PHYSICS TEXT

آغاز بکار بزرگترین برخورددهنده دنیا برای کشف منشاء جهان

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 03 Apr 2010 13:56:00 +0000

برخورد دهنده بزرگ LHC در مرز میان سوئیس و فرانسه سرانجام پس از ۲۵ سال تلاش دانشمندان آغاز به کار کرد و پروتونها با انرژی ۷ هزار میلیارد الکتروولت را در یک تونل ۲۷ کیلومتری به حرکت در آورد.

پس از سپتامبر سیاه ۲۰۰۸ که در آن بزرگترین برخورددهنده دنیا با عنوان LHC واقع در سرن سوئیس (شورای تحقیقات هسته ای اروپا) در نخستین لحظات فعالیت خود قربانی یک خرابی بزرگ شد و بیش از یکسال از کار باز ماند و پس از خرابکاری پرنده ای که در ماه نوامبر گذشته یک تکه نان باگت را داخل یکی از جعبه تقسیمهای سیستم خنک کننده برخورد دهنده انداخت، سرانجام LHC روز گذشته (۳۰ مارس) فعالیت خود را آغاز کرد و اولین برخوردهای میان ابرهای پروتونی در داخل تونل زیرزمینی به طول ۲۷ کیلومتر در مرز میان سوئیس و فرانسه رخ داد.

تونلی که به اعتقاد “رالف هاور” مدیر کل مرکز سرن می تواند “محل تولد عصر جدیدی از فیزیک باشد”.

به گزارش خبرگزاری مهر، در این تونل ۲۷ کیلومتری تازه ترین فناوریهایی که تاکنون هرگز آزمایش نشده بودند گردهم آمده اند و به کمک این فناوریها به ویژه ابر رساناهایی که در دمای ۲۷۱ درجه زیر صفر عمل می کنند زمانی فراخواهد رسید که انرژی برخورد دهنده پروتونها به ۱۴ ترا الکترو ولت می رسد.

انرژی که زمین هرگز به چشم خود ندیده است چرا که این انرژی تنها زمانی ایجاد شده است که جهان تازه متولد شده بود و کسری از ثانیه زندگی خود را پشت سر می گذاشت و هنوز سالیان درازی نیاز بود که سیاره خاکی پا به عرصه وجود بگذارد.

با دستیابی به این انرژی، مشاهده دنیایی امکانپذیر خواهد شد که تاکنون دانشمندان تنها تئوری وجود آن را ارائه کرده اند.

این ابر ماشین اثبات خواهد کرد که آیا همانند داستانهای علمی تخیلی دنیاهایی در ابعاد دیگر وجود دارند یا خیر و به دانشمندان کمک خواهد کرد که به دنبال ذراتی بگردند که با عنوان “particle Higgs boson” شناخته می شوند.

اولین برخوردهای میان پروتونها در تونل برخورد دهنده بزرگ LHC نشانه ای از پیروزی علم است. این برخورد دهنده می تواند به مطالعه موادی در دمای ۱۰۰ هزار برابر بیشتر از دمای هسته خورشید بپردازد.

در ماراتون روز سه شنبه ۳۰ مارس، پس از یک شب بی خوابی و کار و دو تلاش ناموفق در صبح، سرانجام در عصر انفجاری از شادی و بارانی از اشک شوق در سالن کنترل برخورد دهنده جریان یافت و از تونل عجایب، پروتونهای آزاد در میان چشمان خسته دانشمندانی که امید به موفقیت فعالیت داشتند به حرکت در آمدند.

این برخورد دهنده ذرات، بزرگترین و پرقدرت ترین برخورد دهنده دنیا است و بیش از ۵ هزار دانشمند را برای کشف منشاء جهان، ماهیت “بیگ بنگ” (انفجار بزرگ)، ماده تاریک و ابعاد کیهان به خدمت گرفته است.

رکورد انرژی برخورد ۷ ترا الکتروولتی (۷ هزار میلیارد الکتروولت) که روز سه شنبه این برخورد دهنده به ثبت رساند ۵/۳ برابر بیش از رکورد برخورد دهنده مستقر در “فرمی لب” (لابراتوارهای فرمی) در شیکاگوی آمریکا است.

در بامداد روز ۳۰ مارس دو دسته پروتون وارد تونل شدند که به دلیل عملکرد بد، فعال نشدند. سرانجام پس از ۱۱ ساعت کار، دو دسته ذرات جدید با موفقیت و به طور پایدار در سرتاسر تونل با سرعت برابر با ۹/۹۹ درصد سرعت نور به حرکت در آمدند.

این ذرات به طور منظم تا پایان سال ۲۰۱۱ به یکدیگر برخورد خواهند کرد و به مرور تاریخ گذشته جهان را در پیش روی دانشمندان به تصویر خواهند کشید.

» منبع

مشترک خبرخوان اين وبلاگ شويد

فیزیکدانان به 6 دلیل نمی توانند بخوابند!

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Tue, 27 Oct 2009 15:17:00 +0000

خبرگزاری مهر :

فیزیکدانانی که در کنفرانس موسسه Perimeter شرکت داشته اند از نگرانی ها و دغدغه های ریشه ای خود درباره علم فیزیک و ناشناخته های جهان هستی که گاه خواب را از چشم آنها می گیرد، سخن گفته اند.

به گزارش خبرگزاری مهر، از گروهی از فیزیکدانان در کنفرانسی در کانادا پرسیده شد چه موضوعی شبها شما را بی خواب می کند؟ پاسخها و بحثهایی که پس از این سئوال به وجود آمد بخشی از برنامه 10 روزه فیزیکی به نام "کوانتوم تا کیهان" بود که روز 25 اکتبر 2009 به پایان رسید.
در حالی که برخی از فیزیکدانان شرکت کننده در این برنامه اعتراف کردند شبها بسیار خوب می خوابند برخی دیگر از آنها 6 معمای کلیدی را طی جلسه مطرح کردند که فکر یافتن پاسخ این معماها باعث بی خوابی آنها می شود.
چرا این جهان؟: فیزیکدانان در مسیر پیگیری قوانین بنیادین طبیعت به صورت ذاتی بر روی واقعیتی قدیمی تحقیق می کردند: کشف اینکه چرا جهان هستی باید اینگونه باشد که اکنون دیده می شود؟ در صورتی که بتوان به قوانین دیگری اندیشید، چرا جهان هایی که توسط این قوانین توضیح داده می شوند در جهانی دیگر قرار ندارند؟ به گفته شان کرول از دانشگاه کلتک "شاید در نهایت دریابیم که هیچ جهان دیگری به جز آنچه ما می شناسیم وجود ندارد که البته به نظر من تصور درستی نیست." به اعتقاد کرول طبیعت امکان وجود جهانهای متفاوت را با قوانین مختلف ایجاد کرده است، پس در واقع در جهان ما آنچه به سئوال تبدیل می شود این است که چرا این قوانین بر جهان ما حکمفرما هستند و چرا قوانین دیگری وجود ندارد؟
ماده از چه چیزی ساخته شده است؟ اکنون آشکار شده است که ماده معمولی، اتمها، ستاره ها و کهکشانها تنها چهار درصد از کل انرژی جهان را تشکیل می دهند و آنچه ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است 96 درصد باقی مانده جهان است. کاترین فریز فیزیکدان دانشگاه میشیگان معتقد است بخشی از این مسئله یعنی طبیعت ماده تاریک می تواند به پاسخ این سئوال بزرگ نزدیک باشد. وی به اطلاعات جدیدی که از ماموریتهایی مانند ماموریت ماهواره فرمی ناسا اشاره می کند که نشان می دهند ذرات ماده تاریک با سرعتی بسیار بالا در حال خنثی کردن یکدیگر بوده و به این شکل خصوصیت ماده تاریک را آشکار می کنند. اما کشف انرژی تاریک که با سرعتی بالا در حال گسترده شدن در جهان است معماهای بزرگ و جدیدی را برای دانشمندان به وجود آورده است که تا کنون پاسخ قطعی برای آنها یافته نشده است. سئوالاتی مانند طبیعت انرژی تاریک و اینکه با وجود کوچکی چگونه می تواند به کهکشانها، ستاره ها و اولین نشانه های حیات مجال وجود بدهد.
ترکیب و پیچیدگی چگونه به وجود می آید؟ لئو کادانانوف فیزیکدان و ریاضیدان دانشگاه شیکاگو دریافته است که اکثر مسائل جالب توجه و پیچیده به گونه ای با ظهور سیستمهای ترکیبی و پیچیده در ارتباطند. کادانانوف معتقد است فیزیکدانان ذره ای و کیهانی شاید اگر تنها بر روی بزرگترینها و کوچکترینها تمرکز داشته باشند، حقایق مهم و ارزشمندی را از دست بدهند. به گفته وی ما هنوز نمی دانیم شیئی ساده مانند شیشه پنجره چگونه خود را به شکلی که دیده می شود حفظ می کند، به همین دلیل بررسی و تحقیق بر روی نمونه های رایج و پیش پا افتاده نیز به اندازه دیگر پدیده های بزرگ و پیچیده مهم و درک آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. وی معتقد است زندگی خود زمانی قابل درک خواهد بود که بتوان دریافت چگونه ترکیب عناصر ساده و رویدادهای ساده به تشکیل پدیده های پیچیده منتهی می شوند.
آیا نظریه ریسمان هرگز به اثبات خواهد رسید؟ فیزیکدان دانشگاه کمبریج یکی از دوستداران پرشور جاذبه های ریاضی نظریه ریسمان است، نظریه ای که می گوید ذرات بنیادینی که در جهان مرئی وجود دارند و مشاهده می شوند نقطه شکل نیستند بلکه از رشته های ریزی تشکیل شده اند. با این حال دیوید تانگ فیزیکدان دانشگاه کمبریج در بخشی از زندگی خود زمانی که دریافت شاید در طول زندگی خود نتواند به تمامی حقیقت این نظریه پی ببرد، دچار بحران فلسفی شد. حتی آزمایشهایی مانند آزمایش برخورد دهنده بزرگ هادرون و ماهواره پلانک در حالی که قادر خواهند بود بخشهای جدیدی از جهان را به فیزیک معرفی کنند، قادر نخواهند بود اثباتی قطعی را درباره رشته های بنیادین جهان ارائه کنند. ناراحتی تانگ از این رو است که به اعتقاد وی این نظریه می تواند با بسیاری از مسائل بنیادین جهان از قبیل رفتار کوارک ها و فلزهای ناشناخته، کنار بیاید و انطباق پیدا کند.
"واقعیت" واقعا چیست؟ شاید بخشهایی از جهان ماده پا را از مرزهای درک انسان فراتر گذاشته باشند اما آنتون زلینجر از دانشگاه وین امیدوار است فیزیکدانان با کشفیات کنونی خود در واقع انگشت بر روی واقعیتی عظیم تر از آنچه تصور می شود گذاشته باشند. وی متخصص آزمایشهای کوانتمی است که تاثیر مشاهده مشاهده کنندگان را بر روی شکل واقعیت آشکار می کند. وی معتقد است "شاید کشف بزرگ زمانی رخ دهد که ما درک ارتباط میان واقعیت، دانش و عملکرد خود را آغاز کرده باشیم." این تفکر زلینجر کمی گیج کننده و سنگین به نظر می رسد اما در عمل به خوبی به اثبات رسیده است. به گزارش مهر، وی به همراه دیگر فیزیکدانان نشان داده است ذراتی که از یکدیگر فاصله زیادی دارند می توانند به گونه ای به حالات کوانتمی دست پیدا کنند که در آن با یکدیگر در ارتباط هستند و به همین دلیل مشاهده یکی از این ذرات بر روی نتیجه مشاهده ذره بعدی تاثیر مستقیم می گذارد. تا کنون کسی موفق به درک این حقیقت نشده است که جهان واقعی چه شکلی دارد تا در نتیجه دریابد در چه زمانی در حال نظاره جهان هستی است.
فیزیک انسان را تا کجا خواهد برد؟ شاید بزرگترین سئوال تمامی فیزیکدانان این باشد که فرایند تحقیق و مطالعه ای که بخشهای ناشناخته فراوانی از جهان هستی را از زمان گالیله و کپلر بر بشر آشکار کرده است در حال اتمام است یا خیر؟ نگرانی لارنس کراوس فیزیکدان دانشگاه آریزونا از این است که شاید روزی انسان در علوم تجربی به محدودیتهای اساسی برسد. در حال حاضر بسیاری از پدیده های طبیعی با علم کنونی قابل توضیح نیستند و این ناتوانی می تواند آغازگری برای پایان عمق بخشیدن به درک انسان از جهان هستی باشد.
بر اساس گزارش نیوساینتیست، به همین دلیل اکنون نیاز به ذهنهای جوان و فعال برای یافتن شیوه های جدیدی که بتوانند به میزان و سرعت درک انسان و اکتشافات بیافزاید به خوبی احساس می شود. در این صورت شاید روزی فیزیک بحران زده بشر به آرامش برسد و یا دست کم با مشکلات سطحی تری مواجه شود.

نظريه ابر ريسمانها

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Fri, 31 Jul 2009 09:26:00 +0000

مقدمه: اما در واقع يك ريسمان از چه چيزي ساخته شده است؟ يك ريسمان يك مقدار كوچك انرژي است و در اينجا هيچ چيزي كوچكتر از اين مقدار انرژي نيست.

در نظريه ي ريسمان به جاي اينكه هر ذره را مستقل در نظر بگيريم به صورت رشته اي پيوسته با شكلهاي مختلف درنظر ميگيريم , مثلا الكترون را مي توان مانند يك النگو رشته اي بدانيم كه دو سرش بهم گره خورده و حلقه دايره اي تشكيل داده است. علت بوجود آمدن اين نظريه اين بود كه گرانش با كوانتوم مشكل دارد. همچنانكه گفته شد در دنياي ما چهار نيروي اصلي بنامهاي الكترومغناطيسي، هسته اي قوي، هسته اي ضعيف و گرانشي وجود دارد. سه نيروي اول به ترتيب مي توانند با هم در انرژيهاي بالا متحد شوند و يك نظريه واحد داشته باشند. يعني انشعاباتي از يك نظريه ي اصلي باشند. اصطلاحاٌ مي گويند اين سه نظريه در انرژيهاي بالا تقارن دارند و در انرژيهاي معمولي دچار شكست خودبخودي تقارن مي شوند. اما چهارمين نيروي اصلي يعني گرانش دو مشكل اساسي دارد. يكي وحدت نيافتن با سه نيروي ديگر و ديگر اينكه اگر ذرات را نقطه اي در نظر بگيريم، سطح مقطع برهم كنش نيروي گرانشي بين دو ذره ي نقطه اي كه بهم نزديك مي شوند طبقنظريه ي كوانتومي بي نهايت بدست مي آيد. از اينرو ذرات بصورت ريسمانهاي يك بعدي در نظر گرفته شدند. مثلا الكترون يا كواركها همگي ريسمانهاي بسته و حلقوي با شكلهاي مختلفند. در اين تصورجديد، ديگر برهم كنش ذرات در زمان و مكان خاص رخ نمي دهد بلكه شما دو حلقه داريد كه در فضا بهم نزديك مي شوند و با عكسبرداي تخيلي يك پوسته به شكل شلنگ نمايش داده مي شود. مثل اينكه دو شلنگ بهم برخورد كرده باشند و دو شلنگ جديد بوجود آورده باشند. در اين نظريه هم وحدت ميسر است و هم بينهايتهاي گرانش كوانتومي برطرف مي شود.

چكيده:

ابعاد اضافي: نظريه ي ريسمان ادعا مي كند كه دنياي ما ده بعديست. يعني نه بعد مكاني و يك بعد زماني دارد. اين برخلاف تجربيات ماست. يعني ما فكر مي كنيم كه در دنيايي با سه بعدمكاني و يك بعد زماني زندگي مي كنيم. به همين دليل توجيه مي كند كه شش بعد اضافي درواقع در دنياي ما وجود دارند ولي فشرده شده اند. فشرده شدن يعني اينكه مثلا شما يكشلنگ را از فاصله ي دور بصورت يك بعدي مي بينيد اما از نزديك بصورت يك استوانه ي دو بعدي. امروزه برخي از نظريه پردازان ريسمانها بحث ابعاد بيشتر، حتي 26 بعد را مطرح كرده اند.

پوسته ها: يك پوسته چيزي است كه يك ريسمان روي آن قرار دارد. فرض كنيم يك پوسته يك فضاي سه بعدي است(مانند فضاي ما). بعد فرض كنيم ميدانها روي اين پوسته ها هستند. فوتون روي اين پوسته هاست و شش بعد ديگر تاريك است. فوتون فقط روي اين پوسته ها زندگي مي كند. و ما ابعاد اضافي را نخواهيم ديد. همچنين گراويتون در همه ي فضا وجود دارد. كنش ذرات با گراويتون در نه بعد انجام مي شود. اثر گراويتون در اين ابعاد اضافي آنقدر كوچك است كه ما فقط آثار گرانش را مشاهده مي كنيم.

M-Theory: نظريه هاي مختلفي تحت عنوان نظريه ريسمانها ارائه مي شود كه توضيحات متفاوتي از يك پديده فيزيكي مي دهند. در حقيقت پنج نوع نظريه ريسمانها وجود دارد:

Type I, Type IIA, Type IIB, Heterolic E8, Heterolic SO32

دو نوع E8, SO32 مخلوط نوع دو و نظريه ريسمان بوزونيك هستند.

در نظريه ريسمانها نگرش به ذرت شبيه سيمهاي گيتار است كه تحت كشش هاي مختلف، نتهاي متفاوتي را توليد مي كنند.

ريسمان چيست؟

رشته سيمهاي گيتار را تصور كنيد كه با كشيده شدن در طول گيتار كوك شده‌اند؛ بسته به آنكهسيمها چقدر كشيده شوند و تحت فشار قرار گيرند، نت‌هاي موسيقي مختلفي بوسيله آنها ايجاد مي‌شود. مي‌توانيم اين نت‌هاي موسيقي را حالتهاي برانگيخته سيمهاي گيتار تحت كشش بناميم. به طور مشابه در تئوري ريسمان ذرات بنيادين كه در شتابدهنده‌ها مشاهده مي‌شوند را مي‌توانيم نت‌هاي موسيقي و يا همان حالتهاي برانگيخته فرض كنيم.

در تئوري ريسمان همانند نواختن گيتار، ريسمانها بايد تحت كشش قرار بگيرند تا برانگيخته شوند.

كشش ريسمان

اگرچه ريسمانها در تئوري ريسمان در فضا-زمان شناور هستند و مانند گيتار مقيد نيستند وليكن با اين حال آنها كشش دارند، كشش ريسمان در تئوري ريسمان با كميت:

α' متناسب با مربع طول ريسمان

اگر تئوري ريسمان تئوري گرانش كوانتوم باشد، پس متوسط اندازه ريسمان بايد چيزي نزديك به مقياس طول گرانش كوانتوم باشد كه طول پلانك ناميده مي‌شود و حدود ده بتوان منهاي سي و سه سانتيمتر مي‌باشد. متاسفانه اين بدان معناست كه ريسمانها به حدي براي ديدن با تكنولوژي فعلي فيزيك ذرات كوچك هستند كه فيزيكدانان مجبور به ابداع روشهاي جديدي براي آزمايش تئوري شدند.

ابر تقارن

تئوري در ابتدا فقط براي بوزون‌ها بود، به منظور اينكه فرميون‌ها هم وارد تئوري ريسمان شوند بايد يك نوع بخصوص از تقارن به نام ابرتقارن وجود مي‌داشت كه به واسطه آن براي هر بوزون، يك فرميون متناظر وجود داشته باشد. پس ابرتقارن، ذرات حامل نيرو و ذراتي كه ماده را مي‌سازند به هم مربوط مي‌كند.
نتايج ابرتقارن در آزمايشات ذرات مشاهده نشده‌اند اما نظريه پردازان معتقد هستند كه ذرات ابرتقارن بزرگتر و سنگين‌تر از آن هستند كه در شتابدهنده‌هاي فعلي بتوان آنها را مشاهده كرد. ايجاد شتابدهنده‌هاي قوي‌تر انرژي بالا در دهه آينده مي‌تواند شواهد لازم براي ابرتقارن در اختيار ما قرار دهند.

بهنجارش

مهم نبود كه هر كس چقدر تلاش مي‌كرد، به نظر مي‌رسيد گرانش به هيچ وجه به نظريه‌اي قابل بهنجارش تبديل نمي‌شود؛ يك مشكل بزرگ اين بود كه امواج گرانش كلاسيك كه فرض مي‌شد ذره حامل آن گراويتون است، داراي اسپين 2 بودند و براي اسپين دو عبارت 4j-8+Dمساوي D مي شد و براي D=4 انتگرال بينهايت مي شد. و اين براي فيزيكدانان غيرقابل هضم بود و سالها تلاش آنها در راه رسيدن به گرانش كوانتوم ناكام ماند. در اينجا بود كه تئوري ريسمان وارد شد تا اين خلا را پر كند.
تئوري ريسمان در اصل براي توصيف روابط ميان جرم و اسپين هادرون‌ها پيشنهاد شده ‌بود. در تئوري ريسمان، ذرات از برآشفتگي ريسمان‌هاي بسيار ريزي بوجود مي‌آمدند ؛ يك ذره كه از اين برآشفتگي‌ها بر مي‌خواست، ذره‌اي بود با جرم صفر و دو واحد اسپين.
موفقيتي كه تئوري ريسمان داشت اين بود كه در مدل دياگرامهاي فاينمن، دياگرامها به سطوح صاف دو بعدي تبديل مي‌شدند و انتگرالهاي روي سطح ديگر مشكل فاصله صفر را نداشتند

دياگرام تئوري ذره‌اي

دياگرام تئوري ريسمان

تئوري ريسمان و تئوري گرانش كوانتوم

در 1974 نهايتا اين سوال مطرح شد كه " آيا تئوري ريسمان مي‌تواند تئوري گرانش كوانتوم باشد؟ ".
در تئوري ريسمان، ممنتوم بينهايت به معناي فاصله صفر نبود، زيرا در اين تئوري رابطه بين ممنتوم و فاصله به قرار زير بود:

كميت a' به تنش ريسمانها بستگي داشت، كميتي بنيادين بر اساس رابطه

رابطه بالا به طور غيرمستقيم بيان مي‌كند كه كمترين طول قابل مشاهده براي تئوري ريسمان به صورت زير است:

رفتار ذره در فاصله صفر كه در تئوري ميدان كوانتوم بسيار مشكل‌ساز بود، در تئوري ريسمان بسيار بي‌اهميت شد و همين باعث شد كه تئوري ريسمان نامزد تئوري گرانش كوانتوم شود.
اگر تئوري ريسمان ، تئوري گرانش كوانتوم باشد، مقدار طول مينيموم بايد حداقل اندازه طول پلانك باشد كه از تركيب ثابت پلانك و ثابت گرانش نيوتون و سرعت نور بدست مي‌آيد:

لازم به ذكر است كه مساله مقياس طول در تئوري ريسمان به خاطر دوگانگي ريسمان‌ها پيچيده و مشكل شد. ( (heterotic E₈

مطرح كنندگان نظريه ي ريسمان براي توصيف اين حالت ابرتقارن را وارد اين نظريه كرده اند كه در اين صورت هر دو هم فرميون ها داراي جايگاه هستند و هم بوزون ها . در اين صورت نظريه هايي پديد مي آيند كه ابرريسمان ناميده مي شوند . نظريه هاي ابر ريسمان بر پنج نوعند.

يك تصوير نو از تئوري ريسمان

متخصص هاي نظريه ي ريسمان بر اين باور هستند كه پنج تئوري ابر ريسمان وجود دارد . نوع I ، نوع IIA و نوع IIB و دو حالت تئوري ريسمان اكتشافي يا هترو تيك كه عبارتند از :

اين پنج تئوري ابر ريسمان به يكديگر متصل هستند . همچون يك تئوري خاص و پايه اي . اين تئوري ها به دگرگوني وابسته اند كه به آن دوگاني مي گوئيم . اگر دو تئوري با دوگاني دگرگوني وابسته باشند ، بدان معنا است كه اولين تئوري مي تواند در برخي از راه ها دگرگون شده باشد . به اين دو تئوري دوگانه براي يكديگر گفته مي شود .

اين كميت هاي پيوند دوگانگي ها جدا از هم تصور مي شدند . مقياس ها فاصله هاي كم و زياد ، نيرو ، طول و ... . اين كميت ها هميشه در فيزيك در هر دو تئوري ميدان هاي كلاسيك و تئوري ذرات كوانتومي داراي حد خاصي هستند . اما ريسمان ها مي توانند تفاوت بين كوچكي و بزرگي ، نيرومندي و ضعف باشند .

آنتروپي سياهچاله چيست ؟

عقيده نظريه ريسمان در زمينه ي سياهچاله : همانطور كه مي دانيم سياهچاله ها نتيجه معادلات اينشتين هستند و چون تئوري ريسمان وجود گرانش را مي پذيرد و شامل معادلات اينشتين نيز مي شود پس وجود سياهچاله ها را نيز مي پذيرد . اما تئوري ريسمان بيشتر از تقارن جالب انواعي از ماده كه معمولا" در معادلات اينشتين عادي به نظر مي رسند بر خواسته است . بنابراين سياهچاله در بافت تئوري ريسمان موضوعي جالب براي مطالعه هستند .

زماني كه اين موضوع كشف شد كه سياهچاله ها مي توانند با توجه به فرايند هاي كوانتومي نابود شوند به نظر مي آمد كه آنتروپي و دما دارايي ترموديناميك هستند . دماي سياهچاله با معكوس جرمش متناسب است . بنابراين سياهچاله با نابودي اش گرم و گرمتر از دوره ي سابق خود مي شود . آنتروپي سياهچاله يك چهارم منطقه ي افق رويداد است ، بنابراين آنتروپي همچون سياهچاله كوچك و كوچكتر مي شود و در نتيجه منطقه ي افق رويداد نيز رفته رفته كاهش مي يابد .

حال بايد گفت كه در تئوري ريسمان نقل روشني بين زير كوانتوم ها و تئوري كوانتوم و فرض آنتروپي سياهچاله وجود ندارد .

ريسمان ها و گرانش

اگر تئوري ريسمان همان تئوري گرانش است چطور مي توانيم را با تئوري گرانش اينشتين مقايسه كنيم ؛ چه رابطه اي بين هندسه ي فضا - زمان و تئوري ريسمان وجود دارد .

ساده ترين نوع براي تصور سفر يك ريسمان در فضا - زمان تخت d بعدي ، به معناي سفر از يك سوي فضا به سوي ديگر آن است. در صورتي كه صداي تيك تيك زمان به گوش مي رسد . يك ريسمان يك جسم يك بعدي است ، اين بدان معنا است كه اگر بخواهي در طول يك ريسمان سفر كني فقط مي تواني به جلو و عقب بروي و اين امكان وجود ندارد كه به يك سو يا بالا و يا پائين بروي . يك ريسمان مي تواند به يك سو مثلا" بالا و پائين در فضا - زمان حركت كند . اگر چه يك ريسمان همچنين مي تواند گردادگرد فضا - زمان حركت كند . آنها در يك سطح از فضا زمان كشيده مي شوند و همانند جارويي عمل مي كنند كه به آن ريسمان ورد شيت ( كلمه ي ورد شيت يك واژه ي انگليسي است كه به صورت worldsheet است اين كلمه معادلي صريحي در فارسي ندارد ولي اگر بخواهيم معادلي براي آن بيابيم مي توانيم بگوئيم صفحه يا ورقه جهاني ) كه در واقع دو بعد از سطح و يك بعد از فضا و يك بعد از زمان است .

ريسمان ورد شيت يك كليد براي تمام فيزيك ريسمان ها است . يك ريسمان نوسان مي كند و از ميان چهار بعد فضا - زمان سفر مي كند . اين نوسان ها مي توانند در دو بعد ريسمان ورد شيت نمايان گر شوند كه همچون منظره ي اين نوسان ها در دو بعد در تئوري كوانتوم گرانشي است . در واقع بايد اين نوسان هاي ايجاد شده با مكانيك كوانتوم و تئوري نسبيت خاص هماهنگ باشند . تعداد ابعاد فضا - زماني در تئوري ريسمان براي نيروها كه همان تئوري بوزونيك است به 26 تا محدود مي شود و 10 بعد از آن در تئوري بوزونيك ، فرميونيك كه همان ابر ريسمان است مشترك است.

بنابراين گرانش از كجا مي آيد ؟

اگر ريسمان ها در فضا - زماني كه توسط ريسمان هاي ديگر محصور است سفر كنند ، سپس طيف نوسان يك ذره با 2 اسپين و جرم صفر را شامل مي شود ، در اين صورت ذره گراويتون خواهد بود كه حامل نيروي گرانشي است .

جايي كه گراويتون وجود دارد بايد گرانش نيز وجود داشته باشد . گرانش در كجاي تئوري ريسمان جاي دارد ؟

ريسمان ها و هندسه فضا - زمان

اگر يك ريسمان در فضا - زمان خميده به سفر بپردازد ، با اين خميدگي متناسب مي شود، همچون يك ريسمان تكثير يافته . و اين سازگار با مكانيك كوانتوم و معادلات اينشتين در مورد خميده شدن فضا - زمان است . حال اين امري واقعي است ! اين نتيجه اي متقاعد كننده براي مطرح كنندگان تئوري ريسمان بود . تنهاذ تئوري ريسمان از فيزيك فضا - زمان خميده گرانش را پيش بيني نمي كند ، اما مي گويد كه معادلات اينشتن از فضا ?-زمان خميده در تكثير ريسمان ها اطاعت مي كنند .

آيا فضا - زمان بنيادي است ؟

رابطه ي پيچيده اي بين تئوري ريسمان و فضا - زمان وجود دارد . تئوري ريسمان از معادلات اينشتين به طور كامل اطاعت نمي كند . در تئوري ريسمان سري هاي زيادي براي اصلاح تئوري گرانش وجود دارد . در شرايط پائين تر از نرمال اگر ما فقط به مقياس بزرگتر از ريسمان ها نگاه كنيم اين فواصل قابل ملاحظه نيست . اما اگر مقياس فاصله كم باشد اين اصلاح ها بزرگتر مي شوند تا از معادلات اينشتين براي توصيف نتيجه بزرگتر نشوند .

در حقيقت زماني كه سطح اين اصلاحات بزرگتر شود هندسه فضا -زماني براي تضمين توصيف نتيجه وجود ندارد . در واقع معادلات براي محاسبه ي فضا - زمان غير ممكن مي شود . اما چيزي كه در اين تئوري در فاصله هاي زياد نمايان گر مي شود پيوندي ضعيف است . اين عقيده اي با درگيري هاي بزرگ فلسفي است .

