‌شد در نقطه‌اي از جهان به وجود آمده باشد.

بزرگ‌ترين
سياره تي آر اي اس-4 با قطري معادل 7/1 برابر قطر مشتري (20 برابر قطر زمين)، بزرگ‌ترين سياره‌اي است که تا کنون کشف شده است. منجمان قطر اين سياره را هنگامي که در حال عبور از جلوي ستاره خود به نام جي اس سي 00648-02620بود محاسبه کردند. چگالي متوسط اين سياره غول آسا به طرز عجيبي پايين و معادل 2/0 گرم بر سانتي‌متر مکعب است. مدت حرکت انتقالي اين سياره که در فاصله 1400 سال نوري از زمين قرار دارد، تنها 5/3 روز است. ستاره‌اي که اين سياره به دور آن کشف شده در مرحله گذار از يک ستاره رشته اصلي به غول قرمز و با عمري حدود 5 تا 7 ميليارد سال است. گرچه سن اين ستاره تقريبا معادل سن خورشيد (5/4 ميليارد سال) است، اما از آنجا که جرم اين ستاره بسيار بزرگ‌تر از جرم خورشيد بوده، با سرعت دو برابر خورشيد سوخت خود را به پايان رسانده و در حال تبديل شدن به غول قرمز تا يک ميليارد سال آينده است.‌ در آن زمان، سياره تي آر اي اس-4 به واسطه فاصله کمي که تا ستاره خود دارد به طور کامل توسط ستاره مادر بلعيده خواهد شد.

کوچک‌ترين
سياره اُ جي ال اي-2005-بي ال جي-390 ال بي کوچک‌ترين سياره فراخورشيدي که تا‌کنون کشف شده، جرمي حدود 5/5 برابر زمين دارد و به دور ستاره کوتوله قرمزي که فاصله آن تا زمين 28000 سال نوري است، مي‌گردد. گرچه پيش از اين سياراتي در ابعاد کره زمين خارج از منظومه شمسي کشف شده بودند، اما تمامي آنها به دور ستارگان نوتروني پيدا شدند و بدين سبب شرايط ايجاد حيات را نداشتند. فاصله ميان اين کوتوله قرمز با سياره خاکي خود که از نظر ساختار يکي از شبيه‌ترين سيارات فراخورشيدي به زمين محسوب مي‌شود، 5/2 برابر فاصله زمين تا خورشيد است. اين در حالي است که اغلب سيارات فراخورشيدي که تا‌کنون کشف شده‌اند در فاصله‌اي معادل فاصله عطارد تا خورشيد از ستاره خود قرار گرفته‌اند. دماي پايين اين سياره که حدود 220- درجه سانتيگراد تخمين زده مي‌شود امکان پيدايش و رشد حيات به گونه‌اي که ما در زمين با آن روبه‌رو هستيم را به حداقل مي‌رساند.

سريع‌ترين
سرعت بالاي سويپس-10که در فاصله تقريبي 1،200،000 کيلومتري از ستاره خود کشف شده، اين سياره را ملقب به سريع‌ترين سياره فراخورشيدي کرده است. يک شبانه روز در اين سياره بادپا تنها 10 ساعت است. به همين دليل، سويپس-10 در زمره سياراتي با دوره تناوبي بسيار کوتاه موسوم به USPPs طبقه بندي شده است.

 

