طرح رائد الفضاء الإماراتي سلطان النيادي مؤخرًا سؤالًا صعبًا على متابعيه على تويتر من محطة الفضاء الدولية.
سأل “للأذكياء فقط” عن حركة الأجسام في حالة انعدام الجاذبية.
وأوضح النيادي أن الأجسام في الفضاء يمكن أن تتحرك في ثلاثة اتجاهات مختلفة، وتساءل عن سبب حدوث ذلك.
ودعا أتباعه لتجربة التجربة على الأرض أيضًا.
سرعان ما انتشر مقطع الفيديو على نطاق واسع، وتدفقت التعليقات من جميع أنحاء العالم.
وأشار عدة أشخاص إلى أن الظاهرة التي وصفها النيادي تعرف بتأثير ديانيبيكوف.
اقترح آخرون أنه قد يكون مرتبطًا بالزخم الزاوي أو طول محور الكائن الدوار.
ولكن ما هو “تأثير Dejanibekov” بالضبط، وكيف يفسر حركة الأجسام في حالة انعدام الجاذبية؟
للأذكياء فقط.. بانتظار اجاباتكم! pic.twitter.com/55thWhY8YV
— Sultan AlNeyadi (@Astro_Alneyadi) March 13, 2023
فهم تأثير ديانيبيكوف
تأثير Dejanibekov هو ظاهرة تحدث عندما يختبر جسم دوار في انعدام الجاذبية توازنًا غير مستقر.
يمكن أن يتسبب هذا في تغيير الكائن اتجاهه فجأة، على الرغم من عدم وجود قوى خارجية تعمل عليه.
تمت تسمية هذا التأثير على اسم رائد الفضاء الروسي فلاديمير ديانيبيكوف، الذي لاحظه لأول مرة في عام 1985م خلال مهمة Soyuz T-14.
يمكن تفسير تأثير Dejanibekov من خلال نظرية مضرب التنس، التي تنص على أن حركة الجسم الدوار تعتمد على توزيع لحظات القصور الذاتي حول كل من محاوره الرئيسية الثلاثة.
يتم تحديد لحظات القصور الذاتي للكائن من خلال توزيعه الكتلي وشكله.
يحدث تأثير Dejanibekov عندما يكون دوران الجسم حول محوره الوسيط، والذي لديه لحظة متوسطة من القصور الذاتي.
يُعرف هذا المحور أيضًا باسم محور مضرب التنس لأنه يقع بشكل عمودي على المحاور الطويلة والقصيرة، والتي تحتوي على لحظات أكبر وأصغر من القصور الذاتي، على التوالي.
عندما يدور كائن حول محوره المتوسط، تكون حركته غير مستقرة لأنه لا يتماشى مع أي من محاوره الرئيسية.
هذا يعني أنه من المرجح أن يدور الكائن حول أحد المحورين الآخرين، وهما أكثر ثباتًا.
عندما ينتقل دوران الكائن إلى محور أكثر ثباتًا، يمكن أن يغير اتجاهه فجأة، مما يتسبب في تأثير Dejanibekov.
الزخم الزاوي ودوران الجسم
العامل الآخر الذي يمكن أن يؤثر على حركة الأجسام في انعدام الجاذبية هو الزخم الزاوي.
الزخم الزاوي هو مقياس لميل الجسم لمواصلة الدوران حول محوره.
في الفضاء، يمكن للأجسام الحفاظ على زخمها الزاوي إلى أجل غير مسمى، حتى في حالة عدم وجود قوى خارجية مثل الاحتكاك أو مقاومة الهواء.
عندما يدور جسم ما في انعدام الجاذبية، يمكن أن يتسبب زخمه الزاوي في تحريكه بطرق غير متوقعة.
على سبيل المثال، إذا قام رائد فضاء بإلقاء كرة في الفضاء، ستستمر الكرة في الدوران حول محورها بالإضافة إلى التحرك في اتجاه زخمها.
يمكن أن يتسبب ذلك في تحرك الكرة في مسار منحني بدلاً من خط مستقيم.
دور طول المحور
اقترح بعض المعلقين على فيديو النيادي أن طول محور دوران الجسم يمكن أن يلعب أيضًا دورًا في حركته في حالة انعدام الجاذبية.
وفقًا لهذه النظرية، تميل الكائنات إلى الدوران بشكل أكثر ثباتًا عندما يكون محور دورانها أطول من طول الجسم نفسه.
ترتبط هذه النظرية بمفهوم لحظة القصور الذاتي، وهي مقياس لمقاومة الجسم للتغيرات في حركته الدورانية.
تميل الأجسام ذات المحاور الأطول للدوران إلى أن تتمتع بلحظة قصور ذاتي أعلى، مما يجعلها أكثر استقرارًا عند الدوران.
ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن هذه النظرية غير مقبولة عالميًا، وقد تكون هناك عوامل أخرى تلعب دورًا في حركة الأجسام في حالة انعدام الجاذبية.
تطبيقات واقعية
في حين أن حركة الأجسام في انعدام الجاذبية قد تبدو فضولًا نظريًا، إلا أنها في الواقع لها تطبيقات عملية في استكشاف الفضاء والتكنولوجيا.
يعد فهم تأثير Dejanibekov والظواهر الأخرى المتعلقة بتدوير الجسم في انعدام الجاذبية أمرًا ضروريًا لتطوير مركبات فضائية وأقمار صناعية آمنة وموثوقة.
على سبيل المثال، يحتاج المهندسون إلى تصميم مركبة فضائية يمكنها الحفاظ على اتجاه ثابت وتجنب تأثير Dejanibekov أثناء المناورات الحاسمة مثل: الالتحام أو تعديل مدارهم.
وبالمثل، يحتاج مصممو الأقمار الصناعية إلى ضمان قدرة معداتهم على تحمل ضغوط الدوران والحفاظ على موقع ثابت في الفضاء.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تساعد دراسة حركة الأجسام في انعدام الجاذبية العلماء على فهم سلوك السوائل والمواد الأخرى في الفضاء بشكل أفضل.
يمكن تطبيق هذه المعرفة على مجموعة متنوعة من المجالات، من الطب إلى علم المواد إلى المراقبة البيئية.
ملخص
تعد حركة الأجسام في حالة انعدام الجاذبية ظاهرة رائعة حيرت العلماء ورواد الفضاء لعقود.
بفضل عمل الباحثين مثل فلاديمير ديانيبيكوف وآخرين، أصبح لدينا الآن فهم أفضل لكيفية عمل الأجسام الدوارة في الفضاء.
سواء كان تأثير Dejanibekov أو الزخم الزاوي أو طول محور الجسم، فهناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على حركة الأجسام في انعدام الجاذبية.
من خلال دراسة هذه الظواهر، يمكننا تحسين فهمنا للكون وتطوير تقنيات جديدة ستفيد البشرية لسنوات قادمة.
مراجعة وتنسيق: أحمد كشك