فاصله هاي كم و زياد

تقارن دوگانه كه استعداد هاي پيچيده و مبهمي براي تشخيص مقياس فاصله هاي زياد و كم مي خواهد دو گانگي تي T - duality خوانده مي شود . و از حدود ابعاد اضافه در تئوري ابر ريسمان كه حدود شش تا است مي آيد .

فرض كنيد ما در فضا -زمان 10 بعدي هستيم كه بدين معنا است كه 9 بعدي فضايي و يك بعد زماني دارد . گرفتن يكي از اين نه بعد فضايي دايره اي به شعاع R مي سازد . كه در جهت براي فاصله

يك ذره كه دور اين دايره به سفر مي پردازد، داراي مقدار حركتي خواهد بود كه گرداگرد اين دايره است. اما موضوع در رابطه با يك ريسمان كاملا" تفاوت دارد . زيرا در سفر ، ريسمان مي تواند دور دايره را خميده كند . عدد زماني پيچيدن اين ريسمان به دور دايره عدد پيچ در پيچ خوانده مي شود.

ׅ₈ و ديگري ريسمان (heterotic SO(32) ) تفكر اين است كه از بين اين پنج نماينده براي تئوريريسمان تنها يك تئوري درست است. يك تئوري براي همه چيز و مي گفت كه فضا - زمان ده بعدي در چهار بعد كه امروزه توسط دانشمندان تأييد شده است فشرده شده است . ديگر تئوري ها سعي در اين داشتند كه تئوري ريسمان را رد كنند .L=2p R گرفته مي شود . شما در دور اين دايره حركت مي كنيد و به جايي كه از آنجا حركت خود را آغاز كرده ايد باز مي گرديد . مقدار L_st²/R تغيير مي دهيم ، در حالي كه L_st طول ريسمان است . اگر R از طول ريمان خيلي كوچكتر باشد سپس مقدار L_st²/R بسيار بزرگ خواهد شد ؛ بنابراين مقدار مبادله و نوع پيچش ريسمان تبادل يك مقياس فاصله اي بزرگ با يك مقياس فاصله اي زياد است .

http://www.parssky.com

http://nojoom-frh.persianblog.com

حال مورد عجيب در مورد تئوري ريسمان اين است كه اين مقدار و اين نوع پيچش مي تواند تعويض شود . ما ميزان اين طول را با تغيير شعاع دايره با

اين نوع از دوگانگي دوگانگي تي T - duality خوانده مي شود . دوگانگي تي به تئوري هاي ابرريسمان نوع هاي IIA و IIB است . اين بدان معنا است كه اگر اين دو تئوري در روي يك دايره فشرده شوند ، سويچ مقدار و نوع پيچش و سويچ مقياس فاصله اي با تأثير دو تئوري بروي يكديگر تغيير مي كند .

بنابراين دوگانگي تي در مقياس هاي مختلف داراي تفاوت است . مثلا" در مقياس هاي فاصله اي بسيار بزرگ براي مقدار كم در ريسمان ها است و نوع پيچش براي ريسمان با مقياس هاي بسيار كوچك . حال همه ي اين گفته تفسير جالبي از اين است كه فيزيك چگونه بعد از كپلر و نيوتون در جريان بوده و توسعه يافته است .

ريسمان ها و پيوند ضعيف

ثابت اتصال و پيوند چيست ؟ اين يكي از اعدادي است كه در مورد چگونگي نيرو و كنش متقابل سخن مي گويد . براي مثال : ثابت نيوتن ثابت پيوند براي نيروي گرانش است . اگر ميزان ثابت كنوني نيوتن دوبرابر بود سپس ما گرانش را در سطح زمين دو برابر احساس مي كرديم و همچنين از زمين گرانش ماه و خورشيد نيز دو برابر احساس مي شد و غيره . يك ثابت پيوندي بزرگتر بدان معنا است كه آن نيرو قوي تر است و ثابت پيوندي ضعيف تر بدان معنا است كه نيروي مورد نظر ضعيف تر است .

هر نيرويي داراي ثابت پيوندي است . براي مثال در نيروي الكترومغناطيسي ثابت پيوندي با مربع با الكتريكي متناسب است . زماني كه فيزيكدان ها رفتار كوانتوم هاي الكترومغناطيسي را مورد مطالعه قرار دادند ، آنها كاملا" قادر نبودند تا تمام تئوري ها را حل كنند . بنابراين مقداري از قوانين روبه روي خود را مي شكستند تا به توانند معادلات را حل كنند و هر جايي كه شكسته مي شد راه را براي حل موضوعات بعدي و ثابت هاي پيوندي باز مي كرد . در انرژي هاي عادي در الكترو مغناطيس ثابت پيوند كوچك است و بنابراين اولين قسمت اندكي شكسته شده تقريب خوبي براي پاسخ واقعي بود . اما اگر ثابت پيوند زياد باشد متودهاي محاسبه نيز زير پا گذاشته مي شود و قسمت هاي كوچك نيز بي ارزش مي شوند . اين موضوع در تئوري ريسمان نيز قابل رخ دادن است . تئوري هاي ريسمان داراي ثابت پيوندي هستند . اما با تئوري ذرات تفاوت دارد . در تئوري ريسمان ثابت تنها يك عدد نيست و به نوع نوسان ريسمان وابسته است كه آن را كندي مي خوانند . مبادله ميدان كندي از تبادل ثابت هاي پيوندي بسيار بزرگ يا كوچك كم مي شود .

دوگانگي اس S - duality

اگر دو تئوري ريسمان توسط دوگانگي اس به هم وابسته باشند در اين صورت ثابت پيوندي يكي ضعيف خواهد بود و ديگري در مقابله با آن ثابت پيوندي قوي خواهد داشت . بايد توجه داشت كه تئوري با نيروي پيوندي نمي تواند مفهومي از بسط آن در سري هاي ديگر باشد . و اما تئوري با نيروي پيوندي ضعيف اين امكان را دارد . بنابراين اگر دو تئوري در دوگانگي اس به هم وابسته اند ما بايد تئوري ضعيف را درك كنيم و اگر در فهم اين موضوع كاملا" موفق باشيم مي توان گفت كه تئوري ريسمان را كاملا" فهميده ايم . اين در واقع ضرب المثلي در بين فيزيكدان ها است .

تئوري هاي ابرريسمان وابسته به دوگانگي اس عبارتند از : نوع I با تئوري ابر ريسمان (heterotic SO(32) ) و تئوري ابر ريسمان IIB با خودش .

اين به چه معنا است؟

دوگانگي اس چيزي منحصر به فرد در فيزيك ريسمان ها است ، آن چيزي است كه از عهده ي ذرات خارج است و قادر به انجام آن نيستند ، زيرا يك ذره نمي تواند همانند يك ريسمان گرداگرد يك دايره خميده شود . اگر واقعا" تئوري ريسمان نظريه ي درستي در طبيعت باشد، بايد بر سطح هاي عميق نيز دلالت كند . مقياس هاي فاصله اي كوچك در فيزيك به صورت مستقل اصلاح نشده اند ، اما همانند يك سيال است كه وابسته به تحقيق ما و استفاده از اندازه ها است ، اين ها است كه حالت تحقيق را مشخص مي سارد .

در قسمت ديگر كه دوگانگي اس است به ما مي آموزد كه حد نيروي پيوندي در ريسمان ها مي تواند در حدهاي ضعيف براي ريسمان هاي مختلف محاسبه شود . اما اين نتيجه اي عاقلانه براي مكانيك كوانتوم گرانشي است ؛ زيرا همانطور كه مي دانيم در نسبيت، اجرام بروي فضا - زمان اطراف خود تأثير مي گذارند و آن را خميده مي كنند .

نگاهي به ام تئوري

تئوري ام يك تئوري جسورانه فيزيكي است كه از هندسه اي عجيب و منحصر به فردي برخوردار است. طرفداران اين نظريه جديد فيزيكي ادعا مي كنند كه اين تئوري مسيري براي دست يافتن به نظريه اي براي همه چيز است.اين تئوري كه از بسط و گسترش تئوري ابر ريسمان بوجود آمده است، همه 5 تئوري ابر ريسمان را و 11 بعد ابر گراني را در بر مي گيرد. علت اينكه فيزيكدانان به چشم يك نظريه ي متهور و ستيزه جو به اين نظريه نگاه مي كنند اين است كه اين نظريه فاقد هرگونه پشتوانه ي تجربي و آزمايشگاهي است و وجودش را تنها مديون يكسري رياضيات پيچيده و هندسه اي غامض است .

ظهور ام(M) :

در سال 1995 ادوارد ويتن انقلاب دوم ابر ريسمان را پايه گذاري كرد و از اين راه به شهرت جهاني رسيد.

ويتن مقالات فراواني در زمينه نظريه ي ابر ريسمان كه تاحدودي در ان زمان به فراموشي سپرده شد انتشار داد و راه حل برون رفت از چالش هاي پيش روي نظريه ريسمان را در گسترش ابعاد اين نظريه از ده بعد به يازده بعد دانست ، بدين صورت تئوري ام كه يك تئوري يازده بعدي است شكل گرفت.

تئوري ام در حقيقت از تركيب 5 تئوري مختلف ريسمان بوجود امده است اين تئوري در راستاي تلاش هاي بي ثمر گذشته كه سعي در متحدكردن نسبيت عام و كوانتوم مكانيك براي دست يافتن به نظريه به نام ابرگرانش.

ابر گراني يك تئوري ميدان است كه جزيي از ابر ريسمان به حساب مي آيد و از كوچك كردن ريسمان ها تا حد صفر يعني نقطه بو جود مي آيد كه ابر تقارن و نسبيت را يگانه مي نمايد ذرات ميدان گراني گراويتون با اسپين 2 است ولي در ابر گراني ذرات ميدان گراويتينو (گراني كوچك ) مي باشد و اسپين آن 2/3 است.) بود گام بر ميدارد.

تئوري ام كه از 11 بعد برخودار است در حقيقت با گرفتن دوگان نظريه ده بعدي ريسمان بدست مي آيد اين موضوع كه چگونه تقارن دوگانگي مي تواند مشكلات را براي رسيدن به نظريه ي نهايي از پيش رو بردارد موجب شگفتي دانشمندان است .

تقارن دوگانگي به خوبي 5 نظريه ي مختلف ريسمان را به هم مر بوط مي سازد و برابر بودن آنها را نشان مي دهد دوگانگي در حقيقت پل ارتباطي بين ساير تئوري هاي ريسمان است تئوري جديد دوگانگي به خوبي برابري و ارتباط نظريه هاي ريسمان را با يكديگر بر ملا مي سازد كه مي تواند در اين زمينه از دو گانگي اس (-duality S)– تي T-duality) )– و يو( -duality U)نام برد هريك از اين دو گانگي ها راهي است براي تبديل يك تئوري ريسمان به تئوري ريسمان ديگر و در اين ميان دوگانگي تي را مي توان ساده ترين دوگانگي از ميان ساير دوگانگي ها كه تئوري هاي ريسمان را به هم مرتبط مي سازد در نظر گرفت.

دوگانگي يك تقارن مستحكم در نظريه ي ريسمان است ،بر همين اساس ما با گرفتن دوگان يك نظريه ريسمان به نظريه ريسمان ديگر مي رسيم و به همن صورت مي توانيم نشان دهيم كه تمامي 5 تئوري ريسمان در حقيقت يكي هستند.

دوگانگي هاي بين 5 نمونه تئوري ريسمان رابطه اي منطقي و جالب بوجود مي آورد (اگر ابر گراني را به حساب آوريم بايد بگوئيم 6 تئوري ريسمان ) و به خوبي پنج نمونه ريسمانها را بهم مربوط مي سازد و برابري آنها را ثابت مي كند بدين صورت با يك تحول بزرگ از دل يك نظريه ي ده بعدي نظريه اي يازده بعدي (نظريه ي ام ) متولد مي شود كه اين نظريه اميد ها را در راه اتحاد نسبيت عام با مكانيك كوانتومي براي رسيدن به نظريه اي براي همه چيز زنده نگه مي دارد .

تئوري ام با تمام موفقيت هايش تا حدي نامفهوم و نارسا است و تاكنون نيز كسي شرح روشن و كاملي از اين نظريه بيان نكرده است. چرا كه مباني بنيادي فيزيكي كه اين نظريه برپايه ي آن استوار گرديده مشخص نيست و تنها اين تئوري داراي يك چارچوب كلي بوده كه اميد مي رود در آينده فيزيكدانان با استفاده از دوگانگي مسائلي كه تاكنون مبهم و غير قابل حل مانده است حل شوند. ولي همچنان اين سئوال در اذهان فيزيكدانان به عنوان مسئله اي لاينحل باقي مانده است .

چرا ام ؟

يك سرگرمي كه با مطرح شدن نظريه ي ام بوجود آمد ه است نامگذاري اين تئوري است. هركسي سعي مي كند يك نام مناسب براي اين تئوري حدس بزند و چون سرچشمه ي نام اين نظريه در هاله اي از ابهام قرار دارد بهمين خاطر با نام هاي گوناگون براي اين نظريه روبرو مي شويم .

مثلا اين تئوري ممكن است مخفف تئوري ماتريس theory Matrix باشد يا تئوري موفين Muffin theory –تئوري مايستري (راز) Mystery theory –تئوري مجيك (جادو ) Magic theory - تئوري ماركر (خالق ) Maker theory – تئوري موركي (تيره ) Murky theory - تئوري ممبران (غشا ء ) Membrane theory تئوري منستروس (غول پيكر ) Monstrous theory - تئوري مادر Mother theory

شلدون گلاشو اعتقاد دارد كه M وارونه ي W حرف اول اول نام ويتن پايه گذار اين نظريه است.

صرفنظر از اينكه معني احتمالي ام چه مي تواند باشد، امروز تئوري ام شايسته ي توجه و فضايي مهيج براي فعاليت و پژوهش در زمينه ي فيزيك نظري است.

» منبع

مشترک خبرخوان اين وبلاگ شويد

نظریه ریسمانها یا نظریه CPH

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Fri, 31 Jul 2009 09:23:00 +0000

در مدل استاندارد ذرات بنیادی، به ذرات به عنوان نقاطی توجه می شد که در فضا حرکت می کنند و بوسیله ترسیم یک خط ردیابی می شود که جهان حط می نامند . برای بررسی کنش آنها که در طبیعت مشاهده می شود، درجات آزادی آنها فقط شامل مکان و سرعت، همچنین جرم، بار الکتریکی و رنگ (که پیوند بار الکتریکی و کنش قوی است) یا اسپین مورد توجه است.

مدل استاندارد کالبد نظریه میدان کوانتومی را طراحی می کند که ابزاری به دست می دهد تا نظریه ها را طوری بسازیم که شامل مکانیک کوانتوم و نسبیت خاص نیز باشند. با این ابزارها، نظریه ها طوری طرح ریزی می شوند که موفقیت بزرگی برای توضیح چهار کنش (نیروی) شناخته شده در طبیعت را داشته باشند. به علاوه یک موفقیت بزرگ برای یکسان سازی بین نیروی های الکترومغناطیس و هسته ای ضعیف به دست آمده که الکتروویک نامیده می شود و نطرها را به سوی کنش هسته ای قوی سوق می دهد.

اما متاسفانه چهارمین کنش (نیرو)، یعنی گرانش که به طور زیبایی در نسبیت عام اینشتین تشریح شده در این طرح دیده نمی شود. و همه ی تلاشها برای به دست آوردن نسبیت عام از نظریه میدان کوانتومی بیهوده بوده است.

به عنوان مثال نیروی بین دو گراویتون (ذراتی که نیزوی گرانش را حمل می کنند)، بی نهایت می شود و ما نمی دانیم چگونه این بی نهایت را می توان توجیه کرد. در نظریه ریسمانها تعداد بیشماری انواع ذرات با یک سنگ بنای اساسی یعنی "ریسمان" جایگزین می شود.

این ریسمانها می توانند شبیه حلقه به یکدیگر بسته شوند یا نظیر مو باز شوند. همچنانکه ریسمان در زمان حرکت می کند، یک لوله یا صفحه را ترسیم می کند و با توجه به شرایط باز یا بسته می شود.بعلاوه ریسمان آزاد است که نوسان کند و نوسانات مختلف ریسمانها ذرات مختلف را به نمایش می گذارد، از این رو جرم های مختلف یا اسپین مختلف را ترسیم می کند.

یک طریق نوسان موجب می شود که ریسمان به صورت الکترون جلوه گر شود و نوع دیگر به صورت فوتون ظاهر می شود. در اینجا حتی یک جلوه ی آن توضیح دهنده گراویتون است. گراویتون ذره ای است که نیروی گرانش را حمل می کند و این دلیل بسیار مهمی است که چرا نظریه ریسمانها تا این اندازه مورد توجه قرار می گیرد.

نکته اینجا است که ما می توانیم کنش دو گراویتون را در نظریه ریسمانها احساس کنیم و این چیزی است که نظریه میدان گرانشی توان آن را ندارد. در اینجا بی نهایتی وجود ندارد! بنابراین این نخستین موفقیت نظریه ریسمان بود که شامل گرانش کوانتومی می شد که شبیه نسبیت عام در فاصله های بزرگ می شود.

علاوه بر آن نظریه ریسمان ضرورتاً دارای چنان درجه آزادی است که بتواند سایر کنش ها را به خوبی توضیح دهد. از این رو امید بخش است که نظریه ریسمان قادر است چهار نیروی شناخته شده را یکسان سازی کند و به صورتی ساده در یک نظریه تحت عنوان " یک نظریه برای همه چیز" مطرح کند.

مشترک خبرخوان اين وبلاگ شويد

سفر در زمان چطور انجام میشود؟

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Fri, 31 Jul 2009 09:18:00 +0000

>یکی از جالبترین افکار بشر، ایده جابجایی در بعد زمان است.

البته اگر از یک بعد دیگر به قضیه نگاه کنیم همه ما مسافر زمان هستیم. همین الان که شما این را میخوانید، زمان در حول و حوش و به پیش میرود و آینده به حال و حال به گذشته تبدیل میشود. نشانه اش هم رشد موجودات است. ما بزرگ میشویم و میمیریم. پس زمان در جریان است.

آلبرت اینشتین با ارائه نظریه نسبیت خاص نشان داد که این کار از نظر تئوری شدنی است. بر طبق این نظریه اگه شیئی به سرعت نور نزدیک شود گذشت زمان برایش آهسته تر صورت میگیرد. بنابراین اگر بشود با سرعت بیش از سرعت نور حرکت کرد، زمان به عقب برگردد. مانع اصلی این است که اگر جسمی به سرعت نور نزدیک بشود جرم نسبی ان به بینهایت میل میکند لذا نمیشود شتابی بیش از سرعت نور پیدا کرد. اما شاید یه روز این مشکل هم حل شود. بر خلاف نویسنده ها و خیالپردازها که فکر میکنند سفر در زمان باید با یک ماشین انجام شور، دانشمندان بر این عقیده هستند که اینکار به کمک یک پدیده طبیعی صورت میگیرد. در این خصوص سه پدیده مد نظر است: سیاهچاله های دوار، کرم چاله ها و ریسمانهای کیهانی.

سیاهچاله ها:اگر یه ستاره چند برابر خورشید باشد و همه سوختش را بسوزاند، از انجا که یک نیروی جاذبه قوی دارد لذا جرم خودش در خودش فشرده میشود و یک حفره سیاه رنگ مثل یه قیف درست میکند که نیروی جاذبه فوق العاده زیادی دارد طوری که حتی نور هم نمیتواند از ان فرار کند.

اما این حفره ها بر دو نوع هستد. یه نوعشان نمی چرخند لذا انتهای قیف یک نقطه است. در انجا هر جسمی که به حفره مکش شده باشه نابود میشود. اما یه نوع دیگر سیاهچاله نوعی است که در حال دوران است و برا همین ته قیف یه قاعده داره که به شکل حلقه اس. مثل یک قیف واقعی است که تهش باز است. همین نوع سیاهچاله است که میتواند سکوی پرتاب به آینده یا گذشته باشد. انتهای قیف به یک قیف دیگر به اسم سفیدچاله میرسد که درست عکس ان عمل میکند. یعنی هر جسمی را به شدت به بیرون پرتاب میکند. از همین جاست که میتوانیم پا به زمانها و جهان های دیگر بگذاریم.

کرم چاله :یک سکوی دیگر گذر از زمان است که میتواند در عرض چند ساعت ما را چندین سال نوری جابجا کند. فرض کنید دو نفر دو طرف یک ملافه رو گرفته اند و میکشند. اگر یک توپ تنیس بر روی ملافه قرار دهیم یک انحنا در سطح ملافه به سمت توپ ایجاد میشود.

اگر یک تیله به روی این ملافه قرار دهیم به سمت چاله ای که ان توپ ایجاد کرده است میرود. این نظر اینشتین است که کرات آسمانی در فضا و زمان انحنا ایجاد میکنند؛ درست مثل همان توپ روی ملافه. حالا اگه فرض کنیم فضا به صورت یک لایه دوبعدی روی یه محور تا شده باشد و بین نیمه بالا و پایین ان خالی باشد و دو جرم هم اندازه در قسمت بالا و پایین مقابل هم قرار گیرد، آن وقت حفره ای که هر دو ایجاد میکنند میتواند به همدیگر رسیده و ایجاد یک تونل کند. مثل این که یک میانبر در زمان و مکان ایجاد شده باشد. به این تونل میگویند کرم چاله.

این امید است که یک کهکشانی که ظاهرا میلیونها سال نوری دور از ماست، از راه یک همچین تونلی بیش از چند هزار کیلومتر دور از ما نباشئ. در اصل میشود گفت کرم چاله تونل ارتباطی بین یک سیاهچاله و یه سفیدچاله است و میتواند بین جهان های موازی ارتباط برقرار کند و در نتیجه به همان ترتیب میتواند ما را در زمان جابجا کند. آخرین راه سفر در زمان ریسمانهای کیهانی است. طبق این نظریه یک سری رشته هایی به ضخامت یه اتم در فضا وجود دارند که کل جهان را پوشش میدهند و تحت فشار خیلی زیادی هستند. اینها هم یه نیروی جاذبه خیلی قوی دارند که هر جسمی را سرعت میدهند و چون مرزهای فضا زمان را مغشوش میکند لذا میشود از انها برای گذر از زمان استفاده کرد

مشترک خبرخوان اين وبلاگ شويد

يخ‌هاي قطب جنوب سبب بروز زمين‌لرزه‌هاي يخچالي مي‌شوند!

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 07 Jun 2008 15:11:00 +0000

خبرگزاري دانشجويان ايران

دانشمندان
اولين «زلزله يخچالي» را کشف کردند. اين زمين‌لرزه‌هاي يخچالي بر اثر
امواج لرزه‌اي ناشي از جابجايي جريان عظيمي از يخها در جنوبگان ايجاد شده
و مي توان صدها مايل دورتر اثرات آن را احساس کرد.

به گزارش سرويس «محيط زيست» خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)،
آسوشيتدپرس اعلام كرد: داگلاس ونيز از دانشگاه واشنگتن سنت لوئيس با
استقرار دستگاه‌هاي زلزله‌نگار در اطراف جنوبگان به شناسايي سيگنال‌هاي
لرزه‌نگاري در فاصله سالهاي 2001 تا 2003 ميلادي پرداخته است.

داگلاس ونيز مي گويد:
آنها در ابتدا نمي دانسته‌اند که اين امواج از کجا مي‌آيند اما سرانجام
منبع آن را در ميان جريان‌هاي يخي کشف کردند.

وي مي‌گويد: اين امواج لرزه‌اي ناشي از يخ، 7 ريشتر قدرت داشته و از اين نظر مشابه قدرت زمين‌لرزه فوکواکا در سال 2005 ميلادي است.

پيش از کشف ونيز ،
دانشمندان از اين نکته که جريان هاي يخي مي‌تواند امواج لرزه‌اي ساطع کند
آگاهي نداشتند اين امواج عمدتا از يخچال‌هاي اطراف گروئنلند شناسايي
شده‌اند.

جريان‌هاي يخي تکه‌هايي
از يک ورقه يخي بزرگتر هستند که مي‌توانند سريعتر از يخهاي اطراف و مجاور
حرکت کرده و متناوبا بر بستر سنگي زيرين سر خورده و سرانجام راه خود را به
خط ساحلي باز کرده و در آنجا کوه‌هاي يخي را پديد آورند.

جريان يخي که ونيز شناسايي کرده است، دقيقا 500 مايل دورتر از محل استقرار لرزه‌نگارها و حدود 60 مايل پهنا و نيم مايل ضخامت دارد.

اطلاعات به دست آمده
توسط ونيز نشان مي‌دهد جرياني از يخ در زمان 10 دقيقه حدود 18 اينچ حرکت
کرده و پس از آن بمدت 12 ساعت بدون حرکت و آرام در جاي خود ساکن مانده است
و پس از اين مدت يک حرکت 18 اينچي ديگر صورت گرفته است.

امواج لرزه‌اي که وي
شناسايي کرده است هر روز دو مرتبه حرکت مي‌کند. اين امواج 7 ريشتر بزرگي
داشته و زمين لرزه هاي مشابه آن تنها 10 ثانيه طول مي‌کشند

سريع‌ترين سيارک چرخان منظومه شمسي کشف شد

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 07 Jun 2008 15:11:00 +0000

يك منجم آماتور، سريع‌ترين جرم طبيعي چرخان شناخته شده در منظومه شمسي را کشف کرد.

به گزارش سرويس علمي خبرگزاري
دانشجويان ايران(ايسنا)، اين سنگ فضايي که به اندازه يک خانه است و با
سرعت زاويه‌يي حدود يک دور در دقيقه به دور خود مي گردد، در ارديبهشت
امسال از نزديک‌ترين فاصله نسبت به زمين عبور کرد.

شايد سرعت چرخش رکوردشکن اين
سيارک به لحاظ علمي چندان هم شگفت‌آور نباشد، اما اين کشف که از يک پروژه‌
رصدخانه‌ آموزشي (تلسكوپ Faulkers) به دست آمده نشان مي‌دهد که مجهز کردن
مدارس و مراکز عمومي به تلسکوپ‌هاي حرفه‌يي مي‌تواند به نتايج نجومي
رکوردشکن منجر شود.

«پاول روچ»، سرپرست اين پروژه
مي‌گويد: اگرچه در حال حاضر داشتن چنين رکوردي مي‌تواند خوشايند باشد اما
ما مصمم و اميدواريم با تجهيز و ترغيب تعداد ديگري از مدارس اين رکورد را
نيز بشکنيم!

اين پروژه مستلزم دسترسي مدارس و منجمان آماتور و حرفه‌يي به دو تلسکوپ با تيغه‌ي برش در رصدخانه‌هايي در هاوايي و استراليا است.

به نوشته نجوم، سيارک تازه کشف
شده به‌ نام «2008 HJ»، اولين بار در تاريخ پنجم ارديبهشت ماه امسال به
وسيله يک تلسکوپ رباتيک در نيومکزيکو شناسايي شد و سپس به عنوان هدفي
مستعد براي رصد از طريق وب‌سايت پروژه‌ي Faulkers انتخاب شد.

«ريچارد مايلز»، پژوهشگر
بازنشسته‌ پتروشيمي و نايب رييس انجمن نجومي بريتانيا (BAA)، پنج روز پس
از کشف اوليه سيارک ‌٢٠٠٨ HJ يعني در تاريخ ‌١٠ ارديبهشت ماه موفق شد به
کمک تلسکوپ دو متري کنترل از راه دور Faulkers در استراليا سرعت چرخشي آن
‌را برابر با يک دور در دقيقه اندازه‌گيري كند. همچنين سرعت حرکت اين
سيارک نسبت به زمين در حدود ‌٤٥ کيلومتر در ثانيه برآورد شده است.

اين سيارک فقط براي چند روز و زماني که به فاصله ‌٨/٢ برابر فاصله‌ي ماه از زمين رسيد قابل مشاهده بود.

رصدهاي انجام شده در اين مدت
کوتاه نشان داد که ‌٢٠٠٨ HJ هر ‌٧/٤٢ ثانيه يک دور به دور خودش مي‌چرخد و
از اين رو از سوي اتحاديه بين‌المللي نجومي (IAU) به عنوان يک «چرخنده‌ي
فوق‌ سريع» تاييد شده ‌است. در واقع سيارک ‌٢٠٠٨ HJ با سرعت بسيار زياد
خود موفق شد تا رکورد پيشين متعلق به سيارک ‌٢٠٠٠ DO8 را درهم کوبد. سيارک
‌٢٠٠٠ DO8 که هشت سال قبل کشف شده است هر ‌٧٨ ثانيه يک‌بار به‌دور خود
مي‌چرخد.