عجيب‌ترين
سيارات فراخورشيدي كه تا كنون كشف شده‌اند هر يك داراي ويژگي‌هاي منحصر به فرد و غالبا عجيبي هستند. اما يكي از عجيب‌ترين اكتشافات سيارات فراخورشيدي، سياره‌اي است كه در سپتامبر 2004 ميلادي به دور يك كوتوله قهوه‌اي كشف شد. كوتوله‌هاي قهوه‌اي ستارگاني كم فروغ با دماي سطحي كم هستند كه چگالي نسبتاً پايين آنها مانع از همجوشي هسته‌اي در مركز آنها شده است. اين سياره كه 2 ام 1207 بي نام گرفت، در فاصله تقريبي 100 واحد نجومي (هر واحد نجومي فاصله متوسط زمين تا خورشيد معادل 150 ميليون كيلومتر) از ستاره خود قرار گرفته است. جرم اين سياره 5 برابر سياره مشتري - بزرگ‌ترين سياره منظومه شمسي - و تنها 5 برابر كمتر از ستاره ميزبان خود بود در حالي كه بيشتر سياراتي كه تا‌كنون كشف شده‌اند از نظر جرم با ستاره خود در نسبت 1:1000 هستند. دماي اين سياره جوان كه تقريبا 8 ميليون سال از زمان پيدايش آن مي‌گذرد، در حال حاضر حدود 1000 درجه سانتيگراد تخمين زده مي‌شود. نشانه‌هايي از وجود آب در جو اين سياره و تغييرات درخشندگي آن كه مي‌تواند دليل وجود ابرها باشد، منجمان را به بررسي بيشتر اين سياره مرموز ترغيب ساخته است. از سوي ديگر، فاصله زياد ميان اين سياره با ستاره خود و همچنين نسبت پايين جرم اين دو، نظريه سحابي خورشيدي را كه در حال حاضر قوي‌ترين نظريه پيدايش سيارات است با مشكل مواجه كرده است.

+ نوشته شده در  سه شنبه ۱۸ دی ۱۳۸۶ساعت 9:35  توسط ق  | 

مقدمه و تعريف
آنتن بخشي از هر سيستم فرستنده يا گيرنده الكترونيكي است. آنتن عبارت است از بخشي از يك سيستم راديويي كه يك سيگنال راديويي را قادر به ارسال به محيط اطراف يا دريافت از محيط اطراف، مي‌نمايد. به‌عبارت ديگر آنتن را مي‌توان رابط بين سيستم الكترونيكي و فضاي بيرون دانست. يك آنتن فرستنده، جريان‌هاي الكتريكي را به سطوح لايه‌اي رسانا القا مي‌كند كه در نتيجه امواج الكترومغناطيسي توليد شده و در فضا پخش مي‌شوند. همين امواج الكترومغناطيسي بر روي سطوح مشخصي از آنتن‌هاي گيرنده، جريان‌هاي الكتريكي را القا مي‌كنند [1]. آنتن جزء لاينفك سيستم كليه ماهواره هاي فعال، كاوشگرها، فضاپيماها و ايستگاه‌هاي زميني ارسال و دريافت داده و كنترل فضايي مي‌باشد. آنتن‌هاي فضايي را مي‌توان به جهات گوناگون دسته‌بندي كرد. يكي از عمومي‌ترين دسته‌بندي‌ها در اين حوزه، تقسيم آنتن‌ها به دو دسته فضايي (آنتن‌هاي مستقر در فضا) و زميني(آنتن‌هاي مستقر در ايستگاه‌هاي زميني) است. بايد توجه داشت آنتن يك گيرنده جيبي «جي‌پي‌اس» هم مي‌تواند يك آنتن زميني باشد. آنتن‌هاي بشقابي تلويزيون‌هاي ماهواره‌اي هم نوعي آنتن زميني هستند. آنتن‌هاي بشقابي عظيم چندين متري نيز كه با فضا در ارتباطند، از همين رده به حساب مي‌آيند. هر دو دسته آنتن‌هاي زميني و فضايي از اصول و مباني يكساني برخوردار هستند. تنها تفاوت اساسي آنها در نوع سازه و شرايط محيطي متفاوت‌شان است. آنتن‌هايي كه در محيط فضا به‌كار گرفته مي‌شوند، بايد به لحاظ سازه‌اي تحمل شرايط فضا (اختلاف دما، برخورد انواع ذرات، بارهاي ديناميكي و ...) را داشته باشند. همچنين آنتن‌هاي فضايي حتما بايد بصورت تاشو و حتي‌الامكان با كمترين وزن و حجم ممكن طراحي شوند تا مشكلات مربوط به پرتاب و هزينه، در آنها به حداقل برسد. پارامترهاي مربوط به آنتن معمولا بيشترين تاثير را بر روي جرم ماهواره در نتيجه هزينه پرتاب دارند

 

