Forwarded from تازههای علمی
🔺 فناوری در قلب پرواز مافوق صوت: چگونه یک «قطبنمای داخلی» مشکل قطع ارتباط را حل میکند؟
🔹 یکی از بزرگترین چالشهای مهندسی در پرواز با سرعتهای مافوق صوت (بیش از ۵ برابر سرعت صوت)، پدیدهای به نام «سد سیاه» است که وسیله پرنده را در یک سکوت رادیویی کامل فرو میبرد. اکنون، یک پیشرفت فناورانه در سیستمهای ناوبری، راه حلی برای این مشکل ارائه داده است.
❕ پرواز مافوق صوت و «سد سیاه» چیست؟
وقتی یک وسیله با سرعت بسیار بالا در جو حرکت میکند، اصطکاک شدید با مولکولهای هوا باعث ایجاد یک حباب از گاز یونیزهشده و بسیار داغ به نام «پلاسما» در اطراف آن میشود. این حباب پلاسما مانند یک قفس فارادی عمل کرده و مانع از عبور سیگنالهای رادیویی (مانند GPS یا فرامین کنترلی) میشود. در نتیجه، وسیله پرنده برای دقایق حیاتی از پرواز خود، ارتباطش را با دنیای خارج از دست میدهد و کاملاً «کور» و «کر» میشود.
❕ راه حل: واحد اندازهگیری اینرسی (IMU) چیست؟
سامانه IMU یک «قطبنمای داخلی» فوقپیشرفته است. این سیستم برای ناوبری نیازی به دریافت سیگنال از منابع خارجی مانند GPS ندارد. در عوض، با استفاده از مجموعهای از ژیروسکوپها (برای اندازهگیری چرخش) و شتابسنجها (برای اندازهگیری حرکت خطی)، به طور مداوم موقعیت، جهت و سرعت خود را محاسبه میکند. این فناوری دهههاست که در فضاپیماها، زیردریاییها و موشکهای بالستیک استفاده میشود، اما نوآوری جدید، کوچکسازی و مقاومسازی آن برای تحمل شرایط بسیار خشن (گرما و لرزش شدید) پرواز مافوق صوت در جو است.
🔹 اخیراً شرکت «نورثروپ گرامن» اعلام کرده که با موفقیت یک IMU پیشرفته را بر روی وسیله آزمایشی مافوق صوت Talon-A آزمایش کرده است. بر اساس گزارشها، این سیستم توانسته در طول پرواز مافوق صوت، به طور دقیق و بدون اتکا به GPS، مسیر وسیله را محاسبه و آن را هدایت کند.
🔹 این پیشرفت، یک گام مهم در جهت دستیابی به ناوبری مطمئن و دقیق برای نسل جدید تسلیحات پرنده مافوق صوت است و نشان میدهد چگونه مهندسان با استفاده از اصول بنیادی فیزیک، بر چالشهای محیطهای بسیار دشوار غلبه میکنند.
[منبع]
🆔 @Science_Focus
#فناوری #مهندسی_هوا_فضا #مافوق_صوت #ناوبری #فیزیک_پلاسما #فناوری_تسلیحاتی #فناوری_نظامی
🔹 یکی از بزرگترین چالشهای مهندسی در پرواز با سرعتهای مافوق صوت (بیش از ۵ برابر سرعت صوت)، پدیدهای به نام «سد سیاه» است که وسیله پرنده را در یک سکوت رادیویی کامل فرو میبرد. اکنون، یک پیشرفت فناورانه در سیستمهای ناوبری، راه حلی برای این مشکل ارائه داده است.
❕ پرواز مافوق صوت و «سد سیاه» چیست؟
وقتی یک وسیله با سرعت بسیار بالا در جو حرکت میکند، اصطکاک شدید با مولکولهای هوا باعث ایجاد یک حباب از گاز یونیزهشده و بسیار داغ به نام «پلاسما» در اطراف آن میشود. این حباب پلاسما مانند یک قفس فارادی عمل کرده و مانع از عبور سیگنالهای رادیویی (مانند GPS یا فرامین کنترلی) میشود. در نتیجه، وسیله پرنده برای دقایق حیاتی از پرواز خود، ارتباطش را با دنیای خارج از دست میدهد و کاملاً «کور» و «کر» میشود.