مشاهدات ريچارد مايلز پيش‌بيني
مي‌کند که سيارک ‌٢٠٠٨ HJ بايستي يک شيء سنگي فشرده در ابعاد ‌١٢ متر در
‌٢٤ متر اما احتمالا با جرمي بيش از ‌٥٠٠٠ تن باشد. سرعت چرخش اين سيارک
تاييدي بر اين نظريه است که هرچه سيارک کوچکتر باشد با سرعت بيشتري به دور
خود مي‌چرخد

مثلث برمودا و عجایب آن

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Fri, 18 Apr 2008 09:54:00 +0000

مثلث برمودا محلی است وهم‌انگیز که در آن صدها هواپیما و کشتی در هوا و دریا ناپدید شده‌اند. بیش از هزار نفر در این منطقه وحشت گم شده‌اند، بدون اینکه حتی یک جسد یا قطعه پاره‌ای از یک هواپیما یا کشتی مفقود شده ، به جا مانده باش

موقعیت مثلث برمودا
مثلث برمودا واقعا یک مثلث نیست، بلکه شباهت بیشتری به یک بیضی (و شاید هم دایره‌ای بزرگ) دارد که در روی بخشی از اقیانوس اطلس در سواحل جنوب شرقی آمریکا واقع است. راس آن نزدیک برمودا و قسمت انحنای آن از سمت پایین فلوریدا گسترش یافته و از پورتوریکو گذشته ، به طرف جنوب و شرق منحرف شده و از میان دریای سارگاسو عبور کرده و دوباره به طرف برمودا برگشته است. طول جغرافیایی در قسمت غرب مثلث برمودا ۸۰ درجه است، بر روی خطی که شمال حقیقی و شمال مغناطیسی بر یکدیگر منطبق می‌گردند. در این نقطه هیچ انحرافی در قطب نما محاسبه نمی‌شود.
در غرب اقیانوس اطلس، در آن سوی سواحل جنوب شرقی ایالات متحده ، ناحیه ‌ای وجود دارد که به شکل مثلث است . این ناحیه از برمودا در شمال آغاز می‌شود و تا قسمت جنوبی فلوریدا امتداد می‌یابد ، سپس از سمت شرق با گذشتن از جزایر باهاما و پورتوریکو،به طول جغرافیایی ۴۰ درجه به سمت غرب کشیده می‌شود و دوباره به برمودا باز می‌گردد.
این ناحیه که به مثلث برمودا معروف است ،در لیست رازهای ناشناخته جهان به مکانی اضطراب انگیز وباور نکردنی به ثبت رسیده است . در این مکان بیش از صدها هواپیما وکشتی بدون آنکه کوچکترین اثری از آنان باقی بماند ، ناپدید شده‌اند .اغلب این حوادث از سال ۱۹۴۵ به بعد روی داده است ،و در طول ۲۶ سال اخیر بیش از ۱۰۰۰نفر در این ناحیه از جهان جان خود را از دست داده اند ، بی آنکه حتی اثری از جسد یکی از آنها یا نشانه ای از بقایای هواپیماهاو کشتی‌های ناپدید شده باقی مانده باشد .
وینسنت گادیس که مثلث برمودا را نامگذاری کرده، آن را به صورت زیر توصیف می‌کند: « یک خط از فلوریدا تا برمودا ، دیگری از برمودا تا پورتویکو می‌گذرد و سومین خط از میان باهاما به فلوریدا بر می‌گردد.
این محل فتنه‌انگیز و تقریبا باور نکردنی اسرار غیر قابل توصیف جهان را به خود اختصاص داده است. مثلث برمودا نامش را در نتیجه ناپدید شدن ۶ هواپیمای نیروی دریایی همراه با تمام سرنشینان آنها در پنجم دسامبر ۱۹۴۵ کسب کرد. ۵ فروند از این هواپیماها به دنبال اجرای ماموریتی عادی و آموزشی ، در منطقه مثلث ، پرواز می‌کردند که با ارسال پیامهایی عجیبی درخواست کمک کردند. هواپیمای ششم برای انجام عملیات نجات ، به هوا برخاست که هر شش هواپیما به طرز فوق‌العاده مشکوکی مفقود شدند.
آخرین پیامهای مخابره شده آنها با برج مراقبت حاکی از وضعیت غیر عادی ، عدم روییت خشکی ، از کار افتادن قطب نماها یا چرخش سریع عقربه آنها و اطمینان نداشتن از موقعیتشان بود. این در حالی بود که شرایط جوی برای پرواز مساعد بود و خلبانان و دیگر سرنشینان افرادی با تجربه و ورزیده بودند. با وجود مدتها جستجو هیچ اثری از قطعه شکسته ، لکه روغن ، آثاری از اجسام شناور ، خدمه یا تجمع مشکوکی از کوسه‌ها دیده نشد. هیچ حادثه‌ای چه قبل و چه بعد از آن ، تا این حد حیرت‌آورتر از ناپدید شدن دسته جمعی هواپیماهای مذکور نبوده است. در حوادثی مشابه در این منطقه ‌قایقها و کشتیهایی مفقود شده‌اند (قربانیان مثلث برمودا)، در برخی موارد هم فقط خدمه و سرنشینان ناپدید گشته‌اند.

منطقه وحشت
همه روزه هواپیماهای متعددی بر فراز مثلث برمودا پرواز می‌کنند. کشتیهای بزرگ و کوچک در آبهای آن در حال تردند و افراد زیادی برای بازدید ، به این منطقه مسافرت می‌کنند، بدون آنکه اتفاقی بیفتد. از طرف دیگر ، در دریاها و اقیانوسها در سراسر دنیا ، کشتیها و هواپیماهای زیادی مفقود شده و می‌شوند. پس چرا فقط مثلث برمودا از بقیه مناطق تفکیک شده است. علت این است که اولا هیچ امیدی برای یافتن حتی اثر و نشانه‌ای وجود ندارد. ثانیا در هیچ منطقه دیگر چنین ناپدید شدنهای بی دلیل ، بیشمار و نامعلوم روی نداده و به این خوبی ثبت نشده است.
مشاهدات و گزارشات
در بیشتر اتفاقات مثلث برمودا ، اکثر هواپیماها در حالی ناپدید شده‌اند که تماس رادیویی خود را با ایستگاههای مبدا و مقصدشان تا آخرین لحظه حفظ کرده‌اند و یا برخی دیگر در لحظات آخر پیامهای غیر عادی مخابره کرده‌اند که حاکی از عدم کنترل آنان بر روی دستگاه و ابزارها بوده است و یا چرخش عقربه‌های قطب نما به دور خود و تغییر رنگ آسمان اطراف به زردی و مه آلودی ، آن هم در روز صاف و آفتابی و یا تغییراتی غیر عادی در آبها که تا لحظاتی قبل آرام بوده‌اند، بدون بیان هیچ دلیل روشنی از چگونگی این وقایع.
این پیامها رفته رفته ضعیف‌تر و غیرقابل تشخیص‌تر شده و یا سریعا قطع شده‌اند. دقیقا مثل اینکه چیزی ارتباط رادیویی را قطع کرده باشد و یا چنانچه اظهار عقیده شده، در حال دور شدن و عقب رفتن از فضا و زمان بوده و دورتر و دورتر شده‌اند. در برخی موارد گزارشها حاکی از آن بود که نوری ناشناخته و غیر قابل تشریح روییت شده است. همچنین توده سیاه و تاریکی در سطح دریا که پس از مدتی ناپدید شده ، در جریان اتفاقات مزبور گزارش شده است.
در مواردی هم گزارش شده که نقطه تاریک بزرگی در میان ستارگان در آسمان دیده شده که نوری متحرک از طرف زمین به آن قسمت وارد شده و سپس هر دو ناپدید شده‌اند. در تمام مدت دیده شدن تاریکی ، دستگاهها و سایر ابزارهای قایق‌های ناظر از کار افتاده بودند که پس از رفع تاریکی آسمان ، دوباره شروع بکار کرده‌اند.
در یک مورد هم پیامی عجیب از یک کشتی باری ژاپنی بدین مضمون دریافت گردید. “خطری همانند یک خنجر هم اکنون … به سرعت می‌آید … ما نمی‌توانیم فرار کنیم …” در هر حال بدون اینکه مشخص شود خنجر چه بود، کشتی ناپدید شد.

علل واقعه
علل فرضی طبیعی
توضیحات و علل فرضی مختلفی درباره حوادث مثلث برمودا ارایه شده است که معمول‌ترین فرضیات بر اساس مرگ غیر طبیعی (زیرا هیچ جسدی تا کنون بدست نیامده است.) بنا شده است. این توضیحات عبارتند از:
جزر و مد ناگهانی دریا در نتیجه زلزله در اعماق دریا ، وزش بادهای مخرب و اختلالات جوی ، گویهای آتشفشان که موجب انفجار هواپیماها می‌شود، گرفتار آمدن در جاذبه یک گرداب یا گردباد که باعث سقوط و انهدام هواپیماها یا انحراف مسیر کشتیها و مفقود شدن آنها در آب می‌شود، تحت تاثیر نیرویی مغناطیسی قرار گرفتن و اختلالات امواج الکترومغناطیسی، ولی این دلایل توجیه قابل قبولی برای ناپدید شدن هواپیماها و کشتیهای متعدد در یک منطقه نیست.
علل فرضی غیر طبیعی
دستگیری و ربوده شدن به وسیله زیردریایی یا بشقاب پرنده‌هایی متعلق به کراتی دیگر که برای تحقیق درباره حیات و زندگی باستان و حال ما انسانها به کره زمین آمده‌اند، می‌تواند علتی غیر طبیعی برای توجیه وقایع باشد.
یکی از عجیب‌ترین پیشنهادات در این مورد بوسیله ادگار کایس ، پیشگو و روانکاو و حکیم در دهه پنجم قرن بیست ، ارایه شده است. به عقیده وی قرنها قبل از کشف اشعه لیزر ، بومیان سواحل اقیانوس اطلس از کریستال به عنوان یک منبع انرژی و قدرت استفاده می‌کردند. به نظر کاین نوعی نیروی شیطانی القا شده از سوی آنها ، در عمق یک مایلی در قسمت غرب اندروس غرق شده که هنوز در برخی مواقع باعث از کار انداختن ابزار و وسایل الکتریکی کشتیها ، هواپیماها و در نهایت نابودی آنها می‌گردد.
ام. ک. جساپ که یک فضانورد ، منجم و متخصص کره ماه است، در کتابش به نام « در مورد بشقاب پرنده‌ها » ابزار می‌دارد که ناپدید شدن کشتیهای مشهور در مثلث برمودا ، به وسیله اجسام پرنده صورت گرفته است. وی مفقود شدن خدمه آنها را نیز به اجسام مزبور ربط می‌دهد. به عقیده جساپ یوفوها هر چه هستند، حوزه مغناطیسی موقتی ایجاد می‌کنند که دارای طرحی یونیزه شده است و می‌تواند باعث متلاشی شدن یا ناپدید شدن هواپیماها و کشتیها گردد. او روی این سوال کار می‌کرد که چگونه نیروی مغناطیسی کنترل شده و می‌تواند باعث نامریی شدن گردد. نظریه میدان واحد انیشتین او را مجذوب کرده بود. جساپ هر دو اینها را کلیدی می‌دانست برای ظهور و محو شدن ناگهانی بشقاب پرنده‌ها و ناپدید شدن کشتیها و هواپیماها. ولی مرگ امکان ادامه فعالیت و نتیجه گیری را از جساپ گرفت و تحقیقاتش نیمه تمام ماند.

داستانی عجیب
حادثه‌ای در اثر اختلال زمانی در فرودگاه میامی رخ داد که هرگز توضیحی قابل قبول برای آن وجود نداشته است. این واقعه مربوط به یک هواپیمای مسافربری بود که برای فرود در باند آماده بود و با رادار مرکز کنترل هوایی ردیابی می‌گردید که ناگهان ده دقیقه از صفحه رادار ناپدید شد و سپس دوباره ظاهر گشت. هواپیما بدون هیچ واقعه‌ای فرود آمد و خلبان و خدمه از آنچه افراد پایگاه می‌گفتند ابراز تعجب کردند، زیرا تا آنجا که به خدمه مربوط می‌شد، هیچ اتفاق غیر عادی نیفتاده بود. جالب این که ساعتهای همه آنها حدود ده دقیقه از زمان واقعی عقب‌تر بود. در حالی که هواپیما درست ۲۰ دقیقه قبل از این واقعه وقت اصلی را کنترل کرده بود و در آن هنگام هیچ اختلاف زمانی وجود داشت.
آیا مثلث برمودا و نقاط مشخص دیگر به صورت ماشینی عظیم عمل می‌کنند تا اختلالاتی بوجود آورند؟
آیا آنها می‌توانند گردابهایی را چه در داخل و چه در خارج از جو بوجود آورند که اجسام و اشیا به داخل آنها بیفتد و به بعد زمان و مکانی دیگر منتقل شوند؟

گذشته و آینده برمودا
به نظر می‌رسد که این منطقه طی زمانهای متمادی گذشته نیز در افسانه‌ها به منزله مکانی ترسناک وجود داشته و حتی خیلی قبل از تاریخ کشف آن و بعد از آن تاریخ تا صدها سال با عناوین «دریایی از مقبره‌ها» ، «مثلث شیطان» ، «مثلث مرگ» ، «دریای بدبختی» ، «گورستان آتلانتیک» نامیده می‌شده است.
شومی و بدشگونی مثلث برمودا حتی در عصر فضا نیز باعث تعجب انسانهایی چون کریستف کلمب و فضانوردان آپولو ۱۳ که یکی کاشف در زمین و دیگری در فضاست، شده است.اینکه چرا وقایع عجیب این منطقه گزارش نمی‌شود، شاید به دلیل ایجاد رعب و وحشت عمومی باشد، شاید هم چون دلیل اصلی وقایع معلوم نیست، اتفاقات مربوطه بازتاب نمی‌یابد. البته در اغلب گزارشات ارایه شده هم سانسورهایی وجود دارد که اصل وقایع را سرپوشیده نگه می‌دارد.
دانشمند روسی مدعی کشف راز مثلث برمودا شد

دانشمند ژیوفیزیک و نظراتش
یک دانشمند ژیوفیزیک ساکن شهر وارونژ روسیه مدعی کشف یک علت طبیعی برای حوادث ناگوار مثلث برمودا شد.
به گزارش ایسنا، ولادیسلاو بوکریف، در این زمینه گفت: ویژگی عجیب مثلث برمودا توسط طبیعت برنامه ریزی شده است. یکی از شعبات جریانات گرم گلف استریم، با گردش در جهت عقربه‌های ‌ساعت در منطقه دریای سارگاسوف، روی می‏دهد. این حرکت به یادآورنده پرتاب کننده دیسک است که در آغاز خود می‏چرخد و تنها در لحظه ای که بالاترین سرعت زاویه ای را به دست آورد، دیسک را به جلو پرتاب می‏کند.
به نظر وی وجود میکرو و ماکرو گودال‌هایی ‌در این منطقه، مولد آشفتگی‌های ‌جاذبه ای و مغناطیسی می‏باشد که در نتیجه آن دستگاه‌ها ‌از کار افتاده و ارگانیزم انسان سنگینی ای را تحمل می‏کند که گاهی مرگبار است.
وی می‏گوید: چون در این منطقه، گردش آب در جهت عقربه‌های ‌ساعت است، برمودا همانند گرداب، اشیا را به سمت خود می‏کشد، یعنی بردار جاذبه به سمت عمق دریا و مرکز زمین است. برمودا برای وسایط نقلیه هوایی و دریایی تنها در زمان وقوع جزر در دریا خطرناک است. در این فاز، ابتدا گودال‌های ‌آبی و پس از آن گودال‌های ‌هوایی پدیدار می‏شوند. این وضعیت همانند فنجانی است که به طور ناگهانی انتهای آن را باز کنند. آب به سمت شکاف حرکت می‏کند و حرکتی گردشی به خود می‏گیرد و در امتداد خود، جریان هوا را می‏راند. این دانشمند ژیوفیزیک روسیه می‏افزاید: با دانستن فاز جریان مد و ویژگی تشکیل جریانات، می‏توان روشی را ایجاد کرد که وقوع حادثه را در این مثلث ناآرام، همچنین در سایر نقاط خطرناک جهان هشدار دهد.

نويسنده :
منبع : www.academist.ir

مشترک خبرخوان اين وبلاگ شويد

پدیده کرونا

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Fri, 18 Apr 2008 09:53:00 +0000

یکی از پدیده هایی که در ارتباط با تجهیزات برقدار از جمله خطوط انتقال فشار قوی مطرح می شود، کرونا است.

یکی از پدیده هایی که در ارتباط با تجهیزات برقدار از جمله خطوط انتقال فشار قوی مطرح می شود، کرونا است. میدان الکتریکی در نزدیکی ماده رسانا می تواند به حدی متمرکز شود که هوای مجاور خود را یونیزه نماید. این مسئله می تواند منجر به تخلیه جزئی انرژی الکتریکی شود، که به آن کرونا می گویند. عوامل مختلفی ازجمله ولتاژ، شکل و قطر رسانا، ناهمواری سطح رسانا، گرد و خاک یا قطرات آب می تواند باعث ایجاد گرادیان سطحی هادی شود که در نهایت باعث تشکیل کرونا خواهد شد. در حالتی که فاصله بین هادی ها کم باشد، کرونا ممکن است باعث جرقه زدن و اتصال کوتاه گردد. بدیهی است که کرونا سبب اتلاف انرژی الکتریکی و کاهش راندمان الکتریکی خطوط انتقال می گردد. پدیده کرونا همچنین سبب تداخل در امواج رادیویی می شود.
● تعریف کرونا
تخلیه الکتریکی ایجاد شده به علت افزایش چگالی میدان الکتریکی ، کرونا نام دارد. در حالی که این تعریف بسیار کلی است و انواع پدیده کرونا را شامل می شود.
● ولتاژ بحرانی
گرادیان ولتاژی که سبب شکست الکتریکی در عایق شده و به ازای آن، عایق خاصیت دی الکتریک خود را از دست می دهد، گرادیان ولتاژ بحرانی نامیده می شود. همچنین ولتاژی را که سبب ایجاد این گرادیان بحرانی می شود ولتاژ بحرانی می نامند.
● ولتاژ مرئی کرونا
هرگاه ولتاز خط به ولتاژ بحرانی برسد، یونیزاسیون در هوای مجاور سطح هادی شروع می شود. اما در این حالت پدیده کرونا قابل روئیت نمی باشد. برای مشاهده کرونا، سرعت ذرات الکترون ها در هنگام برخورد با اتم ها و مولکول ها باید بیشتر باشید یعنی ولتاژ بالاتری نیاز است.
● ماهیت کرونا
هنگامی که میدان الکتریکی سطح هادی از ولتاژ بحرانی بیشتر شده باشد، بهمن الکترونی بوجود خواهد آمد که بوجود آورنده تخلیه کرونای قابل روئیت در سطح هادی است. همواره تعداد کمی الکترون آزاد در هوا به علت مواد رادیو اکتیو موجود در سطح زمین و اشعه کیهانی، وجود دارد. زمانی که هادی در هر نیمه از سیکل ولتاژ متناوب برقدار می شود، الکترون های هوای اطراف سطح آن بوسیله میدان الکترواستاتیک شتاب پیدا می کند. این الکترون ها که دارای بار منفی هستند در نیمه مثبت به طرف هادی شتاب پیدا می کنند و در نیمه منفی از آن دور می شوند. سرعت الکترون آزاد بستگی به شدت میدان الکتریکی دارد. اگر شدت میدان الکتریکی خیلی زیاد نباشد برخورد بین الکترون و مولکول هوا نظیر O۲ و یا N۲ نرم خواهد بود به این معنی که الکترون از مولکول هوا دور شده و به آن انرژی نمی دهد.
به عبارت دیگر اگر شدت میدان الکتریکی از یک مقدار بحرانی معین بیشتر باشد، هر الکترون آزاد در این میدان سرعت کافی بدست می آورد به طوری که برخوردش با مولکول هوا غیر الاستیک خواهد بود و انرژی کافی بدست می آورد که به یکی از مدارهای الکترون های دو اتم موجود در هوا برخورد کند. این پدیده یونیزاسیون نام دارد و مولکولی که این الکترون از دست می دهد تبدیل به یک یون مثبت می شود. الکترون نخستین که بیشتر سرعتش را در برخورد از دست داده و الکترونی که مولکول هوا را رانده است هر دو در میدان الکتریکی شتاب می گیرند و هر کدام از آنها در برخورد بعدی توانایی یونیزه کردن یک مولکول هوا را خواهند داشت. بعد از برخورد دوم ۴ الکترون به جلو می آیند و به همین ترتیب تعداد الکترون ها بعد از هر برخورد دو برابر می شود. در تمام این مدت الکترون ها به سمت الکترود مثبت می روند و پس از برخوردهای بسیار تعدادشان بطور چشم گیری افزایش می یابد. این مسئله فرایندی است به وسیله آن بهمن الکترونی ایجاد می شود، هر بهمن با یک الکترون آزاد که در میدان الکترواستاتیک قوی قرار دارد آغاز می شود. شدت میدان الکترواستاتیک اطراف هادی همگن نیست. ماکزیموم شدت آن در سطح هادی و میزان شدت با دور شدن از مرکز هادی کاهش می یابد. بنابراین با افزایش ولتاژ هادی در ابتدا تخلیه الکتریکی فقط در سطح بسیار نزدیک ان رخ می دهد. در نیمه مثبت ولتاژ الکترون ها به سمت هادی حرکت می کنند و هنگامیکه بهمن الکترونی ایجاد شد بطرف سطح هادی شتاب می گیرند. در نیمه منفی، بهمن الکترونی از سطح هادی به سمت میدان ضعیف تر جاری می شود تا هنگامی که میدان آنقدر ضعیف شود که دیگر نتواند الکترون ها را شتاب دهد تا به سرع یونیزاسیون برسند. یون های مثبت باقی مانده در بهمن الکترونی به طرف الکترود مثبت حرکت می کنند. با این وجود به دلیل جرم زیادشان که ۵۰۰۰۰ برابر جرم الکترون است بسیار کند حرکت می کنند. با داشتن بار مثبت این یون ها، الکترون جذب کرده و هرگاه یکی از آنها بتواند الکترون جذب نماید دوباره تبدیل به مولکول هوای خنثی می شود. سطح انرژی یک یون خنثی کمتر از یون مثبت مربوطه است و در نتیجه با جذب الکترون مقداری انرژی از مولکول منتشر می شود. انرژی آزاد شده درست به اندازه انرژی نخستین است که لازم بود برای جدا کردن الکترون از مولکول استفاده گردد. این انرژی بصورت موج الکترومغناطیس منتشر می شود و برای مولکول های O۲ و N۲ در طیف نور مرئی قرار دارد.
● بهترین زمان برای مشاهده کرونا
کرونا در فضای آزاد بعد از یک روز بارانی تا قبل از زمانی که سطوح برقدار خشک شده باشند قابل مشاهده است. پس از خشک شدن کرونا مشاهده نمی شود. نقاط در معرض کرونا با رطوبت خود را بهتر نشان می دهند. باد می تواند فعالیت کرونا را کاهش دهد. کرونا می تواند در اثر قندیل هم ایجاد شود. موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و تابلو های داخلی می توانند کرونای شدید تری ار وسایل خارجی پست ها ایجاد نمایند. تشکیل هوای یونیزه در فضای بسته و عدم حرکت هوا پدیده کرونا را تسریع می کند و ولتاژهایی را ایجاد می کند که در ان کرونا رخ دهد موتورها و ژنراتور ها می توانند با توجه به وجود فن های خنک کننده شان هوایی با فشار های گوناگون ایجاد کنند.
● آشکار شدن کرونا
صدای هیس مانند قابل شنیدن، ازن، اسید نیتریک (در صورت وجود رطوبت در هوا ) که بصورت گرد کدر سفید جمع می شود و نور (قوی ترین تشعشع در محدوده ماوراء بنفش و ضعیف ترین ان در ناحیه نور مرئی و مادون قرمز که می تواند با چشم غیر مسلح نیز در تاریکی با دوربین های ماوراء بنفش دیده شود) از نشانه های کرونای الکتریکی می باشند. تخلیه بار ناشی از بهمن الکترونی در آزمایشگاه، به سه طریق مختلف مشاهده می شود. بهترین راه تشخیص کرونای مرئی است که به صورت نور بنفش از نواحی با ولتاژ اضافی ساطع می شود.
دومین راه شناسایی کرونای صدادار است که در حالی که شبکه مورد مطالعه در ولتاژی بالاتر از آستانه کرونا باشد صدایی به صورت هیس هیس قابل شنیدن است. امواج صوتی تولید شده به وسیله اغتشاشات موجود در هوای مجاور محل تخلیه بار، به وسیله حرکت یون های مثبت به وجود می آیند.
سومین و مهمترین راه مشاهده از نظر ظرکت برق اثرات الکتریکی است که منجر به اختلال رادیویی می شود. حرکت الکترون ها (بهمن الکترونی) سبب ایجاد جریان الکتریکی و در نتیجه به وجود آمدن میدان مغناطیسی و الکترواستاتیکی در مجاورت ان می شود. شکل گیری سریع و انی بودن این میدان ها ولتاز فرکانس بالایی در نزدیک آنتن رادیویی القا می کند و منجر به اختلال رادیویی می شود.
● انواع کرونا
سه نوع مختلف از کرونا وجود دارد که در نمونه تست EHV در آزمایشگاه مشخص می شود: تخلیه پر مانند، تخلیه قلم مویی و تخلیه تابشی.تخلیه پر مانند، دیدنی ترین آنهاست و علت نامگذاری هم این است که به شکل پر تخلیه می شود. زمانیکه در تاریکی مشاهده شود دارای تنه متمرکزی حول هادی است که قطر این هاله نورانی بنفش رنگ از چند اینچ در ولتازهای پایین تر تا یک فوت و بیشتر در ولتازهای بالا تغییر می کند. بروز آثار صوتی این نوع به صورت هیس هیس بوده و به راحتی توسط یک ناظر با تجربه تشخیص داده می شود. در تخلیه قلم مویی پرچمی از نور به صورت شعاعی از سطح هادی خارج می شود. طول این تخلیه ها از کمتر از یک اینچ در ولتاژ های پایین تا ۱ تا ۲ اینچ در ولتاژهای بالا تغییر می کند. صدای همراه با ان صدایی در پس زمینه مانند صدای سوختن است. تخلیه تابشی نور ضعیفی دارد که به نظر می رسد سطح هادی را در بر گرفته است ولی مانند نوع قلم مویی برجسته نیست. همچنین ممکن است در نواحی بحرانی سطح عایق ها در زمان بالا بودن رطوبت رخ دهد. معمولا صدایی با این نوع تخلیه همراه نیست.

نويسنده :
منبع : سایت برق و قدرت

مشترک خبرخوان اين وبلاگ شويد

كاربرد نانو تكنولوژي در پزشكي

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Wed, 16 Apr 2008 07:19:00 +0000

يك باكتري مغناطيسي مي تواند در امتداد ميدان مغناطيسي زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا كند.

در سال 1966 فيلمي تخيلي با عنوان «سفر دريايي شگفت انگيز» اهالي سينما را به ديدن نمايشي جسورانه از كاربرد نانوتكنولوژي در پزشكي ميهمان كرد. گروهي از پزشكان جسور و زيردريايي پيشرفته شان با شيوه اي اسرارآميز به قدري كوچك شدند كه مي توانستند در جريان خون بيمار سير كنند و لخته خوني را در مغزش از بين ببرند كه زندگي او را تهديد مي كرد. با گذشت 36 سال از آن زمان، براي ساختن وسايل پيچيده حتي در مقياس هاي كوچك تر گام هاي بلندي برداشته شده است. اين امر باعث شده برخي افراد باور كنند كه چنين دخالت هايي در پزشكي امكان پذير است و روبات هاي بسيار ريز قادر خواهند بود در رگ هاي هر كسي سفر كنند.

همه جانداران از سلول هاي ريزي تشكيل شده اند كه خود آنها نيز از واحدهاي ساختماني كوچك تر در حد نانومتر (يك ميلياردم متر) نظير پروتئين ها، ليپيدها و اسيدهاي نوكلئيك تشكيل شده اند. از اين رو، شايد بتوان گفت كه نانوتكنولوژي به نحوي در عرصه هاي مختلف زيست شناسي حضور دارد. اما اصطلاح قراردادي «نانوتكنولوژي» به طور معمول براي تركيبات مصنوعي استفاده مي شود كه از نيمه رساناها، فلزات، پلاستيك ها يا شيشه ساخته شده اند. نانوتكنولوژي از ساختارهايي غيرآلي بهره مي گيرد كه از بلورهاي بسيار ريزي در حد نانومتر تشكيل شده اند و كاربردهاي وسيعي در زمينه تحقيقات پزشكي، رساندن داروها به سلول ها، تشخيص بيماري ها و شايد هم درمان آنها پيدا كرده اند.

در برخي محافل نگراني هاي شديدي در مورد جنبه منفي اين فناوري به وجود آمده است؛ آيا اين نانوماشين ها نمي توانند از كنترل خارج شده و كل جهان زنده را نابود كنند؟

با وجود اين به نظر مي رسد فوايد اين فناوري بيش از آن چيزي باشد كه تصور مي رود. براي مثال، مي توان با بهره گيري از نانوتكنولوژي وسايل آزمايشگاهي جديدي ساخت و از آنها در كشف داروهاي جديد و تشخيص ژن هاي فعال تحت شرايط گوناگون در سلول ها، استفاده كرد. به علاوه، نانوابزارها مي توانند در تشخيص سريع بيماري ها و نقص هاي ژنتيكي نقش ايفا كنند.

طبيعت نمونه زيبايي از سودمندي بلورهاي غيرآلي را در دنياي جانداران ارائه مي كند. باكتري هاي مغناطيسي، جانداراني هستند كه تحت تاثير ميدان مغناطيسي زمين قرار مي گيرند. اين باكتري ها فقط در عمق خاصي از آب يا گل ولاي كف آن رشد مي كنند. اكسيژن در بالاي اين عمق بيش از حد مورد نياز و در پايين آن بيش از حد كم است. باكتري اي كه از اين سطح خارج مي شود بايد توانايي شنا كردن و برگشت به اين سطح را داشته باشد. از اين رو، اين باكتري ها مانند بسياري از خويشاوندان خود براي جابه جا شدن از يك دم شلاق مانند استفاده مي كنند. درون اين باكتري ها زنجيره اي با حدود 20 بلور مغناطيسي وجود دارد كه هر كدام بين 35 تا 120 نانومتر قطر دارند. اين بلورها در مجموع يك قطب نماي كوچك را تشكيل مي دهند. يك باكتري مغناطيسي مي تواند در امتداد ميدان مغناطيسي زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا كند.

اين قطب نما اعجاز مهندسي طبيعت در مقياس نانو است. اندازه بلورها نيز مهم است. هر چه ذره مغناطيسي بزرگ تر باشد، خاصيت مغناطيسي اش مدت بيشتري حفظ مي شود. اما اگر اين ذره بيش از حد بزرگ شود خود به خود به دو بخش مغناطيسي مجزا تقسيم مي شود كه خاصيت مغناطيسي آنها در جهت عكس يكديگرند. چنين بلوري خاصيت مغناطيسي كمي دارد و نمي تواند عقربه كارآمدي براي قطب نما باشد. باكتري هاي مغناطيسي قطب نماهاي خود را فقط از بلورهايي با اندازه مناسب مي سازند تا از آنها براي بقاي خود استفاده كنند. جالب است كه وقتي انسان براي ذخيره اطلاعات روي ديسك سخت محيط هايي را طراحي مي كند دقيقاً از اين راهكار باكتري ها پيروي مي كند و از بلورهاي مغناطيسي در حد نانو و با اندازه اي مناسب استفاده مي كند تا هم پايدار باشند و هم كارآمد.

محققان در تلاش هستند تا از ذرات مغناطيسي در مقياس نانو براي تشخيص عوامل بيماري زا استفاده كنند. روش اين محققان نيز مانند بسياري از مهارت هايي كه امروزه به كار مي رود به آنتي بادي هاي مناسبي نياز دارد كه به اين عوامل متصل مي شوند. ذرات مغناطيسي مانند برچسب به مولكول هاي آنتي بادي متصل مي شوند. اگر در يك نمونه، عامل بيماري زاي خاصي مانند ويروس مولد ايدز مد نظر باشد، آنتي بادي هاي ويژه اين ويروس كه خود به ذرات مغناطيسي متصل هستند به آنها مي چسبند. براي جدا كردن آنتي بادي هاي متصل نشده، نمونه را شست وشو مي دهند. اگر ويروس ايدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطيسي آنتي بادي هاي متصل شده به ويروس، ميدان هاي مغناطيسي توليد مي كنند كه توسط دستگاه حساسي تشخيص داده مي شود. حساسيت اين مهارت آزمايشگاهي از روش هاي استاندارد موجود بهتر است و به زودي اصلاحات پيش بيني شده، حساسيت را تا چند صد برابر تقويت خواهد كرد.