پارامترها و مفاهيم مهم در آنتن‌هاي مخابرات فضايي
آنتن نيز مانند هر سيستم مهندسي ديگر داراي پارامترها و مشخصه‌هاي عملكردي و قابليتي مي‌باشد. مهم‌ترين اين پارامترها و همچنين برخي مفاهيم مرتبط با آنتن عبارتند از: 1- بهره آنتن: عبارت است از نسبت توان سيگنال خروجي از آنتن به توان ورودي آن. اين كميت با واحد «دسي بل» اندازه‌گيري مي‌شود . 2- الگوي تشعشعي آنتن: عبارت است از اندازه‌اي از حساسيت آنتن در جهات مختلف. نمودارهاي تصوير شماره 3 و توضيحات آن به‌خوبي بيان‌گر اين مفهوم هستند . 3- توان سمت‌گيري: عبارت است از قدرت آنتن در نشانه‌روي به سمت ماهواره (يا به سمت آنتن زميني). اين سمت‌گيري ممكن است به‌صورت مكانيكي يا الكترونيكي (تغيير جهت پخش موج با استفاده از خواص الكترونيكي موج و بدون تغيير جهت مكانيكي) آنتن باشد . 4- دماي نويز آنتن: اين مفهوم بيانگر نويزي (اغتشاشات) است كه آنتن دريافت مي‌كند و باعث ايجاد اخلال در كار آن مي‌گردد. در آنتن‌هاي نصب شده بر روي ماهواره‌ها منبع اصلي اين نويز تشعشعات زميني و محيط فضا هستند. در آنتن‌هاي ايستگاه‌هاي زميني، منبع اصلي دماي نويز، محيط جو و نويز تشعشع شده از زمين است. مقارنه ايستگاه زميني، خورشيد و ماهواره مي‌تواند يكي از عوامل مهم نويز در آنتن‌هاي گيرنده زميني باشد. مقارنه بدين معناست كه خورشيد، ماهواره و آنتن گيرنده زميني حدودا در يك راستا قرار مي‌گيرند

 

انواع آنتن
همانطور كه در مقدمه ذكر شد آنتن‌ها را مي‌توان به جهات گوناگوني دسته‌بندي كرد. اما معمول‌ترين دسته‌بندي براي آنتن‌هاي بكار گرفته شده در ارتباطات فضايي (چه در فضا و چه بر روي زمين) به قرار ادامه شرح مي‌‌باشد .

 

آنتن‌هاي سيمي
اين آنتن‌ها از ساختاري سيمي شكل تشكيل شده‌اند. فرم‌هاي مارپيچي،‌ مخروطي يا «دي‌پُل» ساده آنها معمولا در باندهاي فركانسي «يواچ‌اِف» و «وي‌اِچ‌اِف» كار مي‌كنند. فرم‌هاي ديگر معمولا در باند فركانسي «مايكرو ويو» (بالاي 1 گيگاهرتز) عمل‌ مي‌كنند .

 

آنتن‌هاي شيپوري آنتن‌هايي هستند كه به شكل مخروط بوده و معمولا بر روي ماهواره نصب مي‌شوند. اين آنتن‌ها براي ايجاد پوشش وسيع بر روي زمين به كار گرفته مي‌شوند. اين نوع آنتن اگرچه كارايي بالايي دارد، اما سنگين وزن و پرهزينه است. از اين آنتن بيشتر در اوايل عصر فضا براي ارتباطات فضايي استفاده مي‌شد و امروزه كاربرد چنداني ندارد .

 

آنتن‌هاي آرايه فازي
آنتن‌هايي هستند كه از المان‌هاي آنتن‌هاي كوچك پراكنده بر روي يك صفحه تشكيل شده‌اند. اين نوع آنتن پرتوهاي چندگانه‌اي ايجاد مي‌كند كه قابليت سمت‌گيري الكترونيكي يك پرتو را به‌خوبي فراهم مي‌آورد. مزيت اين نوع آنتن هنگامي است كه پرتو تشعشع حركت ثابتي داشته باشد. همچنين اين نوع آنتن به دليل اينكه از چندين جزء موازي تشكيل شده است، قابليت اطمينان بسيار بالايي دارد (با از كار افتادن چند المان، كل آنتن كارايي خود را از دست نمي‌دهد.) بازده بالايي دارد اما تلفات در سيستم تغذيه آن نسبتا بالاست فناوري نسبتا دشوار، وزن بالا و هزينه بالاي آن، ‌استفاده از آن را محدود مي‌كند .