❕ راه حل: واحد اندازهگیری اینرسی (IMU) چیست؟
سامانه IMU یک «قطبنمای داخلی» فوقپیشرفته است. این سیستم برای ناوبری نیازی به دریافت سیگنال از منابع خارجی مانند GPS ندارد. در عوض، با استفاده از مجموعهای از ژیروسکوپها (برای اندازهگیری چرخش) و شتابسنجها (برای اندازهگیری حرکت خطی)، به طور مداوم موقعیت، جهت و سرعت خود را محاسبه میکند. این فناوری دهههاست که در فضاپیماها، زیردریاییها و موشکهای بالستیک استفاده میشود، اما نوآوری جدید، کوچکسازی و مقاومسازی آن برای تحمل شرایط بسیار خشن (گرما و لرزش شدید) پرواز مافوق صوت در جو است.
🔹 اخیراً شرکت «نورثروپ گرامن» اعلام کرده که با موفقیت یک IMU پیشرفته را بر روی وسیله آزمایشی مافوق صوت Talon-A آزمایش کرده است. بر اساس گزارشها، این سیستم توانسته در طول پرواز مافوق صوت، به طور دقیق و بدون اتکا به GPS، مسیر وسیله را محاسبه و آن را هدایت کند.
🔹 این پیشرفت، یک گام مهم در جهت دستیابی به ناوبری مطمئن و دقیق برای نسل جدید تسلیحات پرنده مافوق صوت است و نشان میدهد چگونه مهندسان با استفاده از اصول بنیادی فیزیک، بر چالشهای محیطهای بسیار دشوار غلبه میکنند.
[منبع]
🆔 @Science_Focus
#فناوری #مهندسی_هوا_فضا #مافوق_صوت #ناوبری #فیزیک_پلاسما #فناوری_تسلیحاتی #فناوری_نظامی
The National Interest
Northrop Grumman Just Cracked the Code for Hypersonic Weapons
Northrop’s IMU relies on advanced sensors to understand how a hypersonic weapon is moving through its environment, calculating where the weapon has traveled and where it needs to go.
❤23👍10🔥1
Forwarded from تازههای علمی
🔺 قطبنمای کوانتومی در فضا: هواپیمای فضایی محرمانه آمریکا جایگزین GPS را آزمایش میکند
🔹 هواپیمای فضایی محرمانه ارتش آمریکا، X-37B، قرار است در مأموریت بعدی خود میزبان یک آزمایش انقلابی باشد: یک «حسگر اینرسی کوانتومی» که میتواند به عنوان جایگزینی برای GPS عمل کند. این فناوری میتواند ناوبری فضاپیماها، هواپیماها و زیردریاییها را در محیطهایی که GPS در دسترس نیست یا دچار اختلال شده، متحول کند.
❕ مشکل سیستمهای ناوبری فعلی چیست؟
وقتی GPS در دسترس نیست (مثلاً در اعماق فضا یا زیر آب)، وسایل نقلیه از «سیستمهای ناوبری اینرسی» (INS) استفاده میکنند. این سیستمها مانند زمانی هستند که در یک خودرو با چشمان بسته نشستهاید و با حس کردن شتاب و چرخشها، حدس میزنید کجا هستید. مشکل این است که خطاهای کوچک در اندازهگیری به مرور زمان انباشته شده و باعث «رانش» (drift) و گم شدن وسیله نقلیه میشوند. این سیستمها برای دقت، نیازمند اصلاح مداوم توسط GPS هستند.
🔹 راه حل کوانتومی:
سیستم جدید از پدیدهای به نام «تداخلسنجی اتمی» استفاده میکند که بسیار دقیقتر است و دچار رانش نمیشود. این آزمایش، یک جهش بزرگ از علم محض به یک کاربرد مهندسی واقعی در فضاست.
❕ تداخلسنجی اتمی به زبان ساده چیست؟
۱- اتمها به موج تبدیل میشوند: ابتدا ابری از اتمها تا دمای نزدیک به صفر مطلق (۲۷۳- درجه سانتیگراد) سرد میشود. در این دما، اتمها خواص موجی از خود نشان میدهند.
۲- موج به دو مسیر تقسیم میشود: با استفاده از لیزر، هر «موج-اتم» به دو مسیر مجزا تقسیم میشود (مانند گربه شرودینگر که همزمان در دو حالت است).
۳- مسیرها دوباره ترکیب میشوند: این دو مسیر دوباره با هم ترکیب شده و یک الگوی تداخلی ایجاد میکنند (مانند تداخل دو موج روی سطح آب).
۴- خواندن حرکت از روی الگو: کوچکترین شتاب یا چرخش فضاپیما، این الگوی تداخلی را به شکلی قابل اندازهگیری تغییر میدهد. با خواندن این الگو، سیستم با دقتی بینظیر میفهمد که دقیقاً چگونه حرکت کرده است. از آنجایی که تمام اتمها یکسان هستند، این سیستم دچار فرسودگی و رانش نمیشود.