دنياي پيشرفته الكترونيك پر از مواد پخش كننده نور است. براي نمونه هر CDخوان، CD را با استفاده از نوري مي خواند كه از يك ديود ليزري مي آيد. اين ديود از يك نيمه رساناي غيرآلي ساخته شده است. هر تصوير، قسمت كوچكي از يك CD به اندازه يك مولكول پروتئين (در حد نانومتر) را مي كند. در نتيجه اين عمل يك نانو بلور نيمه رسانا يا به اصطلاح تجاري يك «نقطه كوانتومي» ايجاد مي شود.

فيزيكداناني كه براي اولين بار در دهه 1960 نقاط كوانتومي را مطالعه مي كردند معتقد بودند كه اين نقاط در ساخت وسايل الكترونيكي جديد و وسايل ديد استفاده خواهند شد. تعداد انگشت شماري از اين محققان ابراز مي كردند كه از اين يافته ها مي توان براي تشخيص بيماري يا كشف داروهاي جديد كمك گرفت و هيچ كدام از آنان حتي در خواب هم نمي ديدند كه اولين كاربردهاي نقاط كوانتومي در زيست شناسي و پزشكي باشد.

نقاط كوانتومي قابليت هاي زيادي دارند و در موارد مختلفي مورد استفاده قرار مي گيرند. يكي از كاربردهاي اين نقاط نيمه رسانا در تشخيص تركيبات ژنتيكي نمونه هاي زيستي است. اخيراً برخي محققان روش مبتكرانه اي را به كار بردند تا وجود يك توالي ژنتيكي خاص را در يك نمونه تشخيص دهند. آنان در طرح خود از ذرات طلاي 13 نانومتري استفاده كردند كه با DNA (ماده ژنتيكي) تزئين شده بود. اين محققان در روش ابتكاري خود از دو دسته ذره طلا استفاده كردند. يك دسته، حامل DNA بود كه به نصف توالي هدف متصل مي شد و DNA متصل به دسته ديگر به نصف ديگر آن متصل مي شد. DNA هدفي كه توالي آن كامل باشد به راحتي به هر دو نوع ذره متصل مي شود و به اين ترتيب دو ذره به يكديگر مربوط مي شوند. از آنجا كه به هر ذره چندين DNA متصل است، ذرات حامل DNA هدف مي توانند چندين ذره را به يكديگر بچسبانند. وقتي اين ذرات طلا تجمع مي يابند خصوصياتي كه باعث تشخيص آنها مي شود به مقدار چشم گيري تغيير مي كند و رنگ نمونه از قرمز به آبي تبديل مي شود. چون كه نتيجه اين آزمايش بدون هيچ وسيله اي قابل مشاهده است مي توان آن را براي آزمايش DNA در خانه نيز به كار برد.

هيچ بحثي از نانوتكنولوژي بدون توجه به يكي از ظريف ترين وسايل در علوم امروزي يعني ميكروسكوپ اتمي كامل نمي شود. روش اين وسيله براي جست وجوي مواد مانند گرامافون است. گرامافون، سوزن نوك تيزي دارد كه با كشيده شدن آن روي يك صفحه، شيارهاي روي آن خوانده مي شود. سوزن ميكروسكوپ اتمي بسيار ظريف تر از سوزن گرامافون است به نحوي كه مي تواند ساختارهاي بسيار كوچك تر را حس كند. متاسفانه، ساختن سوزن هايي كه هم ظريف باشند و هم محكم، بسيار مشكل است. محققان با استفاده از نانو لوله هاي باريك از جنس كربن كه به نوك ميكروسكوپ متصل مي شود اين مشكل را حل كردند. با اين كار امكان رديابي نمونه هايي با اندازه فقط چند نانومتر فراهم شد. به اين ترتيب، براي كشف مولكول هاي زنده پيچيده و برهم كنش هايشان وسيله اي با قدرت تفكيك بسيار بالا در اختيار محققان قرار گرفت.

اين مثال و مثال هاي قبل نشان مي دهند كه ارتباط بين نانوتكنولوژي و پزشكي اغلب غيرمستقيم است به نحوي كه بسياري از كارهاي انجام شده، در زمينه ساخت يا بهبود ابزارهاي تحقيقاتي يا كمك به كارهاي تشخيصي است. اما در برخي موارد، نانوتكنولوژي مي تواند در درمان بيماري ها نيز مفيد باشد. براي مثال مي توان داروها را درون بسته هايي در حد نانومتر قرار داد و آزاد شدن آنها را با روش هاي پيچيده تحت كنترل در آورد. يكي از نانوساختارهايي كه براي ارسال دارو يا مولكول هايي مانند DNA به بافت هاي هدف ساخته شده، «دندريمر»ها هستند. اين مولكول هاي آلي مصنوعي با ساختارهاي پيچيده براي اولين بار توسط «دونالد توماليا» ساخته شدند. اگر شاخه هاي درختي را در يك توپ اسفنجي فرو ببريد به نحوي كه در جهت هاي مختلف قرار گيرند مي توان شكلي شبيه يك مولكول دندريمر را ايجاد كرد. دندريمرها مولكول هايي كروي و شاخه شاخه هستند كه اندازه اي در حدود يك مولكول پروتئين دارند. دندريمرها مانند درختان پرشاخه و برگ داراي فضاهاي خالي هستند، يعني تعداد زيادي حفرات سطحي دارند.

دندريمرها را مي توان طوري ساخت كه فضاهايي با اندازه هاي مختلف داشته باشند. اين فضاها فقط براي نگه داشتن عوامل درماني هستند. دندريمرها بسيار انعطاف پذير و قابل تنظيم اند. همچنين آنها را مي توان طوري ساخت كه فقط در حضور مولكول هاي محرك مناسب، خود به خود باد كنند و محتويات خود را بيرون بريزند. اين قابليت اجازه مي دهد تا دندريمرهاي اختصاصي بسازيم تا بار دارويي خود را فقط در بافت ها يا اندام هايي آزاد كنند كه نياز به درمان دارند. دندريمرها مي توانند براي انتقال DNA به سلول ها جهت ژن درماني نيز ساخته شوند. اين شيوه نسبت به روش اصلي ژن درماني يعني استفاده از ويروس هاي تغيير ژنتيكي يافته بسيار ايمن تر هستند.

همچنين محققان ذراتي به نام نانوپوسته ساخته اند كه از جنس شيشه پوشيده شده با طلا هستند. اين نانوپوسته ها مي توانند به صورتي ساخته شوند تا طول موج خاصي را جذب كنند. اما از آنجا كه طول موج هاي مادون قرمز به راحتي تا چند سانتي متر از بافت نفوذ مي كنند، نانوپوسته هايي كه انرژي نوراني را در نزديكي اين طول موج جذب مي كنند بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. بنابراين، نانوپوسته هايي كه به بدن تزريق مي شوند مي توانند از بيرون با استفاده از منبع مادون قرمز قوي گرما داده شوند. چنين نانوپوسته هايي را مي توان به كپسول هايي از جنس پليمر حساس به گرما متصل كرد. اين كپسول ها محتويات خود را فقط زماني آزاد مي كنند كه گرماي نانوپوسته متصل به آن باعث تغيير شكلش شود.

يكي از كاربردهاي شگرف اين نانوپوسته ها در درمان سرطان است. مي توان نانوپوسته هاي پوشيده شده با طلا را به آنتي بادي هايي متصل كرد كه به طور اختصاصي به سلول هاي سرطاني متصل مي شوند. از لحاظ نظري اگر نانوپوسته ها به مقدار كافي گرم شوند مي توانند فقط سلول هاي سرطاني را از بين ببرند و به بافت هاي سالم آسيب نرسانند. البته مشكل است بدانيم آيا نانوپوسته ها در نهايت به تعهد خود عمل مي كنند يا نه. اين موضوع براي هزاران وسيله ريز ديگري نيز مطرح است كه براي كاربرد در پزشكي ساخته شده اند.

محققان از نانوتكنولوژي در ساخت پايه هاي مصنوعي براي ايجاد بافت ها و اندام هاي مختلف نيز استفاده كرده اند. محققي به نام «ساموئل استوپ» روش نويني ابداع كرده است كه در آن سلول هاي استخواني را روي يك پايه مصنوعي رشد مي دهد. اين محقق از مولكول هاي مصنوعي استفاده كرده است كه با رشته هايي تركيب مي شوند كه اين رشته ها براي چسباندن به سلول هاي استخواني تمايل بالايي دارند. اين پايه هاي مصنوعي مي توانند فعاليت سلول ها را هدايت كنند و حتي مي توانند رشد آنها را كنترل كنند. محققان اميدوارند سرانجام بتوانند روش هايي بيابند تا نه فقط استخوان، غضروف و پوست بلكه اندام هاي پيچيده تر را با استفاده از پايه هاي مصنوعي بازسازي كنند.

به نظر مي رسد برخي از اهدافي كه امروزه در حال تحقق هستند در آينده اي نزديك توسط پزشكان به كار گرفته شوند. جايگزيني قلب، كليه يا كبد با استفاده از پايه هاي مصنوعي شايد با فناوري كه در فيلم سفر دريايي شگفت انگيز نشان داده شد، متناسب نباشد اما اين تصور كه چنين درمان هايي در آينده اي نه چندان دور به واقعيت بپيوندند بسيار هيجان انگيز است. حتي هيجان انگيزتر اينكه اميد است محققان بتوانند با تقليد از فرآيندهاي طبيعي زيست شناختي، واحدهايي در مقياس نانو توليد كنند و از آنها در ساخت ساختارهاي بزرگ تر بهره گيرند. چنين ساختارهايي در نهايت مي توانند براي ترميم بافت هاي آسيب ديده و درمان بسياري از بيماري ها به كار روند.

منبع : سايت همكلاسي

ایران اولین سازنده شتابگر در منطقه

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Wed, 16 Apr 2008 07:18:00 +0000

کشورهاي پيشرفته همچون انگليس، فرانسه و ... به تکنولوژي ساخت شتابگر دست يافته‌اند ولي در منطقه تاکنون کشوري نتوانسته است به اين فناوري دست يابد.

رئيس آزمايشگاه فيزيک نوترون پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌اي از بهره برداري اولين شتابگرکم انرژي ايران تا اواخر بهار يا اواسط تابستان خبر داد و گفت: اين شتابگر 200 کيلوالکترون ولتي اولين نوع شتابگر است که در ايران ساخته مي شود و تاکنون80درصد آن تکميل شده است.

دکتر جواد رحيقي در گفتگو با خبرنگار مهر افزود: ساخت اين شتابگر عليرغم کم بودن انرژي ذره خروجي، قدم موثري را در زمينه توسعه صنعت ساخت شتابگر در کشور بر مي دارد و موفقيت قابل توجهي براي آزمايشگاه فيزيک نوترون پژوهشگاه علوم و فنون هسته اي ايران به شمار مي آيد.

به گزارش مهر، رئيس آزمايشگاه فيزيک نوترون پژوهشگاه علوم و فنون هسته اي در خصوص کاربرد شتابگر به مهر گفت: شتابگر در زمينه آناليز مواد کاربرديهاي زيادي دارد و در آموزش علومي همچون فيزيک هسته اي، پزشکي، متالورژي، آموزش فيزيک هسته‌اي به دانشجويان مي تواند مفيد باشد.

وي با اشاره به ساخت شتابگر ملي در کشور افزود: مدتها است که ساخت اين شتابگر بزرگ مطرح شده است اما سياست واضح و مشخصي در زمينه توسعه و ساخت شتابگر در وزارت علوم وجود ندارد.

رحيقي شتابگر ملي را همانند شتابگر سينکروترون که در سزامي موجود است توصيف کرد و گفت: نيروي انساني متخصص لازم براي ساخت اين پروژه در کشو وجود دارد. صنايع نيز آمادگي را براي ساخت وسايل اين شتابگر دارند. طي جلساتي نيز که با کميسيون آموزش و تحقيقات مجلس برگزار شده در مورد مسايل مالي نيز مشکلاتي وجود ندارد اما تا کنون اقدامات اجرايي براي ساخت شتابگر ملي آغاز نشده و به حقيقت نپيوسته است.

وي اظهار داشت: کشورهاي پيشرفته همچون انگليس، فرانسه و .. به تکنولوژي ساخت شتابگر دست يافته‌اند ولي در منطقه تاکنون کشوري نتوانسته است به اين فناوري دست يابد.

سير تكاملي ژنراتورهاي سنكرون

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Mon, 14 Apr 2008 08:31:00 +0000

سير تكاملي ژنراتورهاي سنكرون(از ابتدا تا پايان دهه 1980)

هدف از انجام اين تحقيق بررسي سير تحقيقات انجام شده با موضوع طراحي ژنراتور سنكرون است. به اين منظور، بررسي مقالات منتشر شده IEEE كه با اين موضوع مرتبط بودند، در دستور كار قرار گرفت. به عنوان اولين قدم كليه مقالات مرتبط در دهه‌هاي مختلف جستجو و بر مبناي آنها يك تقسيم‌بندي موضوعي انجام شد. سپس سعي شد بدون پرداختن به جزييات، سيرتحولات استخراج‌ شود. رويكرد كلي اين بوده است كه تحولات داراي كاربرد صنعتي بررسي شود.
با توجه به گستردگي موضوع و حجم مطالب، اين گزارش در دو بخش ارايه شده است. در بخش اول ابتدا پيشرفتهاي اوليه ژنراتورهاي سنكرون از آغاز تا دهه 1970 بررسي شده است و در ادامه تحولات دهه‌هاي 1970 و 1980 به تفصيل مورد توجه قرار گرفته‌اند. در پايان هر دهه يك جمعبندي از كل فعاليتهاي صورت گرفته ارايه و سعي شده است ارتباط منطقي پيشرفتهاي هر دهه با دهه‌هاي قبل و بعد بيان شود.

ماشين سنكرون همواره يكي از مهمترين عناصر شبكه قدرت بوده و نقش كليدي در توليد انرژي الكتريكي و كاربردهاي خاص ديگر ايفاء كرده است.
ساخت اولين نمونه ژنراتور سنكرون به انتهاي قرن 19 برمي‌گردد. مهمترين پيشرفت انجام شده در آن سالها احداث اولين خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانكفورت آلمان بود. دركانون اين تحول؛ يك هيدروژنراتور سه فاز 210 كيلووات قرار گرفته بود.

عليرغم مشكلات موجود در جهت افزايش ظرفيت وسطح ولتاژ ژنراتورها، در طول سالهاي بعد تلاشهاي گسترده‌اي براي نيل به اين مقصود صورت گرفت.
مهمترين محدوديتها در جهت افزايش ظرفيت، ضعف عملكرد سيستمهاي عايقي و نيز روشهاي خنك‌سازي بود. در راستاي رفع اين محدوديتها تركيبات مختلف عايقهاي مصنوعي، استفاده از هيدروژن براي خنك‌سازي و بهينه‌سازي روشهاي خنك‌سازي با هوا نتايج موفقيت‌آميزي را در پي داشت به نحوي كه امروزه ظرفيت ژنراتورها به بيش از MVA1600 افزايش يافته است.
در جهت افزايش ولتاژ، ابداع پاورفرمر در انتهاي قرن بيستم توانست سقف ولتاژ توليدي را تا حدود سطح ولتاژ انتقال افزايش دهد به نحوي كه برخي محققان معتقدند در سالهاي نه چندان دور، ديگر نيازي به استفاده از ترانسفورماتورهاي افزاينده نيروگاهي نيست.
همچنين امروزه تكنولوژي ژنراتورهاي ابررسانا بسيار مورد توجه است. انتظار مي‌رود با گسترش اين تكنولوژي در ژنراتورهاي آينده، ظرفيتهاي بالاتر در حجم كمتر قابل دسترسي باشند.
تاريخچه
ژنراتور سنكرون تاريخچه‌اي بيش از صد سال دارد. اولين تحولات ژنراتور سنكرون در دهه 1880 رخ داد. در نمونه‌هاي اوليه مانند ماشين جريان مستقيم، روي آرميچر گردان يك يا دو جفت سيم‌پيچ وجود داشت كه انتهاي آنها به حلقه‌هاي لغزان متصل مي‌شد و قطبهاي ثابت روي استاتور، ميدان تحريك را تامين مي‌كردند. به اين طرح اصطلاحاً قطب خارجي مي‌گفتند. در سالهاي بعد نمونه ديگري كه در آن محل قرار گرفتن ميدان و آرميچر جابجا شده بود مورد توجه قرار گرفت. اين نمونه كه شكل اوليه ژنراتور سنكرون بود، تحت عنوان ژنراتور قطب داخلي شناخته و جايگاه مناسبي در صنعت‌برق پيدا كرد. شكلهاي مختلفي از قطبهاي مغناطيسي و سيم‌پيچهاي ميدان روي رتور استفاده شد، در حالي كه سيم‌پيچي استاتور، تكفاز يا سه‌فاز بود. محققان بزودي دريافتند كه حالت بهينه از تركيب سه جريان متناوب با اختلاف فاز نسبت به هم بدست مي‌آيد. استاتور از سه جفت سيم‌پيچ تشكيل شده بود كه در يك طرف به نقطه اتصال ستاره و در طرف ديگر به خط انتقال متصل بودند.
در واقع ايده ماشين جريان متناوب سه فاز، مرهون تلاشهاي دانشمندان برجسته‌اي مانند نيكولا تسلا، گاليلئو فراريس، چارلز برادلي، دبروولسكي، هاسلواندر بود.
هاسلواندر اولين ژنراتور سنكرون سه فاز را در سال 1887 ساخت كه تواني در حدود 8/2 كيلووات را در سرعت 960 دور بر دقيقه (فركانس 32 هرتز) توليد مي‌كرد. اين ماشين داراي آرميچر سه فاز ثابت و رتور سيم‌پيچي شده چهار قطبي بود كه ميدان تحريك لازم را تامين مي‌كرد. اين ژنراتور براي تامين بارهاي محلي مورد استفاده قرار مي‌گرفت.
در سال 1891 براي اولين بار تركيب ژنراتور و خط بلند انتقال به منظور تامين بارهاي دوردست با موفقيت تست شد. انرژي الكتريكي توليدي اين ژنراتور توسط يك خط انتقال سه فاز از لافن به نمايشگاه بين‌المللي فرانكفورت در فاصله 175 كيلومتري منتقل مي‌شد. ولتاژ فاز به فاز 95 ولت، جريان فاز 1400 آمپر و فركانس نامي 40 هرتز بود. رتور اين ژنراتور كه براي سرعت 150 دور بر دقيقه طراحي شده بود، 32 قطب داشت. قطر آن 1752 ميليمتر و طول موثر آن 380 ميليمتر بود. جريان تحريك توسط يك ماشين جريان مستقيم تامين مي‌شد. استاتور آن 96 شيار داشت كه در هر شيار يك ميله مسي به قطر 29 ميليمتر قرار مي‌گرفت. از آنجا كه اثر پوستي تا آن زمان شناخته نشده بود، سيم‌پيچي استاتور متشكل از يك ميله براي هر قطب / فاز بود. بازده اين ژنراتور 5/96% بود كه در مقايسه با تكنولوژي آن زمان بسيار عالي مي‌نمود. طراحي و ساخت اين ژنراتور را چارلز براون انجام داد.
در آغاز، اكثر ژنراتورهاي سنكرون براي اتصال به توربينهاي آبي طراحي مي‌شدند، اما بعد از ساخت توربينهاي بخار قدرتمند، نياز به توربوژنراتورهاي سازگار با سرعت بالا احساس شد. در پاسخ به اين نياز اولين توربورتور در يكي از زمينه‌هاي مهم در بحث ژنراتورهاي سنكرن، سيستم عايقي است. مواد عايقي اوليه مورد استفاده مواد طبيعي مانند فيبرها، سلولز، ابريشم، كتان، پشم و ديگر الياف طبيعي بودند. همچنين رزينهاي طبيعي بدست آمده از گياهان و تركيبات نفت خام براي ساخت مواد عايقي مورد استفاده قرارمي‌گرفتند. در سال 1908 تحقيقات روي عايقهاي مصنوعي توسط دكتر بايكلند آغاز شد. در طول جنگ جهاني اولي رزين‌هاي آسفالتي كه بيتومن ناميده مي‌شدند، براي اولين بار همراه با قطعات ميكا جهت عايق شيار در سيم‌پيچهاي استاتور توربوژنراتورها مورد استفاده قرار گرفتند. اين قطعات در هر دو طرف، با كاغذ سلولز مرغوب احاطه مي‌شدند. در اين روش سيم‌پيچهاي استاتور ابتدا با نوارهاي سلولز و سپس با دو لايه نوار كتان پوشيده مي‌شدند. سيم‌پيچها در محفظه‌اي حرارت مي‌ديدند و سپس تحت خلا قرار مي‌گرفتند. بعد از چند ساعت عايق خشك و متخلخل حاصل مي‌شد. سپس تحت خلا، حجم زيادي از قير داغ روي سيم‌پيچ‌ها ريخته مي‌شد. در ادامه محفظه با گاز نيتروژن خشك با فشار 550 كيلو پاسكال پر و پس از چند ساعت گاز نيتروژن تخليه و سيم‌پيچها در دماي محيط خنك و سفت مي‌شدند. اين فرآيند وي پي‌آي ناميده مي‌شد.
در اواخر دهه 1940 كمپاني جنرال الكتريك به منظور بهبود سيستم عايق سيم‌پيچي استاتور تركيبات اپوكسي را برگزيد. در نتيجه اين تحقيقات، يك سيستم به اصطلاح رزين ريچ عرضه شد كه در آن رزين در نوارها و يا وارنيش مورد استفاده بين لايه‌ها قرار مي‌گرفت.
در دهه‌هاي 1940 تا 1960 همراه با افزايش ظرفيت ژنراتورها و در نتيجه افزايش استرسهاي حرارتي، تعداد خطاهاي عايقي به طرز چشمگيري افزايش يافت. پس از بررسي مشخص شد علت اكثر اين خطاها بروز پديده جدا شدن نوار يا ترك خوردن آن است. اين پديده به علت انبساط و انقباض ناهماهنگ هادي مسي و هسته آهني به وجود مي‌آمد. براي حل اين مشكل بعد از جنگ جهاني دوم محققان شركت وستينگهاوس كار آزمايشگاهي را بر روي پلي‌استرهاي جديد آغاز كرده و سيستمي با نام تجاري ترمالاستيك عرضه كردند.
نسل بعدي عايقها كه در نيمه اول دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفتند، كاغذهاي فايبرگلاس بودند. در ادامه در سال 1955 يك نوع عايق مقاوم در برابر تخليه جزيي از تركيب 50 درصد رشته‌هاي فايبرگلاس و 50 درصد رشته‌هاي PET بدست آمد كه روي هادي پوشانده مي‌شد و سپس با حرارت دادن در كوره‌هاي مخصوص، PET ذوب شده و روي فايبرگلاس را مي‌پوشاند. اين عايق بسته به نياز به صورت يك يا چند لايه مورد استفاده قرار مي‌گرفت. عايق مذكور با نام عمومي پلي‌گلاس و نام تجاري داگلاس وارد بازار شد.
مهمترين استرسهاي وارد بر عايق استرسهاي حرارتي است. بنابراين سيستم‌هاي عايقي همواره در ارتباط تنگاتنگ با سيستم‌هاي خنك‌سازي بوده‌اند. خنك‌سازي در ژنراتورهاي اوليه توسط هوا انجام مي‌گرفت. بهترين نتيجه بدست آمده با اين روش خنك‌سازي يك ژنراتور MVA200 با سرعت rpm1800 بود كه در سال 1932 در منطقه بروكلين نيويورك نصب شد. اما با افزايش ظرفيت ژنراتورها نياز به سيستم خنك‌سازي موثرتري احساس شد. ايده خنك‌سازي با هيدروژن اولين بار در سال 1915 توسط ماكس شولر مطرح شد. تلاش او براي ساخت چنين سيستمي از 1928 آغاز و در سال 1936 با ساخت اولين نمونه با سرعت rpm3600 به نتيجه رسيد. در سال 1937 جنرال الكتريك اولين توربوژنراتور تجاري خنك شونده با هيدروژن را روانه بازار كرد. اين تكنولوژي در اروپا بعد از سال 1945 رايج شد. در دهه‌هاي 1950 و 1960 روشهاي مختلف خنك‌سازي مستقيم مانند خنك‌سازي سيم‌پيچ استاتور با گاز، روغن و آب پا به عرصه ظهور گذاشتند تا آنجا كه در اواسط دهه 1960 اغلب ژنراتورهاي بزرگ با آب خنك مي‌شدند. ظهور تكنولوژي خنك‌سازي مستقيم موجب افزايش ظرفيت ژنراتورها به ميزان MVA1500 شد.
يكي از تحولات برجسته‌اي كه در دهه 1960 به وقوع پيوست توليد اولين ماده ابررساناي تجاري يعني نيوبيوم- تيتانيوم بود كه در دهه‌هاي بعدي بسيار مورد توجه قرار گرفت.

تحولات دهه 1970
در اين دهه تحول مهمي در فرآيند عايق كاري ژنراتور رخ داد. قبل از سال 1975 اغلب عايقها را توسط رزينهاي محلول در تركيبات آلي فرار اشباع مي‌كردند. در اين فرآيند، تركيبات مذكور تبخير و در جو منتشر مي‌شد. با توجه به وضع قوانين زيست محيطي و آغاز نهضت سبز در اوايل دهه 1970، محدوديتهاي شديدي بر ميزان انتشار اين مواد اعمال شد كه حذف آنها را از اين فرآيند در پي داشت. در نتيجه استفاده از مواد سازگار با محيط زيست در توليد و تعمير ماشينهاي الكتريكي مورد توجه قرار گرفت. استفاده از رزينهاي با پايه آبي يكي از اولين پيشنهاداتي بود كه مطرح شد، اما يك راه‌حل جامعتر كه امروزه نيز مرسوم است، كاربرد چسبهاي جامد بود. در همين راستا توليد نوارهاي ميكاي رزين ريچ بدون حلال نيز توسعه يافت.
از ديگر پيشرفتهاي مهم اين دهه ظهور ژنراتورهاي ابررسانا بود. يك ماشين ابررسانا عموماً‌از يك سيم‌پيچ ميدان ابررسانا و يك سيم‌پيچ آرميچر مسي تشكيل شده است. هسته رتور عموماً آهني نيست، چرا كه آهن به دليل شدت بالاي ميدان توليدي توسط سيم‌پيچي ميدان اشباع مي‌شود. فقط در يوغ استاتور از آهن مغناطيسي استفاده مي‌شود تا به عنوان شيلد و همچنين منتقل كننده شار بين قطبها عمل كند. عدم استفاده از آهن، موجب كاهش راكتانس سنكرون (به حدود pu5/0- 3/0) در اين ماشينها شده كه طبعاً موجب پايداري ديناميكي بهتر مي‌شود. همانطور كه اشاره شد، اولين ماده ابررساناي تجاري نيوبيوم- تيتانيوم بود كه تا دماي 5 درجه كلوين خاصيت ابررسانايي داشت. البته در دهه‌هاي بعد پيشرفت اين صنعت به معرفي مواد ابررسانايي با دماي عملكرد 110 درجه كلوين انجاميد. براين اساس مواد ابررسانا را به دو گروه دما پايين مانند نيوبيوم – تيتانيوم و دما بالا مانند BSCCO-2223 تقسيم مي‌كنند. از اوايل دهه 1970 تحقيقات بر روي ژنراتورهاي ابررسانا با استفاده از هاديهاي دما پايين آغاز شد. در اين دهه كمپاني وستينگهاوس تحقيقات براي ساخت يك نمونه دوقطبي را با استفاده هاديهاي دماپايين آغاز كرد. نتيجه اين پروژه ساخت و تست يك ژنراتور MVA5 در سال 1972 بود.
در سال 1970 كمپاني جنرال الكتريك ساخت يك ژنراتور ابررسانا را با استفاده از هادي‌هاي دماپايين، با هدف نصب در شبكه آغاز كرد.
ساخت و تست اين ژنراتور MVA20، دو قطب و rpm3600 در سال 1979 به پايان رسيد. در اين ماشين از روش طراحي هسته هوايي بهره‌ گرفته شده بود و سيم‌پيچ ميدان آن توسط هليم مايع خنك مي‌شد. اين ژنراتور، بزرگترين ژنراتور ابررساناي تست شده تا آن زمان (1979) بود.
در سال 1979 وستينگهاوس و اپري ساخت يك ژنراتور ابررساناي MVA300 را آغاز كردند. اين پروژه در سال 1983 به علت شرايط بازار جهاني با توافق طرفين لغو شد.
در همين زمينه كمپاني زيمنس ساخت ژنراتورهاي دماپايين را در اوايل دهه 1970 شروع كرد. در اين مدت يك نمونه رتور و يك نمونه استاتور با هسته آهني براي ژنراتور MVA 850 با سرعت rpm3000 ساخته شد، اما به دليل مشكلاتي تست عملكرد واقعي آن انجام نشد.
در اين دهه آلستوم نيز طراحي يك رتور ابررسانا براي يك توربو ژنراتور سنكرون را آغاز كرد. اين رتور در يك ماشين MW250 به كار رفت.
با توجه به اهميت خنك‌سازي در كاركرد مناسب ژنراتورهاي ابررسانا، همگام با توسعه اين صنعت، طرحهاي خنك‌سازي جديدي ارايه شد. در 1977 اقاي لاسكاريس يك سيستم خنك‌سازي دوفاز (مايع- گاز) براي ژنراتورهاي ابررسانا ارايه كرد. در اين طرح بخشي از سيم‌پيچ در هليم مايع قرار مي‌گرفت و با جوشش هليم دردماي 2/4 كلوين خنك مي‌شد. جداسازي مايع ازگاز توسط نيروي گريز از مركز ناشي از چرخش رتور صورت مي‌گرفت.