 

آنتن‌هاي لنزينوعي از آنتن كه امواج را به شيوه يك عدسي اپتيكي بر روي حساسه‌هاي مختلف متمركز مي‌كند.عمده مزيت اين نوع آنتن بازده بالاي آن است. البته نامتناسب بودن سطح لنز در اين نوع آنتن باعث بروز تلفات زيادي مي‌شود. اين نوع آنتن بيشتر براي فركانس‌هاي خيلي بالا كاربرد دارد زيرا براي فركانس‌هاي پايين به وزن آن اضافه خواهد شد. چنين آنتني براي فركانس حدود 15 گيگاهرتز در حدود 50 سانتي‌متر قطر دارد.

آنتن‌هاي انعكاسي اين نوع آنتن‌ها از يك صفحه بشقابي سَهمَويِ متمركزكننده امواج و همچنين يك «تغذيه» تشكيل شده‌اند. در آنتن‌هاي گيرنده، صفحه بشقابي مورد اشاره امواج را جمع‌آوري و متمركز مي‌كند و تغذيه، كه در نقطه‌اي در روبروي صفحه نصب شده است، اين امواج را دريافت مي‌كند. در مورد آنتن‌هاي فرستنده اين فرايند برعكس است و تغذيه امواج را جهت پخش در فضا به روي بشقاب مي‌فرستد. در انواعي از اين آنتن‌ها از يك صفحه منعكس‌كننده هذلولَويِ محدب (نوع كاساگرين) يا بيضوي مقعرِ (نوع گرگورين) ثانويه نيز، بصورت تركيبي با بشقاب سهموي استفاده مي‌شود. البته ممكن است در مجموع از تركيب چند منعكس‌كننده نيز استفاده شود [1]. اين نوع پركاربردترين آنتن در مخابرات فضايي (چه در فضا و چه بر روي زمين) است. سادگي طراحي، انعطاف‌پذيري در طراحي (چيدماني متفاوت تغذيه و صفحات بشقابي و ثانويه)، وزن نسبتا كم و هزينه كمتر از مزيت‌‌هاي اين نوع در مقايسه با ساير انواع آنتن مي‌باشد

 

آنتن‌هاي انعكاسي متقارن
آنتن‌هاي انعكاسي هستند كه به لحاظ هندسي متقارن مي‌باشند. يعني مركز سهمي بشقابي، تغذيه و مركز انعكاس‌دهنده ثانويه همگي بر روي يك خط راست قرار دارند. ضعف عمده اين نوع آنتن‌ها در آن است كه نگه‌دارنده‌هاي تغذيه و خود تغذيه روي دهانه تشعشعي اثر ماسك‌گذاري دارند. اين اثر باعث مي‌شود تا سطح گلبرگ‌هاي جانبي الگوي تشعشعي آنتن بيشتر شود كه اين خود به كاهش بازده آنتن مي‌انجامد. علاوه بر اين، در نوع ساده اين آنتن (غير كاساگرين يا گرگورين كه فقط از يك بشقاب و يك تغذيه تشكيل شده است)، تغذيه به سمت زمين قرار مي‌گيرد و آن بخش از الگوي تشعشعي تغذيه كه به بشقاب سهموي منعكس‌كننده برخورد نمي‌كند به آساني تشعشعي را كه از زمين منعكس مي‌شود جذب مي‌كند كه اين باعث افزايش بسيار زياد دماي نويز آنتن مي‌شود. براي غلبه بر چنين مشكلي بايد در نوع تغذيه و فاصله كانوني آن تغييراتي داده شود كه اين هم باعث بزرگ شدن حجم آنتن و همچنين عدم سازگاري با مدارات مايكرو ويو پشت تغذيه مي‌شود [3].

 

آنتن‌هاي غيرمتقارن
در اين نوع آنتن‌ها لزوما مراكز و كانون‌هاي سه المانِ بشقاب سهومي، تغذيه و منعكس‌كننده ثانويه در يك خط مستقيم قرار ندارند. اين تنظيم (يا نصب) غيرمتقارن به افزايش بازده و كاهش حجم آنتن مي‌انجامد. زيرا با اين كار مي‌توان به نوعي اثرات ماسك‌گذاري و همچنين پهن شدن گلبرگ‌هاي جانبي الگوي تشعشعي آنتن را كنترل كرد و در نتيجه دماي نويز آنتن را پايين آورد [1]. اين قدرت مانور در نصب اجزاي مختلف آنتن، يكي از مزاياي آنتن‌هاي انعكاسي است. نصب غيرمتقارن انسداد را كاهش داده و از وسعت گلبرگ‌هاي جانبي الگوي تشعشعي آنتن نيز مي‌كاهد.