🔹 این فناوری برای نیروی فضایی آمریکا به معنای مقاومت در برابر اختلال یا از کار افتادن GPS در شرایط بحرانی است. برای اکتشافات فضایی آینده به ماه و مریخ، به معنای ناوبری کاملاً مستقل و دقیق بدون نیاز به سیگنال از زمین است. اگر این آزمایش که در ۲۱ آگوست ۲۰۲۵ پرتاب میشود موفقیتآمیز باشد، میتواند لحظهای تاریخی و یک جهش کوانتومی در تاریخ ناوبری فضایی باشد.
[منبع]
🆔 @Science_Focus
#فناوری_کوانتومی #ناوبری #هوافضا #فیزیک #GPS #علوم_نظامی
🔹 هواپیمای فضایی محرمانه ارتش آمریکا، X-37B، قرار است در مأموریت بعدی خود میزبان یک آزمایش انقلابی باشد: یک «حسگر اینرسی کوانتومی» که میتواند به عنوان جایگزینی برای GPS عمل کند. این فناوری میتواند ناوبری فضاپیماها، هواپیماها و زیردریاییها را در محیطهایی که GPS در دسترس نیست یا دچار اختلال شده، متحول کند.
❕ مشکل سیستمهای ناوبری فعلی چیست؟
وقتی GPS در دسترس نیست (مثلاً در اعماق فضا یا زیر آب)، وسایل نقلیه از «سیستمهای ناوبری اینرسی» (INS) استفاده میکنند. این سیستمها مانند زمانی هستند که در یک خودرو با چشمان بسته نشستهاید و با حس کردن شتاب و چرخشها، حدس میزنید کجا هستید. مشکل این است که خطاهای کوچک در اندازهگیری به مرور زمان انباشته شده و باعث «رانش» (drift) و گم شدن وسیله نقلیه میشوند. این سیستمها برای دقت، نیازمند اصلاح مداوم توسط GPS هستند.
🔹 راه حل کوانتومی:
سیستم جدید از پدیدهای به نام «تداخلسنجی اتمی» استفاده میکند که بسیار دقیقتر است و دچار رانش نمیشود. این آزمایش، یک جهش بزرگ از علم محض به یک کاربرد مهندسی واقعی در فضاست.
❕ تداخلسنجی اتمی به زبان ساده چیست؟
۱- اتمها به موج تبدیل میشوند: ابتدا ابری از اتمها تا دمای نزدیک به صفر مطلق (۲۷۳- درجه سانتیگراد) سرد میشود. در این دما، اتمها خواص موجی از خود نشان میدهند.
۲- موج به دو مسیر تقسیم میشود: با استفاده از لیزر، هر «موج-اتم» به دو مسیر مجزا تقسیم میشود (مانند گربه شرودینگر که همزمان در دو حالت است).
۳- مسیرها دوباره ترکیب میشوند: این دو مسیر دوباره با هم ترکیب شده و یک الگوی تداخلی ایجاد میکنند (مانند تداخل دو موج روی سطح آب).
۴- خواندن حرکت از روی الگو: کوچکترین شتاب یا چرخش فضاپیما، این الگوی تداخلی را به شکلی قابل اندازهگیری تغییر میدهد. با خواندن این الگو، سیستم با دقتی بینظیر میفهمد که دقیقاً چگونه حرکت کرده است. از آنجایی که تمام اتمها یکسان هستند، این سیستم دچار فرسودگی و رانش نمیشود.
🔹 این فناوری برای نیروی فضایی آمریکا به معنای مقاومت در برابر اختلال یا از کار افتادن GPS در شرایط بحرانی است. برای اکتشافات فضایی آینده به ماه و مریخ، به معنای ناوبری کاملاً مستقل و دقیق بدون نیاز به سیگنال از زمین است. اگر این آزمایش که در ۲۱ آگوست ۲۰۲۵ پرتاب میشود موفقیتآمیز باشد، میتواند لحظهای تاریخی و یک جهش کوانتومی در تاریخ ناوبری فضایی باشد.
[منبع]
🆔 @Science_Focus
#فناوری_کوانتومی #ناوبری #هوافضا #فیزیک #GPS #علوم_نظامی
The Conversation
Quantum alternative to GPS navigation will be tested on US military spaceplane
The experimental sensor could be groundbreaking.
👍10💯10❤5