جمع‌بندي تحولات دهه 1970
با بررسي مقالات IEEE اين دهه (28 مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنكرون به نتايج زير مي‌رسيم:
1- شايان ذكر است بررسي كل مقالات در دهه‌هاي مختلف نشان مي‌دهد كه زمينه‌هاي اصلي مورد توجه طرحهاي بدون جاروبك، سيستمهاي خنك‌سازي، سيستمهاي تحريك، روشهاي عددي، سيستم عايقي، ملاحظات مكانيكي، ژنراتور آهنرباي دائم، پاورفرمر و ژنراتورهاي ابررسانا بوده‌اند. تمركز اكثر تحقيقات بر روي كاربرد مواد ابررسانا در ژنراتورها بوده است.
2- استفاده از روشهاي كامپيوتري براي تحليل و طراحي ماشينهاي الكتريكي آغاز شد.
3- حلالها از سيستمهاي عايق كاري حذف شدند و تكنولوژي رزين ريچ بدون حلال ارايه شد.

تحولات دهه 1980
در اين دهه نيز همچون دهه‌هاي گذشته سيستم‌هاي عايقي از زمينه‌هاي مهم تحقيقاتي بوده است. در اين دهه آلستوم يك فرمول جديد اپوكسي بدون حلال كلاس F در تركيب با گلاس فابريك و نوع خاصي از كاغذ ميكا با نام تجاري دورتناكس را ارايه داد. اين سيستم عايق كاري داراي استحكام مكانيكي بيشتر، استقامت عايقي بالاتر، تلفات دي‌الكتريك پايينتر و مقاومت حرارتي كمتري نسبت به نمونه‌‌هاي قبلي بود.
در ادامه كار بر روي پروژه‌هاي ابررسانا، در سال 1988 سازمان توسعه تكنولوژي صنعتي و انرژيهاي نو ژاپن پروژه ملي 12 ساله سوپر جي‌ام را آغاز كرد كه نتيجه آن در دهه‌هاي بعدي به ثمر رسيد.
سيستم‌هاي خنك‌سازي ژنراتورهاي ابررسانا هنوز در حال پيشرفت بودند. در اين زمينه مي‌توان به ارايه طرح سيستم خنك‌سازي تحت فشار توسط انستيتو جايري ژاپن اشاره كرد. اين طرح كه در سال 1985 ارايه شد داراي يك مبدل حرارتي پيشرفته و يك مايع‌ساز هليم با ظرفيت 350 ليتر بر ثانيه بود.
در اين مقطع شاهد تحقيقاتي در زمينه مواد آهن‌رباي دائم بوديم. استفاده از آهنرباهاي نئوديميوم – آهن- بورون در اين دهه تحول عظيمي در ساخت ماشينهاي آهنرباي دائم ايجاد كرد. مهمترين خصوصيت آهنرباهاي نئوديميوم- آهن- بورون انرژي مغناطيسي (BHmax) بالاي آنهاست كه سبب مي شود قيمت هر واحد انرژي مغناطيسي كاهش يابد. علاوه بر اين، انرژي زياد توليدي امكان به كارگيري آهنرباهاي كوچكتر را نيز فراهم مي‌كند، بنابراين اندازه ساير اجزا ماشين از قبيل قطعات آهن و سيم‌پيچي نيز كاهش مي‌يابد و در نتيجه ممكن است هزينه كل كمتر شود. شايان ذكر است حجم بالايي از تحقيقات انجام شده اين دهه در زمينه ژنراتورهاي بدون جاروبك و خودتحريكه براي كاربردهاي خاص بوده كه به علت عموميت نيافتن در صنعت ژنراتورهاي نيروگاهي از شرح آنها صرفنظر مي شود.

جمع‌بندي تحولات دهه 1980
با بررسي مقالات IEEE اين دهه (41 مقاله) در موضعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنكرون به نتايج زير مي‌رسيم:
1- تمركز موضوعي مقالات در شكل نشان داده شده است.
2- روشهاي قبلي عايق كاري به منظور كاهش مقاومت حرارتي عايق بهبود يافت.
3- مطالعات وسيعي روي ژنراتورهاي سنكرون بدون جاروبك بدون تحريك صورت گرفت.
4- فعاليت روي پروژه‌هاي ژنراتورهاي ابررساناي آغاز شده در دهه قبل ادامه يافت.
5- سيستمهاي خنك‌سازي جديدي براي ژنراتورهاي ابررسانا ارايه شد.
6- روش اجزاي محدود در طراحي و تحليل ژنراتورهاي سنكرون خصوصاً ژنراتورهاي آهنرباي دائم به شكل گسترده‌اي مورد استفاده قرار گرفت.

از ابتداي دهه 1990 تاكنون
مهندس مهدي ثواقبي فيروزآبادي- دكتر ابوالفضل واحدي- مهندس حسين هوشيار

هدف از انجام اين تحقيق بررسي سير تحقيقات انجام شده با موضوع طراحي ژنراتور سنكرون است. به اين منظور، بررسي مقالات منتشر شده در IEEE كه با اين موضوع مرتبط بودند، در دستور كار قرار گرفت. به عنوان اولين قدم كليه مقالات مرتبط در دهه‌هاي مختلف جستجو و بر مبناي آنها يك تقسيم‌بندي موضوعي انجام شد. سپس سعي شد بدون پرداختن به جزييات، سير تحولات استخراج شود. رويكرد كلي اين بوده كه تحولات داراي كاربرد صنعتي بررسي شوند.
با توجه به گستردگي موضوع و حجم مطالب اين گزارش در دو بخش ارايه شده است. در بخش اول پيشرفتهاي ژنراتورهاي سنكرون از آغاز تا انتهاي دهه 1980 بررسي شد. در اين بخش تحولات اين صنعت از ابتداي دهه 1990 تاكنون مورد توجه قرار گرفته است. در پايان هر دهه يك جمعبندي از كل فعاليتهاي صورت گرفته ارايه و سعي شده است ارتباط منطقي بين پيشرفتهاي هر دهه با دهه‌هاي قبل و بعد بيان شود.
در پايان گزارش با توجه به تحقيقات انجام شده و در حال انجام، تلاش شده نمايي از پيشرفتهاي عمده مورد انتظار در سالهاي آينده ترسيم شود.

تحولات دهه 1990
در اين دهه نيز همچون دهه‌هاي گذشته تلاشهاي زيادي در جهت بهبود سيستمهاي عايقي صورت گرفت. در اين ميان مي‌توان به ارايه سيستمهاي عايق ميكاپال كه توسط كمپاني جنرال الكتريك از تركيب انواع آلكيدها و اپوكسيها در سال 1990 بدست آمده بود، اشاره كرد. درسال 1992 شركت وستينگهاوس الكتريك يك سيستم جديد عايق سيم‌پيچ رتور كلاس F را ارايه كرد. اين سيستم شامل يك لايه اپوكسي ‌گلاس بود كه با چسب پلي‌آميد- اپوكسي روي هادي مسي چسبانده مي‌شد. مقاومت در برابر خراشيدگي، استرسهاي الكتريكي و مكانيكي و كاهش زوال حرارتي از مزاياي اين سيستم بود. گروه صنعتي ماشينهاي الكتريكي و توربين نانجينگ عايق سيم‌پيچ رتور جديدي از جنس نومكس اشباع شده با وارنيش چسبي را در سال 1998 ارايه كرد. از مهمترين مزاياي اين سيستم مي‌توان به انعطاف‌پذيري و استقامت عايقي، بهبود اشباع شوندگي با وارنيش، تميزكاري آسان و عدم جذب رطوبت اشاره كرد. در اواخر دهه 1990 تلاشهايي براي افزايش هدايت گرمايي عايقها صورت گرفت. آقاي ميلر از شركت زيمنس- وستينگهاوس روشي را ارايه كرد كه در آن لايه پركننده مورد استفاده در طرحهاي قبلي به وسيله رزينهاي مخصوصي جايگزين مي‌شد. مزيت اصلي اين روش پرشدن فاصله هوايي بين لايه پركننده و ديواره استاتور بود كه موجب مي‌شد هدايت گرمايي عايق استاتور به طرز چشمگيري افزايش پيدا كند.
دراين دهه مسائل مكانيكي در عملكرد ماشينهاي سنكرون بيشتر مورد توجه قرار گرفت. در سال 1993 آقاي جانگ از دانشگاه بركلي روشي براي كاهش لرزش در ژنراتورهاي آهنرباي دائم ارايه كرد. لرزش در ژنراتورهاي آهنرباي دائم در اثر نيروهاي جذبي اعمال شده توسط آهنرباهاي دائم گردان به استاتور است. در اين روش لرزشها با استفاده از سنسورهاي ماكسول، روش اجزاء محدود و بسط فوريه مورد بررسي قرار مي‌گرفت و نهايتاً براي كاهش لرزشها، ابعاد هندسي جديدي براي آهنرباها ارايه مي‌شد البته با اين شرط كه كارايي ماشين افت نكند.
همزمان با پيشرفتهاي مذكور، افزايش سرعت و حافظه كامپيوترها و ظهور نرم‌افزارهاي قدرتمند موجب شد تا راه براي استفاده از كامپيوترها در تحليل و طراحي ژنراتورهاي سنكرون بيش از پيش باز شود. در سال 1995 آقاي كوان روشي براي طراحي سيستمهاي خنك‌سازي با هيدروژن ارايه كرد كه بر مبناي محاسبات كامپيوتري ديناميك شاره پايه‌ريزي شده بود. دراين روش بااستفاده از يك مدل معادل سيستم خنك‌سازي، توزيع دما در بخشهاي مختلف ژنراتور پيش‌بيني مي‌شد.
نحوه پياده‌سازي سيستمهاي خنك‌سازي نيز از جمله موضوعاتي بود كه مورد توجه قرار گرفت. در سال 1995 اقاي آيدير تاثير مكان حفره‌هاي تهويه برميدان مغناطيسي ژنراتور سنكرون را با استفاده از روش اجزاء محدود مورد بررسي قرار داد و نشان داد كه انتخاب مكان مناسب حفره‌هاي تهويه جهت جلوگيري از افزايش جريان مغناطيس‌كنندگي و پديده اشباع بسيار حائز اهميت است. مكان حفره‌ها تاثير قابل توجهي بر شار يوغ دارد.
از مهمترين تحولاتي كه در اين دهه در زمينه ژنراتورهاي ابررسانا صورت گرفت مي‌توان به نتايج پروژه سوپرجي‌ام كه از دهه قبل در ژاپن آغاز شده بود، اشاره كرد. حاصل اين پروژه ساخت و تست سه مدل رتور ابررسانا براي يك استاتور بود. مدل اول كه در تركيب با استاتور، خروجي MW79 را مي‌داد در سال 1997 و مدل دوم در سال 1998 با خروجي MW7/79 تست شد. نهايتاً مدل سوم كه داراي يك سيستم تحريك پاسخ سريع بود در سال 1999 تست و در شبكه قدرت نصب شد.
با بكارگيري مواد ابررساناي دمابالا در اين دهه، تكنولوژي ژنراتورهاي سنكرون ابررسانا وارد مرحله جديدي شد. كمپاني جنرال الكتريك طراحي، ساخت و تست يك سيم‌پيچ دمابالا را در اواسط اين دهه به پايان رساند. در ادامه، همكاري وستينگهاوس و شركت ابررساناي آمريكا به طراحي يك ژنراتور ابررساناي دما‌بالاي 4 قطب، rpm1800، Hz60 انجاميد.
اين دهه شاهد پيشرفتهاي مهمي در زمينه سيستمهاي تحريك مانند ظهور سيستمهاي تحريك استاتيك الكترونيكي بود. استفاده از اينگونه سيستمها باعث انعطاف‌پذيري در طراحي سيستمهاي تحريك و جذب مشكلات نگهداري جاروبك در اكسايترهاي گردان مي‌شد. يكي از اولين نمونه‌هاي اين سيستمها در سال 1997 توسط آقاي شافر از كمپاني باسلر الكتريك آلمان ارايه شد.
در اين مقطع زماني كاربرد سيستمهاي ديجيتال در تحريك ژنراتورها آغاز شد. يكي از اولين نمونه‌هاي سيستم تحريك ديجيتالي، سيستمي بود كه در سال 1999 توسط آقاي ارسگ از دانشگاه زاگرب كرواسي ارايه شد.
در ادامه تلاشهاي صورت گرفته براي بهبود خنك‌سازي، شركت زيمنس- وستينگهاوس طرح يك ژنراتور بزرگ با خنك‌سازي هوايي را در سال 1999 ارايه داد. ارايه اين طرح آغازي بر تغيير طرحهاي خنك‌سازي از هيدروژني به هوايي بود. استفاده از عايقهاي استاتور نازك دمابالا و كاربرد محاسبات كامپيوتري ديناميك شاره موجب اقتصادي شدن اين طرح نسبت به خنك‌سازي هيدروژني شد.
پايان دهه 90 مصادف با ظهور تكنولوژي پاورفرمر بود. در اوايل بهار سال 1998 دكتر ليجون از كمپاني ABB سوئد، ايده توليد انرژي الكتريكي در ولتاژهاي بالا را ارايه كرد. مهمترين ويژگي اين طرح استفاده از كابلهاي فشار قوي پلي‌اتيلن متقاطع معمول در سيستمهاي انتقال و توزيع در سيم‌پيچي استاتور است.
در اين طرح به علت سطح ولتاژ بسيار بالا از كابلهاي استوانه‌اي به منظور حذف تخليه جزيي و كرونا استفاده مي‌شود.
در سال 1998 اولين نمونه پاورفرمر در نيروگاه پرجوس واقع در شمال سوئد نصب شد. اين پاورفرمر داراي ولتاژ نامي KV45، توان نامي MVA11 و سرعت نامي rpm600 بود.
يكي از مسائل مهم مطرح در پاورفرمر فيكس شدن دقيق كابلها در شيارها به منظور جلوگيري از تخريب لايه بيروني نيمه هادي كابل در اثر لرزشها است. به اين منظور كابلها را با استفاده از قطعات مثلثي سيليكون – رابر فيكس مي‌كنند.
به علت پايين بودن جريان سيم‌پيچ استاتور پاورفرمر تلفات مسي ناچيز است، لذا استفاده از يك مدار خنك‌سازي آبي كافي است. سيستم خنك‌سازي دماي عملكرد كابلها را در حدود 70 درجه سانيگراد نگه مي‌دارد، در حالي كه طراحي عايقي كابلها براي دماي نامي 90 درجه انجام شده است. لذا مي‌توان پاورفرمر را بدون مشكل خاصي زير اضافه بار برد.

جمعبندي تحولات دهه 1990
با بررسي مقالات IEEE اين دهه (157 مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنكرون به نتايج زير مي‌رسيم:
1- تمركز موضوعي مقالات
2- فعاليت روي ژنراتورهاي ابررساناي دمابالا آغاز شد.
3- كاربرد سيستمهاي تحريك استاتيك و ديجيتال گسترش يافت.
4- روشهاي كاهش لرزش حين عملكرد ژنراتور مورد توجه قرار گرفت.
5- در اوايل دهه رويكرد طراحان بهبود عملكرد سيستمهاي خنك‌سازي هيدروژني بود، اما در اواخر دهه سيستمهاي خنك‌سازي با هوا به دلايل زير مجدداً مورد توجه قرار گرفتند:
الف) توليد عايقهاي استاتور نازكتر با مقاومت حرارتي پايينتر
ب) ظهور روشهاي محاسبات كامپيوتري ديناميك شاره
ج) ارزاني و سادگي ساخت سيستمهاي خنك‌سازي با هوا
6- تكنولوژي پاورفرمر ابداع شد.
7- رويكرد طراحان از افزايش ظرفيت ژنراتورها به سمت ارايه طرحهاي برنده- برنده يعني كيفيت و هزينه مورد قبول براي مشتري و توليد‌كننده تغيير كرد.

تحولات 2000 به بعد
همچون دهه‌هاي پيش، روند روزافزون استفاده از روشهاي عددي خصوصاً‌روش اجزاء محدود ادامه يافت. آقاي زوليانگ يك روش اجزاء محدود جديد را با بهره‌گيري از عناصر قوسي شكل در مختصات استوانه‌اي ارايه كرد. مزاياي اين روش دقت زياد و فرمولبندي ساده بود. اين روش براي تحليل ميدان درشكلهاي استوانه‌اي مانند ماشينهاي الكتريكي بسيار مناسب است.
در سال 2004 آقاي شولت روش نويني براي طراحي ماشينهاي الكتريكي ارايه داد كه تركيبي از روش اجزاء محدود و روشهاي تحليلي بود. از روش تحليلي براي طراحي اوليه بر مبناي گشتاور، جريان و سرعت نامي و از روش اجزاء محدود براي تحليل دقيق ميدانها به منظور تكامل طرح اوليه استفاده مي‌شد. به اين ترتيب زمان و هزينه مورد نياز طراحي كاهش مي‌يافت.
در زمينه عايق تلاشها جهت بهبود هدايت گرمايي در سال 2001 به ارايه يك سيستم با هدايت گرمايي بالا توسط كمپانيهاي توشيبا و ونرول ايزولا انجاميد. اثر بهبود هدايت گرمايي دراين سيستم نسبت به سيستم معمول مشهود است.
در زمينه ژنراتورهاي ابررسانا مي‌توان به تحولات زير اشاره كرد. در سال 2002 كمپاني جنرال‌الكتريك برنامه‌اي را با هدف ساخت و تست يك ژنراتور MVA100 آغاز كرده است. هسته رتور و استاتور اين ژنراتور مانند ژنراتورهاي معمولي است. هدف اين است كه يك رتور معمولي بتواند ميدان حاصل از سيم‌پيچي ابررسانا را بدون اشباع شدن از خودعبور دهد. مهمترين قسمتهاي اين پروژه، سيم‌پيچ ميدان دمابالا و سيستم خنك‌سازي است
از سال 2000 به بعد فعاليتهاي گسترده‌اي در جهت ساخت و نصب پاورفرمرها صورت گرفته است كه نتيجه آن نصب چندين پاورفرمر در نيروگاههاي مختلف است. اين پاورفرمها و مشخصات آنها عبارتند از:
• پاورفرمر نيروگاه توربو ژنراتوري اسكيلزتونا سوئد با مشخصات KV136، MVA42، rpm3000
• پاورفرمر نيروگاه هيدرو ژنراتوري پرسي سوئد با مشخصات kv155، MVA75، rpm125
• پاورفرمر نيروگاه هيدروژنراتوري هلجبرو سوئد با مشخصات KV78، MVA25، rpm4/115
• پاورفرمر نيروگاه هيدرو ژنراتوري ميلرگريك كانادا با مشخصات KV25، MVA8/32، rpm720
• پاورفرمر نيروگاه هيدروژنراتوري كاتسورازاوا با مشخصات KV66، MVA9، rpm5/428

جمعبندي تحولات 2000 به بعد
با بررسي مقالات IEEE اين سالها (149 مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنكرون به نتايج زير مي‌رسيم:
1- تمركز موضوعي مقالات
2- تلاشهاي زيادي براي بهبود هدايت حرارتي عايق سيم‌پيچي استاتور خنك شونده با هوا با هدف رسيدن به ظرفيتهاي بالاتر صورت گرفت.
3- پاورفرمرها در نيروگاههاي مختلف نصب شدند.
4- فعاليت روي پروژه‌هاي ژنراتورهاي ابررساناي دمابالا آغاز شده در دهه قبل ادامه يافت.
5- كاربرد سيستمهاي تحريك ديجيتال به خصوص سيستمهاي با چند ريزپردازنده گسترش يافت.
6- استفاده از روشهاي عددي در طراحي و آناليز ژنراتورهاي سنكرون به ويژه سيستمهاي خنك‌سازي بسيار گسترش يافت.

نتيجه‌گيري
ژنراتورهاي سنكرون همواره حجم عمده‌اي از تحقيقات را در دهه‌هاي مختلف به خود اختصاص داده‌اند، تا جايي كه بعد از گذشت بيش از 100 سال از ارايه اولين نوع ژنراتور سنكرون همچنان شاهد ظهور تكنولوژيهاي جديد دراين عرصه هستيم. تكنولوژيهاي كليدي كماكان مسائل عايق كاري و خنك‌سازي هستند.
تكنولوژي پيشرفته توليد ژنراتور و ريسك بالقوه موجود باعث شده است تعداد سازندگان مستقل ژنراتور كاهش يابد.
متاسفانه، علي‌رغم اينكه بالا بردن نقطه زانويي اشباع مواد مغناطيسي مي‌تواند تاثير به سزايي در پيشرفت ژنراتورها داشته باشد، تاكنون دستاورد مهمي در اين زمينه حاصل نشده است. البته تلاشهايي در گذشته براي كاهش تلفات الكتريكي لايه‌هاي هسته صورت گرفته است، اما پيشرفتهاي حاصله منوط به كاهش ضخامت لايه‌ها يا افزايش غيرقابل قبول قيمت آنهاست. متاسفانه پيشرفت مهمي نيز در آينده پيش‌بيني نمي‌شود.
نياز امروزه بازار ژنراتورهايي است كه به نحوي پكيج شده باشند كه به راحتي در سايت قابل نصب باشند. پكيجهايي كه از يكپارچگي بالايي برخوردارند به طوري كه نويز حاصل از عملكرد ژنراتور را در خود نگاه مي‌دارند، در برابر شرايط جوي مقاومند، ترانسفورماتور جريان و ترانسفورماتور ولتاژ دارند، نقطه نوترال در آنهاتعبيه شده و حفاظت اضافه ولتاژ دارند. همچنين سيستم تحريك نيز در اين پكيجها تعبيه شده است و تقريباً بي‌نياز از نگهداري هستند.
پيش‌بيني مي‌شود روند جايگزيني سيستمهاي خنك‌سازي هيدروژني به وسيله سيستمهاي خنك سازي با هوا ادامه يابد و اين در حالي است كه بهبود بازده سيستمهاي خنك‌سازي هيدروژني همچنان مورد توجه است.
با توجه به حجم گسترده تحقيقات در حال انجام روي ژنراتورهاي ابررساناي دمابالا، توليد گسترده اينگونه ژنراتورها در آينده نزديك قابل پيش‌بيني است. پيشرفتهاي مورد نياز در اين زمينه به شرح زير است:
• توليد هاديهاي رشته‌اي و استفاده از آنها به جاي نوارهاي دمابالاي امروزي جهت افزايش چگالي جريان
• افزايش قابليت خم كردن سيمهاي دمابالا به منظور ايجاد شكل سه‌بعدي مناسب سيم‌پيچي رتور درنواحي انتهايي سيم‌پيچ
• استفاده از سيم‌پيچي لايه‌‌اي به جاي سيم‌پيچي‌هاي پنكيك به منظور حداقل سازي اتصالات بين كويلها
از موضوعات قابل توجه ديگري كه پيش‌بيني مي‌شود صنعت ژنراتور را در سالهاي آينده تحت تاثير قراردهد، توليد انبوه پاورفرمر و رسيدن به سطوح بالاتر ولتاژ است به طوريكه در آينده نزديك پاور فرمرهايي با ولتاژ KV170 براي نيروگاههاي توربو ژنراتوري و KV200 براي نيروگاههاي هيدروژنراتوري ساخته خواهند شد و اميد است كه سطح ولتاژ خروجي آنها به KV400 هم برسد.
انتظار مي‌رود پيشرفت سيستمهاي عايقي ادامه يابد. ممكن است از تكنولوژيهاي جديد عايقي مانند سيستمهاي عايق پليمري پيشرفته استفاده شود و اين سيستمها بتوانند با نوارهاي ميكا-گلاس امروزي رقابت كنند. اين پيشرفتها مي‌تواند به بهبود كابلهاي پاور فرمر نيز بينجامد.

مهندس حسين هوشيار- دكتر ابوالفضل واحدي- مهندس مهدي ثواقبي فيروز‌آبادي

ماهنامه صنعت برق

بلوتوث Bluetoot

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sun, 13 Apr 2008 14:55:00 +0000

بلوتوث Bluetooth

صنعت IT در جهان از سال ۲۰۰۰ به بعد تحولات بسيارى را به خود ديده است. هر روزه مردم با يك تكنولوژى جديد روبه رو مى شوند و دنياى پيچيده و پيشرفته امروزى مردم را وادار به حركت مى كند. اما سرعت اين حركت به قدرى زياد است كه حتى متخصصين IT را هم به تعجب واداشته است. با ايجاد هر تكنولوژى مردم مشتاق شده تا با آن آشنا شوند ولى بلافاصله تكنولوژى پيشرفته ديگرى متولد مى شود. يكى از اين تكنولوژى ها، Bluetooth است كه به ارتباط بى سيم با برد كوتاه مربوط مى شود. اين تكنولوژى در تمام قطعات، وسائل الكترونيكى و ارتباطى كاربرد دارد و استفاده از آن تنها به شبكه ها و اينترنت مربوط نمى شود، به طورى كه امروزه حتى موس و كى بورد Bluetooth هم به بازار آمده است. اكثر كارشناسان و متخصصين كامپيوتر و شبكه اعتقاد دارند كه از ۲۰۰۴ سال پيشرفت هر چه بيشتر اين تكنولوژى خواهد بود. فرض كنيد در منزلتان از تكنولوژى Bluetooth استفاده مى كنيد و در حال چك كردن E-mailهاى خود از طريق تلفن همراه هستيد، در همان حال نامه اى از دوست خود دريافت مى كنيد. شما هم نامه او را از طريق Bluetooth به پرينتر كه به اين سيستم مجهز است ارسال كرده و يك پرينت از آن تهيه مى كنيد. در همين زمان تلويزيون هم مشغول پخش برنامه اى است كه بلافاصله تصوير را به مانيتور انتقال داده و توسط CD-Writer كه به تكنولوژى Bluetooth مجهز است تصاوير را روى CD ذخيره مى كند. اينها تنها برخى از موارد استفاده تكنولوژى Bluetooth در زندگى امروز است.

تجهيزات مجهز به اين تكنولوژى در كنار هم شبكه اى خانگى به نامPAN (Personal Area Network) را ايجاد مى كنند.

دندان آبي يا Bluetoothاز كجا آمد

Bluetoothاز كجا آمد شايد جالب باشد تا از تاريخچه نام Bluetooth هم اطلاع داشته باشيم.

اين نام از نام يك پادشاه دانماركى به نام Harald Blaatand گرفته شده است. كلمه Blaatand پس از انتقال به زبان انگليسى به شكل Bluetooth تلفظ شد كه به معنى دندان آبى است.

اين پادشاه كه بين سال هاى ۹۴۰ تا ۹۸۶ مى زيست، توانست دانمارك و نروژ را كه در جنگ هاى مذهبى با هم مشكل پيدا كرده بودند متحد كند و از آن پس شهرت زيادى كسب كرد. در واقع تكنولوژى Bluetooth هم بر پايه اتحاد يكپارچه سيستم هاى كامپيوتر در قالبى بدون سيستم تاكيد دارد كه نماد كار و تلاش پادشاه دانماركى است.

اين دندان آبيBluetooth يعني چه

ايده اصلى ايجاد اين سيستم در سال ۱۹۹۴ توسط شركت موبايل Ericsson ارائه شد. اين شركت به همراه چند شركت ديگر به دنبال يك سيستم ارتباطى بين وسايل الكترونيكى مختلف بودند تا قادر به هماهنگى و سازگارى با هم باشند. امروزه بسيارى از وسايل ارتباطى مانند PC، PDA، موبايل، پرينتر و... از پروتكل هاى متفاوت و ناسازگار با يكديگر استفاده مى كنند و همين امر باعث عدم ارتباط مناسب بين آنها خواهد شد.

بنابراين شركت هاى مربوطه تصميم به ايجاد يك استاندارد مشترك براى انواع وسايل ارتباطى گرفتند تا ارتباط ميان آنها تحت يك پروتكل ثابت و مشخص برقرار شود.

فن آوري دندان آبي Bluetooth در حال حاضر

در حال حاضر Ericsson، Intel، Nokia، IBM و Toshiba از پديدآورندگان و توسعه دهندگان اين تكنولوژى هستند. اين شركت ها با تشكيل گروهى به نامBluetooth (Special Interest Group)SIG موفق شدند استاندارد مورد نظر را ايجاد كنند.

از امواج راديويى تا فن آوري دندان آبي Bluetooth

هر وسيله اى كه از سيم براى انتقال اطلاعات خود استفاده نمى كند از امواج راديويى بهره مى گيرد در واقع امواج راديويى سيگنال هايى هستند كه توسط فرستنده در هوا پخش مى شود. امواج راديويى قادر به انتقال صدا، تصوير و هر نوع Data هستند.

تلفن هاى بى سيم، موبايل، ماهواره ها، اداره تلويزيون و غيره جزء وسايلى هستند كه ارتباط خود را از طريق اين امواج فراهم مى كنند. حتى دزدگير اتومبيل شما هم از طريق امواج راديويى كنترل مى شود.

فن آوري دندان آبي Bluetooth امواج بردكوتاه

Bluetooth نوعى از ارتباطات امواج راديويى ولى با برد كوتاه است و از پروتكل خاصى براى ارسال اطلاعات خود استفاده مى كند و به همين دليل است كه شركت هاى معتبر سازنده دستگاه هاى ارتباطى و كامپيوترى علاقه زيادى دارند تا در اين پروژه شركت كنند.

در واقع تمام دستگاه هايى كه بر پايه Bluetooth ايجاد مى شود بايد با استاندارد مشخصى سازگارى داشته باشند. همان طور كه مى دانيد فركانس هاى امواج راديويى با استفاده از واحد هرتز محاسبه مى شوند.

فرستنده اين فركانس ها كه Transmitter نام دارد امواج مورد نظر را در يك فركانس خاص ارسال مى كند و دستگاه گيرنده در همان طول موج اقدام به دريافت اطلاعات مى كند و دامنه آن GHZ2.40 تا GHZ2.48 است. •

مزاياى Bluetooth

مزاياى Bluetooth عوامل بسيارى موجب شده تا شركت ها و موسسات ارتباطى به دنبال استفاده از Bluetooth باشند. يكى از اين عوامل محدوديت در انتقال Data از طريق سيم است.

دستگاه هايى كه با سيم كار مى كنند از طريق رابط هاى سريال يا پارلل و يا USB به كامپيوتر متصل مى شوند. اگر از ارتباط سريال استفاده شود در هر سيكل زمانى يك بيت ارسال مى شود و ارتباط پارلل در هر سيكل ۸ تا ۱۶ بيت را ارسال مى نمايد. اين مقادير در دنياى ارتباطات پرسرعت امروزى بسيار كم است. تا چندى پيش در مقام كشورهاى پيشرفته براى ارتباط اينترنت به طور كامل از ارتباطات سيمى و تكنولوژى هايى چون ISON و DSL استفاده مى شد. البته اين سيستم ها هنوز هم جزء پرطرفدارترين و كاربردى ترين وسايل ارتباطى در جهان هستند. بگذريم كه در كشور ما هنوز به طور كامل از اين سيستم ها استفاده نمى شود و همچنان سيستم قديمى و بسيار ضعيف Dial up مورد استفاده قرار مى گيرد.