نكاتي پيرامون مشخصات و عملكرد آنتن‌هاي مخابرات فضايي آنتن‌هاي با بهره بالا، براي پشتيباني نرخ‌هاي بالاي انتقال داده و توان‌هاي نسبتا كم فرستنده‌ها به‌كار گرفته مي‌شوند. همه انواع آنتن‌هايي كه ذكر شدند، بهره‌هاي بالايي دارند اما همان‌طور كه اشاره شد مطلوب‌ترين و پرطرفدارترين آنتن‌هاي فضايي، آنتن‌هاي انعكاسي هستند. براي آنتن‌هاي با قطر بالاي نيم متر، معمولا آنتن‌هاي انعكاسي نسبت به انواع ديگر داراي مزيت غيرقابل‌انكار هستند. باز بودن دست طراح در طراحي غير متقارن آنتن‌هاي انعكاسي، طراحي سازه ماهواره را نيز تسهيل مي‌كند. در بسياري از موارد لازم است تا جهت پرتو آنتن تغيير كند. معمولا تغيير جهت الكترونيكي پرتوها به تغيير جهت مكانيكي آنتن ارجحيت دارد، به‌خصوص اگر نياز به تغيير جهت با سرعت بالا وجود داشته باشد. در آنتن‌هاي انعكاسي تغيير جهت مي‌تواند با سوئيچ كردن به سمت يك تغذيه خارج از محور انجام شود كه البته در اين صورت تلفات آنتن بالا مي‌رود. انواع كاساگرين و گرگورين مي‌توانند از اين طريق تا 10 درجه نيز تغيير جهت در پرتو ايجاد كنند. آنتن‌هاي لنزي براي تغيير جهت زياد پرتوها بسيار مناسب هستند اما وزن و هزينه بالا استفاده از آنها را محدود مي‌كند. طراحان در طراحي يك ماهواره همواره با سه محدوديت روبرو هستند: جرم (وزن)، حجم، توان. هر سه اين مسائل در طراحي يا انتخاب آنتن‌هاي فضايي خودنمايي مي‌كنند. فرستنده ماهواره هميشه با مشكل توان روبرو است. بنابراين براي اين‌كه پرتو با توان بيشتر و نرخ انتقال داده بيشتري ارسال گردد، بايد عرض كمتري داشته باشد. وقتي پرتو عرض كمتري دارد، پوشش آن بر روي زمين كمتر بوده و همچنين رديابي آن بر روي زمين دقيق‌تر و پيچيده تر است. تكنيك‌هايي براي فائق آمدن بر اين مساله وجود دارد كه يكي از آنها تكنيك «پرش پرتو» است. بدين ترتيب كه فرستنده يك يا چند پرتو مشخص (اما محدود) را توليد مي‌كند و سپس به‌وسيله سوئيچ كردن اين پرتوها در جهات مختلف (كه هر جهت مقدار بسيار اندكي با جهت ديگر اختلاف دارد)‌ يك محدوده جغرافيايي مشخص اسكن مي‌شود. به عنوان مثال ماهواره هاي «ايريديوم» و «گلوبال‌‌استار» براي پوشش كل بخش قابل رويت زمين از همين تكنيك (با چند پرتو)‌ استفاده مي‌كنند. البته نوع پرش پرتو در آنها متفاوت است.

منابع: 1- Mark Williamson, "Cambridge Dictionary of Space Technology", Cambridge University Press, First Edition, 2001 2- Willey J. Larson, James R. Wertz, "Space Mission Analysis and Design", MicroCosm Press, 1999 3- اداره مهندسي بخش فضايي اداره كل طرح، مهندسي و نصب ارتباطات ماهواره‌اي شركت مخابرات ايران، «سيستم‌هاي مخابرات ماهواره‌اي»، اداره انتشارات و روابط فرهنگي روابط عمومي شركت مخابرات ايران، 1382 4- محمد حكاك، «سيستمهاي مخابرات ماهواره اي»، انتشارات سروش، چاپ اول،

 

+ نوشته شده در  سه شنبه ۱۸ دی ۱۳۸۶ساعت 9:32  توسط ق  |