Bluetooth يا فن آوري دندان آبي در جهان امروز

به لطف تكنولوژى جديد Bluetooth كشورهايى چون آمريكا و برخى كشورهاى اروپايى كه در زمينه تكنولوژى حرف اول را در دنيا مى زنند به سمت استفاده از ارتباطات بى سيم بين شبكه ها و اينترنت حركت مى كنند كه علاوه بر سرعت زياد، كيفيت بسيار خوبى را در اختيار كاربرانش قرار مى دهد.

استاندارد Bluetooth

از ديگر مشكلاتى كه متخصصين بخش ارتباط با آن سروكار داشتند عدم وجود يك استاندارد مشخص و ثابت براى ارتباط دستگاه هاى مختلف با يكديگر بود. تا پيش از اين هر شركت دستگاه هاى خود را براساس استانداردهاى ارتباطى خود توليد مى كرد و به همين خاطر اغلب آنها براى ارتباط با دستگاه هايى از همان نوع ولى متعلق به يك كمپانى ديگر دچار مشكل مى شدند زيرا پروتكل ثابتى وجود نداشت.

حال اين مشكل توسط استاندارد Bluetooth به راحتى قابل حل است. قبل از مطرح شدن مسئله استفاده از Bluetooth متخصصان اعتقاد داشتند كه در ارتباطات نزديك از اشعه مادون قرمز استفاده شود. مثلاً در كنترل از راه دور تلويزيون از اين سيستم استفاده مى شود.

تكنولوژى مادون قرمز در مقابل دندان آبي

تكنولوژى مادون قرمز IrDA نام دارد و مخفف Infrared Data Association است. در عمل ثابت شده كه استفاده از اين استاندارد قابل اطمينان است و هزينه بسيار كمى به خود اختصاص مى دهد. ولى با اين وجود معايبى نيز دارد.

اولين مشكل حركت نور در خط راست است. فرستنده مادون قرمز و گيرنده آن مى بايست در مقابل هم قرار بگيرند تا ارسال اطلاعات صورت گيرد، در غير اين صورت و وجود داشتن مانعى در بين راه، انتقال اطلاعات به درستى صورت نمى گيرد.

يكى ديگر از مشكلات مادون قرمز اصطلاح «يك به يك» است. به اين معنى كه شما فقط مى توانيد اطلاعات را از يك دستگاه تنها به يك دستگاه ديگر ارسال كنيد و در يك لحظه قادر به ارسال اطلاعات از يك دستگاه به چند دستگاه نخواهيد بود اما هر دو مشكل IrDA از طريق Bluetooth قابل رفع است.

قيمت ارزان فن آوري دندان آبي Bluetooth

يكى ديگر از دلايل استفاده از تراشه هاى Bluetooth قيمت بسيار مناسب آن است. قيمت اين تراشه ها عملاً ۱۵ تا ۳۰ دلار است كه با توجه به كارايى بسيار خوب، اين قيمت كاملاً مناسب به نظر مى رسد.

همان طور كه اشاره شد اين تكنولوژى از محدوده فركانس ۴۰/۲ تا ۴۸/۲ گيگا هرتز كه محدوده اى رايگان است استفاده مى كند كه ۷۹ كانال ارتباطى را شامل مى شود. البته اين محدوده در اروپا و آمريكا مورد استفاده قرار مى گيرد ولى در ژاپن اين محدوده بين ۴۷/۲ تا ۴۹/۲ گيگا هرتز است و ۲۳ كانال ارتباطى را شامل مى شود. هر كدام از اين كانال هاى ارتباطى قابليت ارسال يك مگابايت اطلاعات را دارد و برد موثر آن ۱۰متر ذكر شده كه شركت هاى ارائه كننده اين سيستم ها تا برد ۷ متر را ضمانت مى كنند و بيشتر از آن به فضاى اتاقى بستگى دارد كه دستگاه ها در آن قرار دارند و همچنين به ميزان وجود ديگر امواج راديويى هم وابسته است.

سرعت انتقال اطلاعات در دندان آبي Bluetooth

سرعت انتقال اطلاعات در استاندارد Bluetooth بستگى به نوع سيستم ارتباطى دارد. مثلاً اگر از ارتباط همزمان يا Synchronous استفاده شود نرخ انتقال اطلاعات ۴۲۳ كيلوبايت در ثانيه خواهد بود. در اين نوع ارتباط دستگاه فرستنده و گيرنده به طور همزمان قادر به دريافت و ارسال اطلاعات هستند.

در نوع ديگر ارتباط كه ارتباط غيرهمزمان يا Asynchronous نام دارد نرخ انتقال اطلاعات ۷۲۱ كيلوبايت در ثانيه خواهد بود. البته با وجود سرعت بيشتر اين ارتباط نسبت به ارتباط همزمان، قابليت ارسال و دريافت در يك زمان را ندارد.

البته تكنولوژى هاى مانند Wi-Fi كه بر پايه Bluetooth است برد موثر و نرخ انتقال اطلاعات بيشتر مى شود.

Bluetooth و سيستم تداخل امواج

Bluetooth از سيستم بسيار حساسى نيز برخوردار است و از اين لحاظ با استفاده از آن احتمال تداخل بين دستگاه هاى مجهز به امواج راديويى به حداقل خود مى رسد و حتى در صورت بروز تداخل در ارتباط بلافاصله اطلاعات از بين رفته مجدداً به طور خودكار براى دستگاه گيرنده ارسال خواهد شد. حال اين تصور به وجود مى آيد كه با وجود چندين دستگاه مجهز به اين تكنولوژى در يك اتاق چگونه آنها روى يك فركانس مشخص و بدون تداخل با يكديگر به تبادل اطلاعات مى پردازند.

براى جلوگيرى از تداخل اطلاعات Bluetooth از تكنيكى به نام Spread Spectrum Frequency استفاده مى كند و اين تكنيك به دستگاه ها اجازه مى دهد كه در يك محدوده فركانسى مشخص شده به صورت خودكار تغيير فركانس داشته باشند.

در واقع در اين تكنولوژى يابنده كانال آزاد بيش از ۱۵۰۰ بار در ثانيه كانال هاى ارتباطى را چك مى كند تا از كانال هاى اشغال شده با خبر باشد و در صورت ايجاد يك ارتباط جديد يك كانال آزاد را به آن ارتباط اختصاص دهد.

مثلاً يك دستگاه كامپيوتر در حال ارتباط با پرينتر از طريق فركانس GHZ2.47 باشد در همين زمان موبايل قصد ارتباط با اسكنر را دارد. با استفاده از تكنيكى كه ذكر شد به طور خودكار فركانس اشغال شده توسط كامپيوتر و پرينتر شناسايى شده و ارتباط موبايل و اسكنر به روى يك فركانس جديد برقرار مى شود.

•Wi-Fiچيست

اين استاندارد از زيرمجموعه Bluetooth است و تحت آن ارتباطى با قدرتى بيشتر از خود Bluetooth ايجاد خواهد شد. ارتباط Wi-Fi كه مخفف Wireless Fidelity است بيشتر بر پايه ارتباط شبكه اينترنت به صورت بى سيم تاكيد مى كند و همين امر باعث محبوبيت بسيار زياد آن شده است با استفاده از اين تكنولوژى به راحتى در مسافرت، هواپيما و يا هتل مى توان از طريق Laptop به اينترنت متصل شد.

آنتن هاي هوشمند

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sun, 13 Apr 2008 11:07:00 +0000

آنتن هاي هوشمند

امروزه كوشش هاي پيگيرانه اي در جهت استفاده هرچه بيشتر از امواج به جاي سيم ها در دنياي كامپيوتر در حال انجام است كه برخي از آنها به نتيجه مطلوب رسيده ولي برخي هنوز در مراحل آزمايشي و تحقيقاتي قرار دارند. ارتباطات ماهواره اي از طريق آنتن هاي عادي دريافت و ارسال (send&receive) يكي از نمونه هاي برجسته و بسيار كارا در اين زمينه است كه استفاده موفقيت آميز از آن اكنون معمول گشته است. با اين حال تكنيك هاي پيشرفته تري نيز در راه هستند كه از آن جمله است به كارگيري آنتن هاي هوشمند در گستره ارتباطات مخابراتي و به خصوص انتقال داده ها. اما آنتن هوشمند چيست و چه كاربردي دارد و گذشته از آن، آيا به راستي «آنتن» مي تواند «هوشمند»باشد؟

براي اينكه نسبت به سيستم آنتن هوشمند يك ديد اوليه پيدا كنيد، چشمانتان را ببنديد و سعي كنيد در حالي كه يكي از دوستانتان در اطراف اتاق حركت مي كند با او صحبت كنيد. درمي يابيد كه مي توانيد محل وي را (يا چند نفر را) بدون ديدنشان در اتاق تشخيص دهيد. مهمترين علت آن عبارت است از آنكه: صداي شخصي را كه صحبت مي كند از طريق دو گوشتان، كه سنسورهاي صداي شما محسوب مي شوند، مي شنويد. صدا در دو زمان مختلف به گوش شما مي رسد. مغز شما كه يك پردازشگر سيگنال حرفه اي است، محاسبات زيادي را انجام مي دهد تا همبستگي اطلاعات را با هم پيدا كرده و محل شخص صحبت كننده را پيدا نمايد. مغز شما همچنين توان سيگنال صداي دريافتي از دو گوش را با هم جمع مي كند. بنابراين صدا را در جهت مربوطه بلندتر از صداهاي ديگر دريافت خواهيد كرد. سيستم هاي آنتن تطبيقي هم همين كار را انجام مي دهند، كه در آن به جاي گوش از آنتن استفاده شده است. ولي فرق اين دو در آن است كه آنتن ها، دستگاه هايي دوطرفه هستند و مي توانند سيگنالي را در همان جهت كه سيگنال اول دريافت كرده اند بفرستند. بنابراين با استفاده از «چند» آنتن مي توان سيگنال را «چند» بار قوي تر دريافت و ارسال كرد.
نكته بعدي اينكه اگر چند نفر با هم صحبت كنند، مغز شما مي تواند تداخل را حذف كرده و در يك زمان خاص روي يك مكالمه خاص تمركز كند. سيستم هاي ارائه تطبيقي پيشرفته هم مي توانند بين سيگنال مورد نظر و سيگنال هاي ناخواسته تفاوت قائل شوند.
اكنون به تعريف آنتن هوشمند نزديك مي شويم: يك سيستم آنتن هوشمند از چند المان با قابليت پردازش سيگنال استفاده مي كند تا تشعشع و يا دريافت را در پاسخ به محيطي كه سيگنال در آن وجود دارد بهينه نمايد.

� نقش آنتن در يك سيستم مخابراتي
آنتن در سيستم هاي مخابراتي بيشتر از تمام بخش هاي ديگر از معرض ديد دور مانده است. آنتن دريچه اي است كه انرژي فركانسي راديويي را از فرستنده به دنياي خارج و از دنياي خارج به گيرنده كوپل مي كند. روشي كه طي آن انرژي به فضاي اطراف توزيع و از آن دريافت مي شود اثري بسيار جدي روي استفاده موثر از طيف، برقراري شبكه هاي جديد و كيفيت سرويس ايجاد شده از اين شبكه ها دارد. به طور كلي دو نوع آنتن داريم: آنتن همه جهتي و آنتن يك جهتي.

� آنتن هاي همه جهتي
از روزهاي اولي كه ارتباط بدون سيم شروع شد، از آنتن همه جهتي استفاده مي شد كه اين آنتن در همه جهات سيگنال را به خوبي دريافت و منتشر مي كند. الگوي اين آنتن همه جهتي شبيه به قطرات آب است كه پس از برخورد يك جسم به آب، از سطح آب خارج مي شوند. در اين نوع آنتن به علت اين كه اطلاعاتي از محل قرار گرفتن كاربرها در دست نيست، سيگنال پراكنده مي شود و تنها درصد كوچكي از سيگنال به هر كاربر مي رسد.
با وجود اين محدوديت روش هاي همه جهتي سعي مي كنند اين مشكل را با زياد كردن توان تشعشعي سيگنال هاي ارسال شده رفع نمايند. در صورت وجود چند كاربر (يا چند منبع تداخل) مشكلات زيادي ايجاد مي شود زيرا سيگنال هايي كه به كاربر مورد نظر نرسند براي كاربران ديگر كه به عنوان مثال در سيستم سلولي در سلول مجاور قرار دارند، تداخل ايجاد مي كنند. روش هاي همه جهتي راندمان طيف را كم كرده و استفاده مجدد از فركانس را محدود مي كنند. اين محدوديت ها باعث مي شود كه طراحان شبكه دائماً مجبور به اصلاح شبكه با هزينه هاي گران باشند. در سال هاي اخير محدوديت هاي تكنولوژي در مورد كيفيت، ظرفيت و پوشش سيستم هاي بي سيم باعث ايجاد تغييرات در طراحي و قوانين آنتن در سيستم هاي بي سيم شده است.

� سيستم آنتن هوشمند
در حقيقت، آنتن ها هوشمند نيستند بلكه سيستم آنتن ها هوشمند هستند. عموماً هنگامي كه اين سيستم ها در كنار يك ايستگاه پايه قرار مي گيرند، آنتن هوشمند از يك ارائه آنتني با قابليت پردازش سيگنال ديجيتال براي ارسال و دريافت سيگنال به صورت حساس و تطبيقي استفاده مي كند. به عبارت ديگر، چنين سيستمي مي تواند به صورت اتوماتيك جهت الگو تشعشعي را در پاسخ به محيط سيگنال تغيير دهد. اين مسئله به طرز شگفت انگيزي مشخصه سيستم بي سيم را بهبود مي بخشد.

� اهداف و مزاياي يك سيستم آنتن هوشمند
دو هدف سيستم آنتن هوشمند، افزايش كيفيت سيگنال سيستم هاي راديويي و افزايش ظرفيت از طريق افزايش استفاده مجدد از فركانس صورت مي گيرد. گين سيگنال، ورودي چند آنتن با هم تركيب مي شود تا توان موجود براي برقراري سطح پوشش مورد نظر بهينه شود.
متمركز كردن انرژي فرستاده شده به سمت سلول، محدوده سرويس دهي و پوشش ايستگاه پايه را افزايش مي دهد. مصرف توان كمتر عمر باتري را بيشتر كرده و تلفن همراه را كوچك تر و سبك تر مي كنند. مقاومت در برابر تداخل و نسبت سيگنال به تداخل را افزايش مي دهند. هزينه كمتر براي تقويت كننده، مصرف توان و قابليت اطمينان بيشتري را ايجاد خواهد كرد.

� كاربرد تكنولوژي آنتن هوشمند
تكنولوژي آنتن هوشمند مي تواند به نحو موثري عملكرد سيستم بي سيم را بهبود بخشد و از نظر اقتصادي نيز بسيار به صرفه است. اين تكنولوژي كاربران كامپيوترها، سيستم هاي سلولي و شبكه هاي حلقه محلي بي سيم را قادر مي سازد كه كيفيت سيگنال، ظرفيت سيستم و پوشش را بسيار بالا ببرند. كاربران معمولاً در زمان هاي مختلف، به درصدهاي مختلفي از كيفيت، ظرفيت و پوشش نياز دارند. در اصل سيستم هايي كه از نظر ساختار به راحتي قابل تغيير باشند، در دراز مدت بهترين و به صرفه ترين راه حل ها محسوب مي شوند.
سيستم هاي آنتن هوشمند با اندكي تغيير، در تمام استانداردها و پروتكل هاي بي سيم قابل اعمال هستند.
قابليت انعطاف آنتن هوشمند تطبيقي اجازه خلق محصولات و خدمات بسيار سطح بالايي را مي دهد. آنتن هاي تطبيقي هوشمند به هيچ نوع مدولاسيون يا پروتكل برقراري ارتباط هوايي محدود نيستند. اين سيستم ها با تمام روش هاي مدولاسيون فعلي سازگار هستند. احتمالاً طيف بسيار وسيعي از سيستم هاي ارتباطي بدون سيم از مزاياي پردازش مكاني برخوردار مي شوند، مثلاً سيستم هاي سلولي با قابليت تحرك بالا، سيستم هاي سلولي با قابليت تحرك كم، كاربردهاي حلقه محلي بدون سيم، مخابرات ماهوراه اي و Lan هاي بدون سيم و به ويژه اينترنت بي سيم براي كامپيوترهاي قابل حمل. باور بسياري براين است كه پردازش مكاني، جاي تمام روش هاي موجود براي سيستم هاي بي سيم را خواهد گرفت.
برگرفته از سايت آفتاب

� علت هوشمندي اين نوع آنتن ها
در مكان هايي كه تعداد كاربر، تداخل و پيچيدگي انتشار زياد مي شود، به سيستم هاي آنتن هوشمند نياز خواهد بود. هوشمندي سيستم ها به امكانات آنها براي پردازش سيگنال ديجيتال برمي گردد. مانند اكثر پيشرفت هاي مدرني كه در صنايع الكترونيك امروزي صورت گرفته است، فرمت ديجيتال از جهت دقت و انعطاف پذيري كاركرد چند مزيت دارد. سيستم هاي آنتن هوشمند سيگنال هاي آنالوگ (نظير صوت) را گرفته و به سيگنال هاي ديجيتال تبديل و براي ارسال مدوله مي كنند و در سمت ديگر دوباره آن را به سيگنال آنالوگ تبديل مي نمايند. در سيستم هاي آنتن هوشمند اين قابليت پردازش سيگنال با تكنيك هاي پيشرفته (الگوريتم ها) تركيب شده و براي اداره وضعيت هاي پيچيده استفاده مي شوند.

� آنتن هاي يك جهتي
يك تك آنتن نيز مي تواند طوري ساخته شود كه در جهات مورد نظر دريافت و ارسال مشخصي داشته باشد. با رشد روزافزون سايت هاي فرستنده، امروزه بسياري از سايت ها بخش هاي مشخصي را به عنوان سلول براي خود انتخاب مي كنند. يك ناحيه با شعاع ۳۶۰ درجه به ۳ زير ناحيه ۱۲۰ درجه تقسيم و هر يك توسط يك روش انتشاري پوشش داده مي شود.
آنتن هاي هر بخش در يك محدوده مشخص «گين» بيشتري را نسبت به يك آنتن همه جهتي ايجاد مي كنند. منظور از گين بهره خود آنتن است و اين به بهره هاي پردازشي كه در سيستم هاي آنتن هوشمند وجود دارد مربوط نمي شود. با اينكه آنتن هاي قرار داده شده در هر بخش استفاده از كانال را چند برابر مي كنند، ولي كماكان مشكل تداخل بين كانال ها را همانند آنتن هاي همه جهتي دارند.

آيا نانوذرات به سلامتي انسان آسيب مي‌رسانند؟

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:52:00 +0000

خلاصه

فناوري‌هاي نانو در زمينه‌هاي گوناگوني همچون توسعه داروها، آلودگي‌زدايي آب‌ها، فناوري‌هاي ارتباطي و اطلاعاتي توليد مواد مستحكم‌تر و سبك‌تر داراي مزاياي بالقوه مي‌باشند. در حال حاضر شركت‌هاي زيادي نانوذرات را به شكل پودر، اسپري و پوشش توليد مي‌‌كنند كه كاربردهاي زيادي در قسمت‌هاي مختلف اتومبيل، راكت‌هاي تنيس، عينك‌هاي آفتابي ضدخش، پارچه‌هاي ضدلك، پنجره‌هاي خود تميزكن و صفحات خورشيدي دارند.

اما اثرات افزايش بيش از حد توليد و استفاده از نانومواد در سلامت كاركنان و مصرف كننده‌ها، سلامت عمومي و محيط زيست بايد به دقت مورد توجه قرار گيرد. از آنجايي كه فرآيند رشد و واكنش‌هاي شيميايي كاتاليستي در سطح اتفاق مي‌افتند، يك مقدار مشخصي از ماده در مقياس نانومتري بسيار فعال‌تر از همان مقدار ماده با ابعاد بزرگ‌تر مي‌باشد. اين ويژگي‌ها ممكن است بر روي سلامتي و محيط زيست اثرات منفي داشته و منجر به سميت زياد نانوذرات شوند.

همزمان با توسعه دانش ما در مورد مواد در مقياس‌نانو و افزايش توانايي كار كردن با ساختارها در اين مقياس، فناوري‌نانو رفته رفته گسترش يافته و سرمايه‌گذاري جهاني در اين زمينه نيز افزايش مي‌يابد. فناوري‌هاي نانو در زمينه‌هاي گوناگوني همچون توسعه داروها، آلودگي‌زدايي آب‌ها، فناوري‌هاي ارتباطي و اطلاعاتي توليد مواد مستحكم‌تر و سبك‌تر داراي مزاياي بالقوه مي‌باشند. در حال حاضر شركت‌هاي زيادي نانوذرات را به شكل پودر، اسپري و پوشش توليد مي‌‌كنند كه كاربردهاي زيادي در قسمت‌هاي مختلف اتومبيل، راكت‌هاي تنيس، عينك‌هاي آفتابي ضدخش، پارچه‌هاي ضدلك، پنجره‌هاي خود تميزكن و صفحات خورشيدي دارند. تعداد اين شركت‌ها روز به روز در حال افزايش است.

محدوده اندازه ذراتي كه چنين علاقه‌مندي را به خود جلب كرده است، عموما كمتر از 100 نانومتر است. براي داشتن تصوري از اين مقياس لازم به ذكر است كه موي انسان داراي قطر 10000 تا 50000 نانومتر، يك سلول قرمز خوني داراي قطر حدود 5000 نانومتر و ابعاد يك ويروس بين 10 تا 100 نانومتر است. با كاهش اندازه ذرات، نسبت تعداد اتم‌هاي سطحي به اتم‌هاي داخلي افزايش مي‌يابد. به عنوان مثال درصد اتم‌هاي سطحي يك ذره با اندازه 30 نانومتر، 5 درصد است، در حالي كه اين نسبت براي يك ذره با اندازه 3 نانومتر، 50 درصد مي‌باشد.

بنابراين نانوذرات در مقايسه با ذرات بزرگ‌تر نسبت سطح به وزن بسيار بزرگ‌تري دارند. با كاهش اندازه ذرات به يك دهم نانومتر يا كمتر، اثرات كوانتومي پديدار مي‌شوند و اين اثرات، مي‌تـوانـند به مقـدار زيــادي ويـژگي‌هـاي نــوري، مغـناطيسي و الكتـريكي مواد را تغيير دهند. از طريق پي‌گيري ساختار مواد در مقياس نانو، امكان طراحي و ساخت مواد جديد با ويژگي‌هاي كاملا نو به وجود مي‌آيد. تنها با كاهش اندازه و ثابت نگهداشتن نوع ماده، ويژگي‌هاي اساسي از قبيل هدايت الكتريكي، رنگ، استحكام و نقطه ذوب ماده (كه معمولا براي هر ماده مقدار ثابتي از آنها را در نظر مي‌گيريم) مي‌تواند تغيير كند.

در حال حاضر نانوذراتي كه به طور ناخواسته، از طريق فرآيندهاي احتراق انجام شده جهت توليد انرژي يا در اتومبيل‌ها، فرآيندهاي خوردگي مكانيكي و يا فرآيندهاي صنعتي معمول به وجود مي‌آيند، بيش از توليد صنعتي نانوذرات بر محيط زيست و زندگي انسان تاثير مي‌گذارند. اما اثرات افزايش بيش از حد توليد و استفاده از نانومواد در سلامت كاركنان و مصرف كننده‌ها، سلامت عمومي و محيط زيست بايد به دقت مورد توجه قرار گيرد. از آنجايي كه فرآيند رشد و واكنش‌هاي شيميايي كاتاليستي در سطح اتفاق مي‌افتند، يك مقدار مشخصي از ماده در مقياس نانومتري بسيار فعال‌تر از همان مقدار ماده با ابعاد بزرگ‌تر مي‌باشد. اين ويژگي‌ها ممكن است بر روي سلامتي و محيط زيست اثرات منفي داشته و منجر به سميت زياد نانوذرات شوند.

تنفس نانوذرات

خطرات احتمالي نانوذراتي كه در هوا پخش شده‌اند، يعني آئروسل‌ها از اهميت بيشتري برخوردارند. اين قضيه به دليل تحرك بالاي آنها و امكان جذب آنها از طريق ريه، كه راحت‌ترين مسير ورود به بدن مي‌باشد، اهميت پيدا مي‌كند. اندازه ذرات تا حدزيادي تعيين‌كننده محل نشست اين ذرات در دستگاه تنفسي مي‌باشد. به خاطر راحت‌تر شدن كار، دستگاه تنفسي را به سه قسمت ناحيه‌اي و كاركردي تقسيم مي‌‌كنيم:

1- مسير‌هاي هوايي بالايي،

2- ناحيه نايژه‌ها، كه هر دوي آنها به وسيله لايه موكوس حفاظت مي‌شوند. در اينجا ذرات بزرگ‌تر، از طريق نشستن بر روي ديواره مسير هوايي، از هواي ورودي به ريه جدا مي‌شوند. حركات مژه‌هاي اين قسمت، خلط را به سوي گلو بالا برده و از آنجا يا در اثر سرفه خارج و يا بلعيده مي‌شوند. ذرات كوچكتر (كوچكتر از 2.5 ميكرومتر) و نانوذرات ممكن است وارد كيسه‌هاي هوايي شوند، كه ناحيه مبادله گاز در ريه مي‌باشند. جهت تسهيل جذب اكسيژن و دفع دي‌اكسيد كربن، تمام غشاها و سلول‌ها در اين قسمت از ريه، نازك و آسيب‌پذير بوده و هيچ‌گونه لايه حفاظتي ندارند. تنها مكانيسم حفاظتي در اين قسمت از طريق ماكروفاژها مي‌باشد.

3- ماكروفاژها سلول‌هاي بزرگي هستند كه اشياي خارجي را بلعيده و از طريق جابه‌جا كردن آنها، به عنوان مثال به سوي گره‌هاي لنفاوي، آنها را از كيسه‌هاي هوايي خارج مي‌كنند. نانوذرات تا حد زيادي از اين سيستم حفاظتي رها شده و مي‌توانند وارد بافت‌هاي تنفسي گردند. ذرات و الياف باقي‌مانـده مي‌تواننـد با بافت‌هاي مخاطي ريوي بر هم كنش داده و منجر به ايجاد التهاب شديد، زخم و از بين رفتن بافت‌هاي ريوي گردند. اين وضعيت ريه‌ها شبيه حالت به وجود آمده در بيماري‌هايي همچون بيماري باكتريايي ذات‌الريه، يا بيماري‌هاي ريوي صنعتي مهلك همانند سيليكوسيس يا آزبستوسيس مي‌باشد.

سيليكوسيس و آزبستوسيس

با وجودي كه بيماري‌هاي سيليكوسيس و آزبستوسيس از طريق نانوموادي كه به روش تكنيكي توليد شده‌اند به وجود نمي‌‌آيند، اما منشا ايجاد اين بيماري‌ها، تنفس موادي شبيه نانوذرات است كه اطلاعات قديمي در مورد اثرات زيان‌بخش آنها بر روي سلامتي وجود دارد. سيليكوسيس زماني ايجاد مي‌شود كه گرد و غبار حاوي سيليس به مدت طولاتي به درون ريه تنفس شود. سيليس بلوري براي سطح بيروني ريه سمي مي‌باشد. زماني كه سيليس بلوري در تماس با ريه قرار مي‌گيرد اثرات التهابي شديدي به وجود مي‌آيد. در مدت زمان طولاني اين التهاب باعث مي‌شود تا بافت ريه به طور برگشت‌ناپذيري آسيب‌ديده و ضخيم شود كه اين پديده به نام فيبروسيس ناميده مي‌شود.

سيليس بلوري عموما در ماسه‌سنگ، گرانيت، سنگ لوح، زغال سنگ و ماسه سيليسي خالص وجود دارد. بنابراين افرادي همچون كارگران كارخانه‌هاي ذوب فلزات، سفال‌گران و كارگراني كه با ماسه كار مي‌كنند، در معرض خطر قرار دارند. سيليس بلوري از سوي سازمان بهداشت جهاني به عنوان يك ماده سرطانزا معرفي شده است.

الياف پنبه نسوز داراي طول چند ميكرومتر مي‌باشند و در نتيجه جزء نانومواد قرار نمي‌گيرند. با اين‌ حال جزء ذرات و الياف مجموعه امراض شغلي قرار مي‌گيرند. پنبه نسوز يك فيبر معدني طبيعي است كه در بيش از 3000 ماده ساختماني و محصول توليد شده به كار گرفته شده است. تمام انواع پنبه نسوز تمايل به خرد شدن به الياف بسيار ريز دارند.

به دليل كوچك بودن، اين الياف پس از پخش شدن در هوا ممكن است به مدت چند ساعت يا حتي چند روز معلق بمانند. الياف پنبه نسوز تخريب‌پذير نبوده و در طبيعت پايدار مي‌باشند. اين الياف در مقابل مواد شيميايي پايدار هستند، تبخير نمي‌شوند، در آب حل نمي‌شوند و در طول زمان تجزيه نمي‌گردند. پنبه نسوز موجب ايجاد سرطان ريه و مزوتليوما مي‌شود كه نوعي تومور خطرناك غشايي است كه ريه را مي‌پوشاند .

آلودگي ذره‌اي هوا در مشاغل ديگري همچون توليد و فرآوري كربن سياه و الياف مصنوعي نيز موجب ايجاد نگراني مي‌شود.

آلودگي ذره‌اي هوا

آلودگي هوا مخلوط كمپلكسي از تركيبات مختلف در فاز گاز، مايع و جامد است. خود مواد ذره‌اي مخلوطي ناهمگن از ذرات معلق هستند كه تركيب شيميايي و اندازه آنها متفاوت است. در مطالعات اپيدمي‌شناسي، انواع مختلفي از آلودگي‌هاي ذره‌اي هواي معـرفي شـده‌اند كـه از آن جمـله ميـتـوان بـه TPS (مجموع مواد معلق) و PM 10 (مواد ذره‌اي با قطر موثر آئروديناميك كمتر از 10 ميكرومتر) اشاره كرد. در سال‌هاي اخير مطالعات زيادي در زمينه مواد ذره‌اي ريز PM 2.5 (ذراتي با قطر آئروديناميك كمتر از 2.5 ميكرومتر) و فوق ريز (ذرات با قطر كمتر از 100 نانومتر) انجام گرفته است.

با وجودي كه ميزان خالص آلودگي‌ ذره‌اي هواي شهري (يعني مقدار PM 2.5)، با كم شدن نشر ذرات از صنايع و مراكز توليد انرژي كاهش يافته است، غلظت ذرات فوق‌ريز ناشي از ترافيك افزايش يافته است. هر چند غلظت اين ذرات كوچك معمولاً مهمتر است اما سهم آنها معمولاً پايينتر از غلظت كل است. بنابراين اندازه‌‌گيري توزيع اندازه ذرات تا چند نانومتر ، براي توصيف ذرات پخش‌شده از ترافيك ضروري است.

با توسعه روش‌هاي اندازه‌گيري آثار روشن‌تري از ذرات با اندازه كوچك‌تر مشاهده گرديد. با اين‌حال، بسياري از مطالعات هنوز ادامه دارند و تعداد بسيار كمي از آنها تاكنون به نتيجه رسيده‌اند. پيشنهاد شده است كه اثرات زيان‌آور آلودگي ذره‌اي هوا به طور عمده به غلظت ذرات كوچك‌تر از 100 نانومتر ارتباط دارد و به غلظت جرمي ذرات بزر‌گ‌تر بستگي چنداني ندارد. بنابراين معقول به نظر مي‌رسد كه اطلاعات به دست آمده از اپيدمي‌شناسي محيطي را با داده‌هاي حاصل از مطالعات سم‌شناسي انجام گرفته بر روي حيوانات و يا ساير داده‌هاي تجربي تركيب نماييم.

مطالعات اپيدمي‌شناسي زيادي ثابت كرده‌اند كه ارتباط مستقيمي بين افزايش مقطعي مواد ذره‌اي و افزايش بيماري و مرگ و مير ناشي از نارسايي‌هاي قلبي و عروقي وجود دارد. بيماران مسن‌تري كه سابقه بيماري‌هاي قلبي و يا تنفسي دارند و همچنين بيماران ديابتي، در معرض خطر بيشتري قرار دارند.

مدارك تجربي، مكانيسم‌هاي بيولوژيكي محتملي همچون تحريك دستگاه تنفسي و فشار اكسيدي جهازي را نشان مي‌دهند. در نتيجه اين تحريك‌ها، مجموعه‌اي از پاسخ‌هاي زيستي همانند موارد زير ممكن است ايجاد شوند:

تغيير جريان خون به نحوي كه موجب ايجاد انعقاد در قسمتي از رگ‌هاي خوني گردد، به هم خوردن آهنگ ضربان قلب، عملكرد نادرست و بحراني رگ‌ها، ناپايداري پلاكت‌هاي خوني، و در طولاني مدت توسعه تصلب شرايين، التهاب مزاجي و ريوي ناشي از ذرات، تصلب شرايين تسريع شده و عملكرد تغيير يافته ارادي قلب.

اين موارد ممكن است بخشي از عوامل زيستي باشند كه آلودگي ذره‌اي هوا را به مرگ و مير ناشي از بيماري‌هاي قلبي ارتباط مي‌دهند. همچنين نشان داده شده است كه نشست ذرات در كيسه‌هاي هوايي شش‌ها منجر به فعال شدن توليد سيتوكين به وسيله ماكروفاژها و سلول‌هاي اپيتليال كيسه‌هاي هوايي گشته و موجب التهاب سلول‌ها مي‌شود. در نمونه‌هايي كه به طور تصادفي از ميان بزرگسالان سالم در معرض آلودگي ذره‌اي هوا انتخاب شده بودند، افزايش ويسكوزيته پلاسما، فيبرينوژن و پروتئين فعال C مشاهده گرديد.

خلاصه و چشم‌انداز بحث

در مجموع مدارك بسيار زيادي حاصل از مطالعات اپيدمي‌شناسي وجود دارد كه اثرات زيان‌آور ذرات فوق‌ريز را بر روي سلامتي نشان مي‌دهند. همچنين از مدت‌ها پيش مدارك زيادي مبني بر زيان‌آور بودن تنفس ذرات قابل تنفس در محيط‌هاي كاري وجود دارد. به طور كامل مشخص نيست كه اين مسائل به نانومواد ساخت بشر مربوط است يا نه. با اين حال منطقي آن است تا زماني كه بر اساس مطالعات بيشتر اپيدمي‌شناسي، همچنين مطالعات انجام شده بر روي حيوانات، اثرات زيان‌آور اين نانومواد كاملا مشخص نشده است، از اين داده‌ها چشم‌پوشي نكنيم.

در حال حاضر هيچ قانوني در مورد توليد و كاربرد نانومواد براي سلامتي كاركنان و مصرف‌كنندگان و همچنين براي مسائل زيست‌محيطي وجود ندارد. همچنين در زمينه قانون‌گذاري براي مواد شيميايي، هيچ گزينه‌اي براي اندازه ذرات در هنگام ثبت يك ماده مدنظر قرار نمي‌گيرد.

پيش از انجام هرگونه قانون‌گذاري در زمينه نانومواد، بايد اطلاعات بسيار زيادي راجع به اثرات فرآيندها و محصولات نانو، بر روي سلامتي انسان و همچنين محيط زيست به دست آيد. اما حتي با در نظر گرفتن عدم قطعيت علمي موجود، شواهد كافي براي انجام اقدامات پيشگيرانه در محيط‌هاي كاري و بسته وجود دارد.

منبع: سايت www.nano.ir

آشنايي با درمان عارضه خشكي و بيماري چشم دركار با كامپيوتر واينترنت ، بيماري CVS

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:51:00 +0000

آشنايي درمان با عارضه خشكي و بيماري چشم دركار با كامپيوتر واينترنت ، بيماري CVS

عارضه خشكي و بيماري چشم CVS يك بيماري كار مداوم با مانيتور ( صفحه نمايشگر) است ؛ تقريباً ۳ تا ۴ درصد كساني كه زياد با كامپيوتر كار مي كنند گرفتار اين علائم هستند. مهم ترين علائم CVS عبارتنداز: خستگي و خشكي چشم، سوزش، ريزش اشك و تاري ديد و ممكن است سبب درد در گردن و شانه ها نيز بشود.

پيشگفتار

علت پيدايش عارضه CVS آنست كه چشم انسان حروف چاپي را بهتر از حروف نمايش داده شده بر روي مانيتور مي بيند، زيرا حروف چاپي تضاد بيشتري با صفحه سفيد زمينه داشته و لبه هاي آن ها واضح تر است حال آن كه درمورد صفحه مانيتور چنين نيست و لبه هاي آن به وضوح حروف چاپي نيستند بلكه حروف از يك مركز با تفاوت رنگ بالا شروع شده و به تدريج كم رنگ تر مي شوند و پس از تبديل به خاكستري كمرنگ ناپديد مي گردند.

يكي از مهم ترين دلايل خشكي و سـوزش چشـم هنـگام كار با كامپيوتر كاهش ميزان پلك زدن است به طوري كه افراد هنگام كار با كامپيوتر تقريباً يك پنجم حالت عادي پلـك مي زننـد.

در اين گفتار با زبان ساده و نگاه پزشكي در مورد يكي از شايع ترين بيماري چشمي و عارضه خشكي چشمان كاربر در هنگام كار با كامپيوتر است. مقوله را كمي جدي بگيريد!!!!

بيماري CVS

عارضه موسوم به CVS مجموعه اي از علائم چشمي و بينايي است كه بر اثر كار با كامپيوتر ايجاد مي شوند. تقريباً ۳ تا ۴ درصد كساني كه زياد با كامپيوتر كار مي كنند گرفتار اين علائم هستند. با فراگيرتر شدن به كارگيري كامپيوتر تعداد كساني كه از عارضه CVS رنج مي برند رو به افزايش است.

مهم ترين علائم CVS

مهم ترين علائم CVS عبارتنداز: خستگي و خشكي چشم، سوزش، ريزش اشك و تاري ديد. CVS همچنين ممكن است سبب درد در گردن و شانه ها نيز بشود.

علت پيدايش عارضه CVS

خشكي و سـوزش چشـم هنـگام كار با كامپيوتر

اين مسأله به همراه خيره شدن به صفحه مانيتور و تمركز بر روي موضوع كار سبب مي شود تا پلك ها مدت بيشتري بازبماند و در نتيجه اشك روي سطح چشم سريع تر تبخير مي شود.

كاهش عوارض CVS

كارشناسان براي كاهش عوارض CVS رهنمودهائي را توصيه مي كنند از جمله آن كه:

- اگر پيوسته با كامپيوتر كار مي كنيد، بهتر است هنگام كاركردن با آن به طور ارادي پلك بزنيد، اين كار سبب مي شود سطح چشم شما با اشك آغشته شده و خشك نشود.

- -در صورتي كه مشكل شما شديد باشد مي توانيد از قطره هاي اشك مصنوعي استفاده كنيد. مركز مانيتور بايد حدود ۱۰ تا ۲۰ سانتي متر پايين تر از چشمان شما باشد. اين وضعيت علاوه بر اين كه باعث مي شود پلك ها پايين تر قرار گيرند و سطح كمتري از چشم در معرض هوا باشد .

- از خستگي گردن و شانه ها نيز مي كاهد. در اين موارد هم بايد مانتيور را در ارتفاع مناسب قرار داد و هم ارتفاع صندلي را نسبت به ميز كار تنظيم كرد به طوري كه ساعد شما هنگام كار با صفحه كي بورد موازي با سطح زمين باشد.

- مانيتور خود را طوري قرار دهيد كه نور پنجره يا روشنايي اتاق به آن نتابد. هنگام كار با كامپيوتر سعي كنيد پرده ها را بكشيد و روشنايي اتاق را نيز به نصف وضعيت معمولي كاهش دهيد.

- اگر از چراغ مطالعه بر روي ميز خود استفاده مي كنيد آن را طوري قرار دهيد كه به صفحه مانيتور يا چشم شما نتابد. همچنين مي توانيد صفحه هاي فيلتر نيز بر روي صفحه مانيتور نصب كنيد. تابش نو ر به صفحه مانيتور سبب كاهش تفاوت رنگها و در نتيجه خستگي چشم مي شود. اين موضوع به خصوص زماني كه زمينه صفحه تيره باشد شديدتر خواهد بود.

- هر از چند گاهي به چشمان خود استراحت دهيد. سعي كنيد هر ۵ تا ۱۰ دقيقه چشم خود را از مانيتور برداشته و به مدت ۵ تا ۱۰ ثانيه به نقطه اي دور نگاه كنيد. اين كار سبب استراحت عضلات چشم مي شود. همچنين به شما فرصت مي دهد پلك بزنيد و سطح چشم شما مرطوب شود. اگر مجبوريد كه متناوباً به يك صفحه نوشته و مانيتور نگاه كنيد (خصوصاً درمورد تايپييست ها)

- ممكن است چشم شما خسته شود زيرا بايد تطابق خود را تغيير دهد. براي جلوگيري از اين عارضه سعي كيند صفحه نوشته شده را در حداقل فاصله و هم سطح با مانيتور قرار دهيد. براي اين كار مي توانيد از دستگاه گيره كاغذ استفاده كنيد. – فاصله مانيتور با چشمان شما بايد ۵۰ تا ۶۰ سانتي متر باشد.

- روشنايي و كنتراست مانيتور خود را تنظيم كنيد. ميزان روشنايي مانيتور بايد با روشنايي اتاق هماهنگي داشته باشد. يك روش براي تنظيم روشنايي مانيتور اين است كه به يك صفحه وب با زمينه سفيد نگاه كنيد. اگر سفيدي صفحه براي شما مثل يك منبع نور است روشنايي مانيتور زياد است و بايد آن را كم كنيد.

- در مقابل، اگر صفحه كمي خاكستري به نظر مي رسد روشنايي را زياد كنيد. در مجموع روشنايي بايد در حدي باشد كه چشمان شما احساس راحتي كنند. اختلاف رنگ مانيتور بايد حداكثر باشد تا لبه هاي حروف بيشترين تفاوت رنگ را داشته باشد.

در اين گفتار با زبان ساده و نگاه پزشكي در مورد يكي از شايع ترين بيماري چشمي و عارضه خشكي چشمان كاربر در هنگام كار با كامپيوتر يا همان رايانه خودتان است.

بديهي است انتخاب مانيتور مناسب با مشخصات فني جالب اگر چه گرانقيمت به نظر برسد اما بهترين و مطلوبترين راه حل است . در آينده در مورد بيماري كاربري اينترنت و كامپيوتري سخن خواهيم گفت به طوري كه با بيماري آشنا مي شويد كه براثر كار مداوم و نامطلوب با مانيتور صفحه نمايشگر كامپيتور كاربر كور و نابينا مي شويد كمي مسله را جدي بگيريد

منبع : وب سايت بانك مقالات فن آوري اطلاعات و ارتباطات يزد – يزدفاوا YazdFava.Com

مطالبي در مورد موتور استارترها

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:51:00 +0000

مطالبي در مورد موتور استارترها

همانطوري كه مي دانيد ، راه اندازي موتورهاي القايي در صنعت از اهميت ويژه اي برخوردار است. به خصوص اين كه امروزه استفاده از راه اندازهاي الكترونيكي مانند راه اندازهاي نرم - كنترلر هاي سرعت بسيار مرسوم شده است و لازم است علاقه مندان و كارشناسان اين رشته روشهاي كنترل و راه اندازي موتورها را به شيوه هاي كلاسيك به ديده فراموشي بسپارند و به فراگيري روشهاي بروز بپردازند.

يكي از روشهاي راه اندازي موتورهاي القايي راه اندازهاي نرم مي باشد كه از طريق آنها موتور ها از طريق كنترل ولتاژ-فركانس در يك زمان مشخص بتدريج از سرعت صفر به سرعت نامي مي رسند كه اين روش امروزه كاملا جا افتاده است.

راه اندازهاي نرم تنها در هنگام راه اندازي بكار مي روند و معمولا پس از راه اندازي توسط يك كنتاكتور باي پس از مدار خارج مي گردند. اين راه اندازها مي توانند به سيستم از كار اندازي نرم نيز مجهز باشند كه كاربرد هاي ويژه اي دارد. ضمن اين كه عموما اين نوع راه اندازها به ترمز الكترونيكي از طريق تزريق جريان مستقيم نيز مجهز مي باشند.

سازندگان اين نوع راه اندازها معمولا حفاظت هاي مورد نياز براي موتور را نيز در راه اندازها تعبيه مي كنند كه از اين طريق حجم راه انداز محدود مي گردد. ضمن اين كه با استفاده از اين گونه راه اندازها نياز به در نظر گرفتن كنتاكتور اصلي نيست . حفاظت هايي كه معمولا در راه اندازهاي نرم پيش بيني مي گردد بشرح زير است :

- حفاظت در مقابل اضافه بار

- حفاظت در مقابل توالي معكوس فازها و دو فاز شدن

- حفاظت در مقابل افزايش حرارت سيم پيچ هاي موتور كه از طريق سنسورهاي حرارتي انجام مي گردد.

- حفاظت در مقابل كاهش ولتاژ

و موارد ديگر كه بسته به سازنده راه انداز مي تواند تغيير كند.

نكته مهم اينجاست كه هنگام بسته شدن كنتاكتور باي پس حفاظت هاي تعبيه شده در راه انداز همچنان فعال مي باشد چون مسير باي پس تنها تايرستورها را باي پس مي كند.

جهت بستن كنتاكتور باي پس بعد از راه اندازي موتور عموما از يك كنتاكت راه انداز استفاده مي گردد كه بعد از رمپ راه اندازي به صورت خودكار فعال مي گردد. لازم به ذكر است كه برخي از راه اندازهاي نرم داراي سيستم باي پس داخلي هستند كه ديگر نياز به در نظر گرفتن كنتاكتور باي پس نيست.

با توجه به اين كه تايرستورهاي بكار رفته در راه اندازهاي نرم حرارت توليد مي كنند اينطور استنباط مي گردد كه در تابلوهاي داراي راه اندازهاي نرم لازم است از فن استفاده گردد. ولي با توجه به كار راه انداز تنها در مرحله استارت ، حرارت توليد شده تنها به مرحله راه اندازي محدود مي گردد و بنابر اين در راه اندازهاي داراي سيستم باي پس تنها تعبيه شكاف هاي عبور هوا متناسب با درجه حفاظتي تابلو توصيه مي گردد. ضمن اين كه اين گونه راه اندازها عموما مجهز به هيت سينك و فن هستند.

اكثر راه اندازهاي نرم مجهز به پورت هاي اطلاعاتي مانند مودباس- پروفي باس و .... جهت تبادل اطلاعات مي باشند كه از اين طريق مي توان از كليه اطلاعات داخل راه انداز مطلع گرديد به اين طريق كنترل اين راه انداز ها توسط سيستم هايي مانند DCS بسيار ساده مي باشد.

در صورتي كه دوستان علاقه مند به اطلاعات ببشتر هستند به لينك هاي زير خصوصا لينك آخر مراجعه نمايند.

- مطالبي در مورد موتورهاي القايي و راه اندازهاي ساده

The Principles of Fixed-Speed Induction Motor Control

- اطلاعات كلي در مورد راه اندازهاي نرم

General Documentation concerning the soft starters

- يك هند بوك مفيد در مورد راه اندازهاي نرم كه مطالعه آن را به كليه علاقه مندان توصيه مي كنم.

Soft Starters Hand Book

برگرفته از وبلاگ :http://spd.persianblog.com

نويسنده: سپيدار باقري

نيروگاه جذرو مد سيوا (Sihwa)

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:50:00 +0000

نيروگاه جذرو مد سيوا (Sihwa)

نيروگاه جذرو مد سيوا (Sihwa) به عنوان بخشي از پيشبرد كره در جهت افزايش سهم انرژي قابل تجديد در مصارف سوختي اين كشور راه‌اندازي شد.
با توليد mw260 سيوا بعنوان بزرگترين نيروگاه قدرت در نوع خودش در جهان خواهد بود و براي منطقه درياچه سيوا مزاياي زيست‌محيطي زيادي به ارمغان خواهد آورد.
اقيانوسها، ذخاير بالقوه عظيم انرژي مجاني و سازگار با محيط‌زيست هستند كه مي‌توان براي تامين تقاضاي انرژي آنها را مهار كرد. اقيانوسها 97 درصد از منابع آبي را شامل مي‌شوند و بيش از 70 درصد سطح كره زمين را مي‌پوشانند. جذر و مدها توسط چرخش زمين داخل ميدان جاذبه ماه و خورشيد توليد مي‌شوند. حركتي كه در اثر جاذبه بين اين سيارات وجود دارد سبب بالا و پايين رفتن پريوديك سطح آب اقيانوسها مي‌شوند. در بيشتر سواحل، جذر و مدها دوبار در روز رفت و برگشت دارند و توسط نيروگاه جذر و مد مي‌توان انرژي اين حركت را گرفت. يك نيروگاه جذر و مد مي‌تواند بر روي يك دلتا، دهانه ورودي رودخانه به دريا و يا ساحل گسترانده شود، اما بروي دهانه ورودي رودخانه به دريا اين انرژي راحت‌تر مهار مي‌شود.
بهترين محل‌ها براي نيروگاههاي جذرومد، جايي با بيشترين دسترسي به جذر و مدهاست و همچنين دهانه باريك رودخانه به دريا، سدهايي كه براي اين منظور ساخته مي‌شوند مي‌تواند حفاظي در مقابل طغيانهاي ساحلي بوجود آورد و به عنوان سدهايي در مقابل يورش موج‌هاي بلند عمل كنند. علي‌الخصوص در محل‌هاي بزرگ، حضور راهي بروي سد، مزاياي عمده‌اي بدنبال دارد.
بيشترين مزاياي قابل توجه در نيروگاه جذرو مد اين است كه آنها آلودگي زيست‌محيطي بدنبال ندارند. همانند ديگر ذخاير قابل تجديد انرژي، انرژي جذرو مد جايگزين سوخت فسيلي شده و CO2 را در اتمسفر كاهش مي‌دهد.

مزايا و قيمتها:
در حالي كه نيروگاههاي هيدروالكتريك در ساعت‌هاي مقرر به كار گرفته مي شوند، نيروگاههاي جذر و مد تنها در ساعت‌هاي خاصي از روز مي‌توانند الكتريسيته توليد‌كننده، با مقادير آب و جذر و مد كافي و فراهم شده.
قيمت سيستمهاي جذرو مد بسته به خصوصيات زيست‌محيطي و جغرافيايي و زمين‌شناسي محل تغيير مي‌كند. طبق مطالعات بعمل آمده هزينه‌هاي گزاف و زمان‌هاي درازمدتي كه صرف ساخت مي‌شود، از به اجرا درآمدن طرح‌هاي عظيم در اين زمينه جلوگيري مي‌كند. تنها نيروگاههاي جذر و مد عظيم كه مقدار سرمايه‌‌گذاري كلاني را مي‌طلبند، اقتصادي خواهند بود. از عوامل عمده تاثيرگذاري بر روي هزينه‌ها درمحل نيروگاه مي‌توان اندازه سدهاي مورد نياز و اختلاف ارتفاع سطح جذر و مد ها را نام برد. هرچند هزينه‌هاي ابتدايي يك نيروگاه جذر ومد در مقايسه با ديگر انواع نيروگاهها نسبتاً بالاست، اما مزايايي شامل هزينه‌هاي عملياتي و نگهداري پايين دارند باتوجه به اينكه هيچ سوختي مورد نياز نيست.
عوامل تاثيرگذار در هزينه‌هاي مورد نياز در محل نيروگاه جذر و مد شامل اندازه سدهاي مورد نياز و تفاوت ارتفاع بين جذرو مدهاست.
توليد قدرت جذرو مد مزاياي اضافي ديگر هم دارد شامل حمل و نقل پيشرفته علاوه بر پلهاي ريلي بر روي دهانه‌هاي ورودي رودخانه به دريا و كاهش گازهاي گلخانه‌اي توسط جايگزيني توان حاصله پاك به جاي سوختهاي فسيلي
پروژه‌اي كه در اين زمينه بتواند اين مزايا را نشان دهد، نيروگاه جذرو مد سيوا است كه توسط مهندس دوو (Daewoo) ساخته شده و بر روي سيوا در كره جنوبي بنا شده است. اين پروژه 250 ميليون دلاري و mw260 مگاواتي در كشور، در نوع خودش اولين محسوب مي‌شود و انتظار مي‌رود در جهت بهبود كيفيت آب درياچه سيوا هم نقش خود را بخوبي ايفا كند.
ديگر مزايايي كه اين پروژه براي كره به همراه خواهد آورد شامل اكوسيستم وكيفيت آب قابل استرداد درياچه سيوا، فعال‌سازي اقتصادي محلي، علاوه بر جاذبه‌هاي توريستي، كاهش واردات مواد نفتي خام و كاهش در آلودگي زيستي است.

جدول 1- اطلاعات فني سيوا
خروجي هر واحد (Mw/MwA) 26076/26
اندازه سر امواج (m) 5082
سرعت (r/min) 6403
قطر پايه (m) 705
فعاليت‌هاي قابل تجديد و جايگزين مورد نظر
توسعه صنعتي كره كه در سالهاي 1970 شروع شد، تمركز بر روي تقويت انرژي و صنايع شيميايي، شامل فولاد، كشتي‌سازي و سيمان است. كره به واردات انرژي بيش از حد وابسته است و سعي در تهيه و تدارك مطمئني براي خود ازجاي ديگر، براي مثال گاز از روسيه است. همچنين با اين پروژه از توسعه و امتياز خوبي در جهت عرضه انرژي قابل بازيابي برخوردار مي‌شود.
هر واحد داراي ظرفيت 26 مگاوات، قطر پايه 5/7 متر، سرعت 290/64 و حداقل ارتفاع مجاز 82/5 عمل مي‌كند.
كره چهارمين واردكننده بزرگ مواد نفتي است و براي متنوع كردن منابع انرژي خود تامين تقاضاي بالا انرژي، و برنامه‌هاي كاهش انتشار گاز گلخانه‌اي تلاش مي‌كند. كره براي منابع انرژي ديگر خود برنامه‌ريزي مي‌كند و قصد افزايش سهم انرژي‌هاي ديگر را در تركيب سوختي‌اش از 4/1 درصد به 5 درصد تا سال 2011 دارد. كره روزانه 5/2 ميليون بشكه نفت وارد مي‌كند كه نمايانگر مقدار كمي از نيازش است. هدف اصلي اين كشور پروژه‌هاي باد و خورشيدي جهت استفاده بيشتر از انرژيهاي قابل تجديد است. علاوه براين كره در حال تست كردن پتانسيل پروژه‌هاي جذر و مد در سواحلش است.
كره كه در سال 2002 پيمان كيوتو را به تصويب رسانده به دنبال كشف راههاي انجام پروژه‌هاي AIJ (فعاليت‌هاي اجرايي مشترك يا عام‌المنفعه) و CDM (مكانيزم توسعه پاك) است.
شركت منابع آبي كره، كواكو (Kowaco) داراي نفوذي در سيستم آبي در كره است. كواكو ملزم به ايفاي نقشش در جهت بهبود كيفيت زندگي مردم كره و حمايت از توسعه اقتصاد ملي است.

درياچه سيوا:
درياچه سيوا در نيمه غربي شبه جزيره كره در ايالات جيونگي (Gyeonggi) واقع شده است درياي غربي را توسط سد تا فاصله 4km از شهر سيونگ (Siheung) مرزبندي كرده است. اين درياچه در سال 1994 براي تامين آب كشاورزي منطقه و براي توسعه زمينهاي كشاورزي، صنعتي نزديك شهرها و تامين آب آبياري آنها توسط ساخت يك سد، بنا شد. در كنار ساخت درياچه‌اي با وسعت 5/56km (يكي از بزرگترين درياچه‌هاي داراي جزرو مد در كره) زميني به مساحت 173 كيلومتر مربع و 330 ميليون متر مربع ارزش پيدا كرد.
در صورت قطع جريان‌هاي جذرو مد و با توجه با افزايش سريع جمعيت و بارهاي بيهوده‌ صنعتي از كارخانه‌اي اطراف،‌كيفيت آب درياچه سيوا سالها پس از ساخت سد بدتر مي‌شد. نسبت آ‌ب‌هاي آلوده به آبهاي تميز و پخش پساب از كارخانه‌هاي اطراف هم در حال افزايش است.
در حالي كه آلودگي در وضعيت وخيمي بسر مي‌برد و به راه حل فوري نياز دارد. به دليل تغييرات سريع زيست‌محيطي و پايين‌ آمدن كيفيت آب در درياچه سيوا، راهي به جز باز كردن درياچه نماند. سد بر روي شارش ورودي به درياچه گشوده خواهد شد و نيروگاه جذرو مد براي انرژي اين جذر و مدها ساخته خواهد شد.

طراحي نيروگاه:
نيروگاه جذر و مد مانند يك سيستم توليد شارش سيلابي طراحي شده است. سيستم‌هاي توليد شاره توان را از آمد ورفت امواج از دريا به آبگير (پشت سد) توليدمي‌كنند. هنگام مد شارش آب به داخل توربين‌ها توليد الكتريسيته مي‌كند دريچه‌هاي جداگانه‌اي كه در كنار توربين‌ها تعبيه شده‌اند هنگام حالت برگشت باز مي‌شوند.
هنگام جذر، دريچه‌ها بالا مي‌روند و آب خارج مي‌شود. در حالت افول و برگشت آب انرژي توليد نمي‌شود.
پروژه‌ نيروگاه سيوا در نوع خودش در كره اولين است. چنين برنامه‌ريزي شده است كه سد ساخته شده براي گردش و تبادل آب بين درياچه و دريا آب باز شود. اين نيروگاه،‌وضعيت درياچه را با جابجايي سالانه 60 بيليون تن از آب دريا بهبود بخشيد. نيروگاه سيوا از ورود امواج هنگام مد، توان توليد مي كند از اختلاف سطوح بين آب دريا و درياچه مصنوعي سود مي‌برد. كواكو به عنوان صاحب امتياز پروژه نيروگاه را به مجموع خروجي 260mw و توليدتوان سالانه 543 گيگاولت ساعت به اجرا درخواهد آورد.
نيروگاه سيوا شامل موتورخانه‌هايي براي 10 توربين نوع لامپ الكتريك در ژنراتورها، دريچه‌ها و ديگر تجهيزات را شامل مي‌شود. هر واحد ظرفيت mw26 دارد. ضخامت پايه 5/7 متر سرعت 29/64 ولت بر دقيقه و در اندازه مشخص 82000/5 به كار انداخته مي‌شوند عمل تخليه آبگير توسط هشت دريچه جديد و وجود دريچه‌هاي اضافي انجام خواهد شد.
هزينه كلي پروژه حدود 250 ميليون دلار خواهد بود.

پيشنهادات رقابتي
پروژه، پروژه مناقصه بومي سنگين و پردرآمدي توسط شركتهاي مهندسي داخلي به عنوان شركت‌هاي راهنما و تهيه‌كننده‌ها و شركتهاي مهندسي به عنوان پيمانكاران جزء بود. مسووليت گروه‌ها مانند درخت براي پروژه تعريف شده بود. راهنماهاي اين گروه شركت‌هاي داخلي كره‌اي متعهد، با تهيه‌كننده‌هاي تجهيزات وشركت‌هاي مهندسي بودند تجمع شركت‌هاي ساختماني دوو (Daewoo) با مهندسي دوو و شركت ساختماني به عنوان راهنما در پروژه شريك شدند و توسط شركت مشاوره مهندسي سامان (Sam-An) در مناقصه برنده شده و كواكو قرارداد را اعطا كرد. كواكو از بين شركت‌كنندگان در مناقصه بر طبق معيارهاي: قيمت (30%)، تخصص فني(45%)، و مراجع (25%) شركت مورد نظر را انتخاب كرد. دوو به عنوان شركت‌كننده برگزيده اعلام و موظف شد طرح‌هاي خود را با جزييات كامل قبل از اعطاي پروژه به او آماده كند. در مناقصه دوو قيمت بالاتري را نسبت به رقيب خود هيوندا (Hyundai) ارايه كرد.
Va Tech Hydro به عنوان پيمانكار جزء دوو براي تهيه تجهيزات معين و خدمات با توجه به بخش‌هاي الكترومكانيكي مسوول خواهد بود.
Va Tech Hydro به عنوان تهيه‌كننده فني پروژه نيروگاه سيوا عمل خواهد كرد و طراحي‌هاي جزيي براي تجهيزات توربين و ژنراتور ارايه خواهد داد.
علاوه بر اين شركت تمام تجهيزات اصلي براي توربين‌ها و ژنراتورها را تغذيه خواهد كرد. درحالي كه دوو تجهيزات بدون هسته را تهيه خواهد كرد. تعهد Va Tech Hydro شامل محرك‌هاي توربين درزگيري محور توربين، جهت‌ها و هدهاي روغن، دريچه‌ها، هسته‌هاي استاتور و سيم‌پيچي‌ها و قطب‌هاي رتور، جهت‌هاي تركيبي، تحريك، مقره‌ها و سيستم scada است. راه‌اندازي تجهيزات الكترومكانيكي در اوايل سال 2007 جزء اولين تعهدات است. مراحل نصب نيروگاه جذرو مد به حالت پيوسته‌اي به انجام خواهد رسيد. و چون محل كافي براي نگهداري وجود ندارد بخش‌هاي الكترومكانيكي و تجهيزات بايد به موقع تحويل داه شده باشد.
بعلاوه Va Tech Hydro يك سري خدمات وسيعي ارايه خواهد داد. شامل نظارت بر ساخت بخش‌هايي كه بايد به دوو تحويل داده شود. نظارت بر قبل از نصب و بعد از نصب، نظارت بر انجام و ارايه سري آموزشي براي كارگذاري.
ارزش اين قرارداد براي Va Tech Hydro تقريباً 75 ميليون يورو (93 ميليون دلار) است..
علاوه بر دلايل جانبي و فوريت بي‌نهايت پروژه نيروگاه جزرو مد سيوا، برنامه‌ريزي شده تا براي سال 2009 كامل شده باشد.
تيم پروژه يك تيم از متخصصان دوو،‌مهندسي سامان و Va Tech Hydro مسائل اقتصادي را محاسبه كردند و نهايتاً با امضاء اسناد قرارداد به نتيجه رسيدند.
نيروگاه سيوا باب جديدي را در توسعه انرژي قابل تجديد محلي در كره جنوبي گشوده است. اين نيروگاه واردات نفت را تقريباً 860000 بشكه (43 ميليون دلار) كاهش خواهد داد. به همان خوبي سهمش را با ادامه گردش آب درياچه در ارتقاء كيفيت آب را به ارمغان خواهد آورد.
اگر در مورد درياچه سيوا طبق برنامه ريزي پيش برويم، كيفيت زندگي مردم كره بهبود خواهد يافت و توسعه اقتصاد ملي آنها تامين مي‌شود با اين اعطاء (پاداش) Va Tech Hydro در محقق كردن بزرگترين نيروگاه جذرو مد دنيا موقعيت مهمي را به دست خواهد آورد. VTH قصد دارد براي شركت در پيشبرد ساخت نيروگاه‌هاي آبي بزرگ تلاش كندو درگير پروژه‌هاي مشابه شود براي چندين پروژه هنگفت در سواحل غربي شبكه جزيره كره و محل‌‌هاي مورد نظر تحقيقاتي به عمل آمده است كه براي توسعه قدرت جذرو مد هدف‌گذاري شده‌اند.

قدرت جذرومد: گذشته، حال، آينده
نيروگاه‌هاي جذرومد در اوايل دهه 1990 به وجود آمدند در آن زمان تنها يك مسير جذرو مد مورد استفاده بود. ماشين‌هاي جذرومد در قرن 18 ميلادي ساخته شده است. وقتي با ماشين‌هاي باد و چرخ‌هاي آبي رقابت شديدي داشتند. ماشين‌هاي جذرومدي با ورود موتورهاي بخار ارزان از صحنه بيرون رفته است. تعداد كمي درنواحي دوردست باقي ماندند. مهمترين آنها عبارتند از: لورانوس LARANCE) اولين و بزرگترين نيروگاه با كارايي mv240 براي توليد اقتصادي بروي دهانه ورودي در شمال غربي فرانسه بين سالهاي 1961-1967 ساخته شد. يك سد 75 متري (شامل دريچه‌ها، موتورخانه‌ها، سد متحرك و خاكريز) به يك آبگير 17 كيلومتر مربع را محصور كرد. نيروگاه جذر و مد 24 توربين كاپلان نوع لامپ الكتريك (bulb-type Kaplan turbines) با ظرفيت نامي mv10 براي هر كدام دارد.
آناپوليس (Anapolis) دومين نيروگاه جزرومد اقتصادي كه در نيم كره غربي به كار گرفته شد. يك نيروگاه mv18 در آناپوليس رويال در ساحل نواسكاتيا (Nova scatia) در باي فاندي در كانادا (Bay of fundy) است كه در سال 1984 ساخته شد. اين پروژه ازيك سد كنترل شاري با يك توربين استافلو (Straflo) با ضخامت 5/7 متر استفاده مي‌كند.
جاهاي ديگر: بقيه نيروگاه‌ها شامل واحد آزمايشي 400kw د ركيسلايا (kislaya Guna) ساخته شده 1968 در روسيه بر روي دريايي برنت (Barents) و ايستگاه 3.4mw جيانكسيا (jianxia) در چين كه بين سالهاي 1980 و 1986 ساخته شده است.
از لحاظ فني، در اروپا منابع جذر و مدي فراواني در بريتانياي كبير در دسترس است. محلي در دهانه سورن در نوب غربي انگلستان، توانايي بالقوه GW8 را دارا است و در چندين زمينه مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين پتانسيل زيادي در جنوب فرانسه موجود است. در شبه جزيره كوتنيتن (Cotentin) در نورماندي (Normandy) محل‌هاي ديگري كه همه اين پتانسيل را دارند وجود دارند، در آرژانتين، شيلي،‌استراليا، كانادا، چين، هند، كره، روسيه با محدوده جزرومدي بين 5/4 و 5/11 متر تعدادي از اين محلها از مركز تقاضا دور هستند. بنابراين هر چند منابع قابل توجه با قيمت تجهيزات معقولي ارايه مي‌دهند، هم‌اكنون سهم توسعه ناچيزي در حال برايمان بعهده خواهند داشت.

سيستم هاي سه فازه

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:49:00 +0000

در كشورهاي صنعتي، سه فاز روش عمومي انتقال توان سه فاز است. اين سيستم در وقع نوعي از سيستم چند فاز است.

در نيروگاه هاي برق يك ژنراتور الكتريكي توان مكانيكي را به يك دسته از جريان هاي الكتريكي متناوب تبديل مي كند كه از هر كدام از سيم پيچ هاي الكترومغناطيسي يا سيم پيچ هاي ژنراتور توليد مي شوند. جريان ها همگي توابعي سينوسي از زمان هستند و همگي داراي فركانسي مشابه اما با زاويه هاي فاز متفاوت.
در يك سيستم سه فاز، زاويه ها داراي اختلاف 120 درجه اي (كه حداكثر جداسازي ممكن بين زاويه هاست) هستند. فركانس معمولاً در اروپا 50 هرتز و در ايالات متحده 60 هرتز است ليست كشورها به همراه پريزهاي خطوط برق، ولتاژها و فركانس ها را مشاهده كنيد.) سه فاز معمولاً توسط رنگ ها نشانه گذاري شده اند، كه به طور سنتي قرمز، زرد و آبي هستند.

خروجي ولتاژ ژنراتورها از چند صد ولت تا بالاي 20000 ولت تغيير مي كند. اين ولتاژ معمولاً توسط يك ترانسفورماتور به يك سطح ولتاژ بالاتري تبديل مي شود. علت اين افزايش ولتاژ هم كاهش تلفات است. توان برابر حاصلضرب ولتاژ و جريان است، بنابراين براي يك توان داده شده اگر شما ولتاژ را افزايش دهيد جريان كاهش مي يابد. تلفات گرمايي در يك خط انتقال با مجذور جريان متناسب است و در نتيجه اگر شما جريان را نصف كنيد، تلفات يك چهارم مي شود. به همين علت برخي از خطوط انتقال در سطح ولتاژي بيش از 500،000 ولت كار مي كنند.

در انتهاي خط انتقال، يك پست برق يا يك ترانسفورماتور، برق را از ولتاژ زياد خطوط انتقال به سه جريان متغير سينوسي با ولتاژ 120 ولت (در ايالات متحده) يا 230 ولت (در اروپا) جريان متناوب (Vac) تبديل مي كند. سپس اين برق از طريق چهار سيم به مدارات مصرف كننده ها در يك تابلوي فرمان اصلي، ارائه مي شود. يكي از سيم ها خنثي است يا در منبع برق زمين شده است، فازها يا سه خط ديگر، برق را به نقطه مقصد يا ترانسفورماتورهاي تغذيه مي رسانند. با برقراري اتصال بين يك فاز و سيم خنثي، ولتاژي معادل 120 ولت متناوب (يا 230 ولت متناوب) براي مدار متصل شده فراهم مي شود.

شبكه انتقال توان به گونه اي طراحي شده است كه هر فاز اندازه جرياني برابر را از خود عبور دهد، همه جريان هاي برگشتي از مناطق مسكوني مصرف كننده ها به نيروگاه، در جريان سيم خنثي سهيم هستند، اما سيستم سه فاز تضمين مي كند كه جمع جريان هاي برگشتي تقريباً صفر است.

اتصال بين دو فاز ولتاژي معادل 3√ يا 73/1 برابر ولتاژ تك فاز را ايجاد مي كند (208 ولت متناوب در ايالات متحده، 400 ولت متناوب در اروپا). شكل موج هاي داراي اختلاف فاز، با يكديگر جمع مي شوند تا يك پيك ولتاژي بالاتري را در شكل موج نهايي ايجاد كنند. چنين اتصالي را اتصال خط به خط مي نامند و معمولاً با يك مدار شكن دو قطب صورت مي گيرد. از اين نوع اتصال بيشتر براي گرمكن ها مانند يك گرمكن قرنيزي 2 كيلو وات و 208 ولت، استفاده مي كنند.

ولتاژهاي استاندارد ديگر موجود در آمريكاي شمالي شامل ولتاژهاي 240 ولت فاز به فاز، 277/480 ولت و 347/600 ولت مي شود. ولتاژ فاز به زمين (سطح ولتاژ پايين تر) دو مورد آخر عموماً تنها براي روشنايي به كار مي رود. ولتاژ 600 ولت در كانادا بسيار بيشتر از آمريكا، معمول است.

در موتورهاي سه فاز يا هواسازهاي كارا (براي مثال اكثر بخش هاي York كه بالاي 5/2 تن هستند، سه فاز اند) هر سه فاز برق مورد استفاده قرار مي گيرد چرا كه اين بهترين راه انتقال مقادير بزرگ توان الكتريكي است. گفتني است كه راه اندازي موتور، توان بيشتري را نياز دارد.

برخي دستگاه هايي ساخته شده اند كه يك سه فاز مصنوعي را از يك برق تك فاز تپ ـ وسط (240 ولت متناوب در ايلات متحده، با تفكيك زاويه 180 درجه) ايجاد مي كنند. اين عمل با ايجاد يك "زير فاز" سوم بين دو قطب انجام مي شود كه منجر به يك تفكيك فاز 90=90-180 درجه اي مي شود. بسياري از دستگاه هاي سه فاز بر اين اساس كار مي كنند، اما با يك فركانس پايين تر.

برخي اوقات برق تك فاز تپ ـ وسط240 ولت متناوب، به غلط برق "دو فاز" خوانده مي شود. بايد توجه شود كه يك سيستم دو فاز سيستمي است كه در آن دو ولتاژ داراي اختلاف 90 درجه اي هستند. براي مثال، اگر يكي از ولتاژها برابر
Cos 2п) * 60t)
و ديگري
sin 2п) * 60t)
است، آنگاه شما يك سيستم دو فاز داريد كه به عنوان سيستم عمود (يكي به عنوان بخش حقيقي و ديگري به عنوان بخش موهومي در نظر گرفته مي شود) نيز شناخته مي شود. يك سيستم دو فاز به ازاي 120 ولت متناوب خط به خنثي تقريباً ولتاژي معادل 7/169 ولت متناوب خط به خط را ايجاد مي كند.

سيستم هاي دو فاز تنها براي توان بالا به كار مي روند چرا كه آنها نياز به سيم هايي به همان تعداد سيم ها ي ارتباطي اتصال مثلث سه فاز دارند (براي مثال يكي براي سينوس، يكي براي كسينوس و يك سيم مشترك) و نيز سيستم دو فاز مقدار انرژي يكسان را در هر يك از سه سيم توزيع نمي كند (اگر چه سينوس و كسينوس متعادل اند، اما سيم خنثي مانند دو تاي ديگر نيست). گفته مي شود كه يك سيستم دو فاز توان مختلط ايجاد مي كند و چنين سيستم هايي در ولتاژهاي پايين تر به كار مي روند (براي مثال براي كاربردهاي ارتباطي، يا راه انداختن موتورهاي پله اي و مانند اين) و عموماً در سطح توان هاي بالا توزيع نشده اند.

در عمل، اگر ما فازورهاي يك سيستم دو فاز يا سه فاز را حول دايره واحد در صفحه مختلط رسم كنيم، داراي يك نوع از توان مختلط خواهيم بود.

يك سيستم فاز شكسته (تپ ـ وسط) 240 ولت متناوب، وقتي كه به صورت فازورها روي صفحه مختلط رسم شود، مي تواند كاملاً در طول محور حقيقي وجود داشته باشد. در واقع، اين كمبود قابليت توان مختلط است كه توانايي يك سيستم تغذيه را براي توليد يك ميدان دوار مغناطيسي تضعيف مي كند و اين ميدان دوار مغناطيسي است كه موجب گردش موثر موتورها مي شود. چنين برقي (فاز شكسته) براي گرمايش خوب است، اما مثلاً براي گرداندن يك هوا ساز خيلي بهتر است تا از توان مختلط استفاده كنيم.

چگونه تغذيه سه فاز را امتحان كنيم

يك تغذيه سه فاز الكتريكي شامل سه هادي فعال و يك زمين مي شود.
اگر كه تغذيه الكتريكي يك موتور القايي سه فاز بين پارامترهاي معيني نباشد، نمي تواند به درستي كار كند. اين پارامترهاي نوعي مانند مقابل اند: 208 يا 415 ولت بين فازها، 120 يا 240 ولت بين هر فاز و زمين، خطاي ولتاژ كمتر از 12 درصد مقادير نامي و اختلاف ولتاژ هر فاز كمتر از 5 درصد فاز ديگر.

در يك مدار موتور القايي سه فاز نوعي، يك مكان مناسب براي آزمايش در طرف خط راه انداز مستقيم موتور است.

چگونه دستگاه ها ي سه فاز را امتحان كنيم

دستگاه هاي سه فاز نظير پمپ ها، كمپرسورها، و ... بايستي فازهايشان به ترتيب درستي وصل شود تا از خرابي آنها جلوگيري شود. اين دستگاه ها عموماً هنگامي كه به اشتباه وصل شوند جريان كمتري را مي كشند و مي توانند به آساني توسط يك آمپروب (گيره روي آمپر متر) براي ميزان جرياني كه از شبكه مي كشند امتحان شوند.
براي مثال آزمايش يك هوا ساز كه داراي يك كمپرسور است، مي توان فهميد كه اگر اين وسيله به صورت غلطي به برق سه فاز متصل شود، جريان بسيار كمي را خواهد كشيد و بنابراين جاي هر كدام از دو سيم برق را مي توان براي تغيير فازها عوض كرد.

موتورهاي جيبي كوچكي وجود دارند كه از جهت چرخش آنها مي توان براي تشخيص توالي فازها استفاده كرد. اين موتورها گران هستند. يك جايگزين ارزا نتر استفاده از سه لامپ نئون و ديدن اينكه توالي فاز يا روشن شدن لامپ ها در چه جهتي مي چرخد، است.

موضوعاتي شامل آزمايش مقاومت سيم پيچ موتور و آزمايش مقاومت خطاي زمين بيان شده اند.
براي اطلاعات بيشتر راجع به مدارات سه فاز كليد واژه زير را مشاهده كنيد:

ترانسفورماتورهاي ستاره مثلث

پريزهاي الكتريكي سه فاز

برق سه فاز را مي توان با استفاده از يك پريز سه فاز يا با سه تايي كردن، تغذيه كرد. اغلب پريزها، پريزهاي دوتايي اند. حفره هاي بالايي و پاييني را مي توان در صورت تمايل از هم جدا كرد و براي مثال با مدار شكن هاي مجزايي با يك نول مشترك تغذيه شوند. اين كار را معمولاً در آشپزخانه ها انجام مي دهند كه در آنها احتمالاً يك بار زياد روي هر دو پريز اعمال مي شود. در اين صورت يك مدار شكن دو قطب تريپ (قطع كننده) مورد نياز است.

ايده دو برابر كردن را مي توان به سه برابر كردن گسترش داد، تا اينكه سه پريز دوگانه را بتوان با يك نول مشترك از يك منبع سه فاز تغذيه كرد. عموماً يك مدار شكن سه قطب تريپ عمومي 15 ميلي آمپر براي تغذيه چنين پريزي به كار مي رود. اين امر بارهاي سه فاز تكي را قادر مي سازد تا به صورت يك توالي فازي تغذيه شوند.
مثالي از اين بار يك لامپ با سه حباب است. براي داشتن عملكردي بدون چشمك زني، سه حباب هر كدام با يك دوشاخه جدا نصب مي شوند و با اختلاف فاز 120 درجه اي نسبت به هم از يك پريز سه تايي راه اندازي مي شوند. بالاي پريزها همان گونه كه در شكل نشان داده شده، لامپ هاي نئون قرار داده شده تا توالي فاز را در بارهاي سه تايي كه توالي صحيح فازها مورد نياز است نشان دهد.

اصول عملكرد اسيلوسكوپ

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:48:00 +0000

اصول عملكرد اسيلوسكوپ

مقدمه

اسيلوسكوپ در حقيقت رسامهاي بسيار سريع هستند كه سيگنال ورودي را در برابر زمان يا در برابر سيگنال ديگر نمايش مي‌‌دهند. قلم اين رسام يك لكه نوراني است كه در اثر برخورد يك باريكه الكترون به پرده‌اي فلوئورسان بوجود مي‌آيد.

به علت لختي بسيار كم باريكه الكترون مي‌‌توان اين باريكه را براي دنبال كردن تغييرات لحظه‌اي (ولتاژهايي كه بسيار سريع تغيير مي‌كنند، يا فركانسهاي بسيار بالا) بكار برد. اسيلوسكوپ بر اساس ولتاژ كار مي‌‌كند. البته به كمك مبدلها (ترانزيستورها) مي‌‌توان جريان الكتريكي و كميتهاي ديگر فيزيكي و مكانيكي را به ولتاژ تبديل كرد.

قسمتهاي مختلف اسيلوسكوپ

لامپ پرتو كاتدي

اسيلوسكوپ از يك لامپ پرتو كاتدي كه قلب دستگاه است و تعدادي مدار براي كار كردن لامپ پرتو كاتدي تشكيل شده است. قسمتهاي مختلف لامپ پرتو كاتدي عبارتند از:

تفنگ الكتروني :

تفنگ الكتروني باريكه متمركزي ازالكترونهارا بوجود مي‌‌آورد كه شتاب زيادي كسب كرده‌اند. اين باريكه الكترون با انرژي كافي به صفحه فلوئورسان برخورد مي‌كند و بر روي آن يك لكه نوراني توليد مي‌‌كند. تفنگ الكتروني از رشته گرمكن ، كاتد ، شبكه آند پيش شتاب دهنده ، آند كانوني كننده و آند شتاب دهنده تشكيل شده است.

الكترونها از كاتدي كه بطور غير مستقيم گرم مي‌شود، گسيل مي‌‌شوند. اين الكترونها از روزنه كوچكي در شبكه كنترل مي‌‌گردند. شبكه كنترل معمولا يك استوانه هم محور با لامپ است و داراي سوراخي است كه در مركز آن قرار دارد. الكترونهاي گسيل شده از كاتد كه از روزنه مي‌‌گذرند (به دليل پتانسيل مثبت زيادي كه به آندهاي پيش شتاب دهنده و شتاب دهنده اعمال مي‌‌شود)، شتاب مي‌‌گيرند. باريكه الكتروني را آند كانوني كننده ، كانوني مي‌‌كند.
صفحات انحراف دهنده :

صفحات انحراف دهنده شامل دو دسته صفحه است. صفحات انحراف قائم كه بطور افقي نسب مي‌شوند و يك ميدان الكتريكي در صفحه قائم ايجاد مي‌‌كنند و صفحات y ناميده مي‌‌شوند. صفحات انحراف افقي بطور قائم نصب مي‌شوند و انحراف افقي ايجاد مي‌‌كنند و صفحات x ناميده مي‌‌شوند. فاصله صفحات به اندازه كافي زياد است كه باريكه بتواند بدون برخورد با آنها عبور كند.
صفحه فلوئورسان :

جنس اين پرده كه در داخل لامپ پرتو كاتدي قرار دارد، از جنس فسفر است. اين ماده داراي اين خاصيت است كه انرژي جنبشي الكترونهاي برخورد كننده را جذب مي‌‌كند و آنها را به صورت يك لكه نوراني ظاهر مي‌سازد. قسمتهاي ديگر لامپ پرتو كاتدي شامل پوشش شيشه‌اي ، پايه كه از طريق آن اتصالات برقرار مي‌‌شود، است.

مولد مبناي زمان

اسيلوسكوپها بيشتر براي اندازه گيري و نمايش كميات وابسته به زمان بكار مي‌‌روند. براي اين كار لازم است كه لكه نوراني لامپ روي پرده با سرعت ثابت از چپ به راست حركت كند. بدين منظور يك ولتاژ مثبت به صفحات انحراف افقي اعمال مي‌‌شود. مداري كه اين ولتاژ مثبت را توليد مي‌‌كند، مولد مبناي زمان يا مولد رويش ناميده مي‌‌شود.

مدارهاي اصلي اسيلوسكوپ

سيستم انحراف قائم

چون سيگنالها براي ايجاد انحراف قابل اندازه گيري بر روي صفحه لامپ به اندازه كافي قوي نيستند، لذا معمولا تقويت قائم لازم است. هنگام اندازه گيري سيگنالهاي با ولتاژ بالا بايد آنها را تضعيف كرد تا در محدوده تقويت كننده‌هاي قائم قرار گيرند. خروجي تقويت كننده قائم ، از طريق انتخاب همزماني در وضعيت داخلي، به تقويت كننده همزمان نيز اعمال مي‌‌شود.

سيستم انحراف افقي

صفحات انحراف افقي را ولتاژ رويش كه مولد مبناي زمان توليد مي‌‌كند، تغذيه مي‌كند. اين سيگنال از طريق يك تقويت كننده اعمال مي‌‌شود، ولي اگر دامنه سيگنالها به اندازه كافي باشد، مي‌‌توان آن را مستقيما اعمال كرد. هنگامي ‌كه به سيستم انحراف افقي ، سيگنال خارجي اعمال مي‌‌شود، باز هم از طرق تقويت كننده افقي و كليد انتخاب رويش در وضعيت خارجي اعمال خواهد شد. اگر كليد انتخاب رويش در وضعيت داخلي باشد، تقويت كننده افقي ، سيگنال ورودي خود را از مولد رويش دندانه‌داري كه با تقويت كننده همزمان راه اندازي مي‌‌شود، مي‌‌گيرد.

همزماني

هر نوع رويشي كه بكار مي‌‌رود، بايد با سيگنال مورد بررسي همزمان باشد. تا يك تصوير بي حركت بوجود آيد. براي اين كار بايد فركانس سيگنال مبناي زمان مقسوم عليه‌اي از فركانس سيگنال مورد بررسي باشد.

مواد محو كننده

در طي زمان رويش ، ولتاژ دندانه‌دار رويش اعمال شده به صفحات x ، لكه نوراني را بر يك خط افقي از چپ به راست روي صفحه لامپ حركت مي‌دهد. اگر سرعت حركت كم باشد، يك لكه ديده مي‌‌شود و اگر سرعت زياد باشد، لكه به صورت يك خط ديده مي‌‌شود. در سرعتهاي خيلي زياد ، ضخامت خط كم شده و تار به نظر مي‌‌رسد و يا حتي ديده نمي‌‌شود.

كنترل وضعيت

وسيله‌اي براي كنترل حركت مسير باريكه بر روي صفحه لازم است. با اين كار شكل موج ظاهر شده بر روي صفحه را مي‌‌توان بالا يا پائين يا به چپ يا راست حركت داد. اين كار را مي‌‌توان با اعمال يك ولتاژ كوچك سيستم داخلي (كه مستقل است) به صفحات انحراف دهنده انجام داد. اين ولتاژ را مي‌‌توان با يك پتانسيومتر تغيير داد.

كنترل كانوني بودن

الكترود كانوني كننده مثل يك عدسي با فاصله كانوني تغيير مي‌‌كند. اين تغيير با تغيير پتانسيل آند كانوني كننده صورت مي‌‌گيرد.

كنترل شدت

شدت باريكه با پتانسيومتر كنترل كننده شدت كه پتانسيل شبكه را نسبت به كاتد تغيير مي‌‌دهد، تنظيم مي‌‌شود.

مدار كاليبره سازي

در اسيلوسكوپهاي آزمايشگاهي معمولا يك ولتاژ پايدار داخلي توليد مي‌‌شود كه دامنه مشخصي دارد. اين ولتاژ كه براي كاليبره سازي مورد استفاده قرار مي‌گيرد، معمولا يك موج مربعي است.

شبكه موبايل چگونه كار مي كند؟

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:48:00 +0000

شبكه موبايل چگونه كار مي كند؟

مقايسه شبكه تلفن ثابت و شبكه موبايل

در تلفن ثابت "هويت " مشترك مشخص است ِ از كجا؟ از آنجايي كه مخابرات با كشيدن دو رشته سيم مسي تا در منزل يا محل كار و دادن بوق اين كار براي مشترك كرده است.پس مرحله اول در شبكه مخابرات "هويت" يا شناسايي معتبر بودن مشترك است .
"مكان" مشترك نيز دقيقا مشخص است و اين ديگر نياز به توضيح ندارد يعني سوييچ هنگامي كه كسي با اين مشترك كار دارد راحت آن را پيدا كرده و به آن زنگ مي زند. قسمت بعدي " محل ثبت charging" است يعني مشترك هرچقدر با تلفن خود به ديگران زنگ بزند هزينه آن در كجا ثبت مي شود؟ جواب مشخص است - در سوييچي كه به آن متصل است .
قسمت بعدي " ارائه سرويسهاي جانبي " است مثل نمايشگر شماره تلفن و انتقال مكالمه و ... كه اين هم در سوييچي كه تلفن به آن متصل شده است انجام مي گيرد.
پس به طور خلاصه شبكه تلفن ثابت مشخصات زير را دارا مي باشد:
1- هويت يا شتاسايي مشترك
2- مكان مشخص جهت تماس گرفته شدن با آن
3- محل ثبت charging
4- ارائه سرويسهاي جانبي

در شبكه موبايل ما يك وسيله به نام گوشي موبايل داريم كه بدون سيم است و از لحاظ فيزيكي به جايي متصل نيست و هرلحظه مكان خود را تغيير مي دهد و ممكن در يك روز در نقاط مختلف كشور (و حتي جهان) حركت كند.
حالا سوال اين است كه چگونه بايد جهار مشخصه بالا را براي آن پياده كنيم ؟
قبل از هر چيز ذكر اين مورد ضروري است كه گوشي موبايل با روش بدون سيم (wireless) از طريق امواج الكترو مغناطيسي با آنتي كه به آن BTS گفته مي شود(در آينده مفصل در باره آن صحبت خواهيم كرد) ارتباط دارد و از طريق آن به شبكه موبايل وصل مي شود(به جاي دو رشته سيم مسي).
1- تعيين هويت:
در موبايل به علت تغيير مكان مشترك (مستقل از مكان بودن) نياز به مركزي داريم كه اطلاعات تمام مشتركين يك كشور و يا يك شركت ارائه دهنده سرويس موبايل در آن ثبت شود تا هر وقت شبكه نياز داشت در اختيار شبكه قرار گيرد(اين كار در تلفن ثابت در همان مركز سرويس دهنده به شما انجام مي گيرد) به اين مركز HLR گفته مي شود(Home Location Register) اين مركزها به صورت متمركز در يك يا بعضا در نقاط محدودي از يك كشور ايجاد مي شود.
و براي اينكه يك مشترك امكان استفاده از شبكه را داشته باشد به مشترك كارتي به نام SIM (Subscriber Identity Module) كارت داده مي شود كه اين كارت وسيله شناسايي مشترك در شبكه است - پس اگر SIM كارت در گوشي موبايل قرا رگيرد و تعاريف مخصوص آن در HLR ثبت گردد مشترك مي تواند هر كجا از كشور كه برود امكان تماس گرفتن و يا تماس گرفته شدن را دارا مي باشد.
2- مكان مشترك در شبكه موبايل
هنگامي كه يك مشترك در شبكه حركت مي كند با تكنيكهايي كه در آينده در باره آن صحبت خواهيم كرد آخرين مكان آن در HLR ثبت مي شود بنابرابن هر كس بخواهد به يك موبايل زنگ بزند آخرين مكان آن از HLR پرسيده مي شود و بعد به موبايل زنگ مي خورد.
3- ثبت charging
ثبت مقدار هزينه مكالمه موبايل در آخرين سوييچي كه به موبايل سرويس مي دهد انجام مي گيرد .
مثلا مشتركي از تهران به سمت مازندران رفته و از آنجا به مشهد مي رود ودر طي مسير چندين بار به نقاط مختلف تماس گرفته است هنگامي كه در محدوده تهران بوده در سوييچهاي تهران charging ثبت شده و در ملزندران در سوييچ مازندران و در مشهد هم در سوييچ مشهد ثبت مي شود.
در آخر كليه هزينه مكالمات از سراسر كشور به مركزي در تهران كه مركز صورتحساب است ارسال مي شود و بعداز جمع بندي و محاسبه براي مشترك صورتحساب ارسال مي شود(در تلفن ثابت تمام هزينه هاي مكالمه در مركز سرويس دهنده ثبت مي شود)
4- ارئه سرويسهاي جانبي
اين سرويسها توسط آخرين سوييچ سرويس دهنده به موبايل از طريق HLR سوال مي شود كه چه سرويسهايي بايد در اختيار مشترك گذاشته شود مثل انتفال مكالمه - انتظار مكالمه - نمايشگر شماره و .. و سپس آن سرويس ها توسط آخرين سوييچ سرويس دهنده در اختيار مشترك قرار مي گيرد.(در تلفن ثابت همان سوييچ محلي كه تلفن به آن وصل اشت اين كار را انجام مي دهد).

انتقال برق بدون سيم از سطح ماه

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:45:00 +0000

انتقال برق بدون سيم از سطح ماه

يكي از ايده هاي جديد توليد انرژي، انتقال انرژي خورشيدي از سطح ماه بصورت بي سيم است. اصول اوليه اين طرح توسط دكتر ديويد كريسول (Dr. David Criswell) محقق دانشگاه هوستون تگزاس و مديرمؤسسه Space Systems Operations ارائه شده است. بر اساس اين طرح، ابتدا مجموعه اي بسيار وسيع از سلولهاي خورشيدي بر سطح ماه (كه هميشه به طرف زمين است) قرار داده ميشوند تا نور خورشيد را به انرژي الكتريكي تبديل كنند. سپس انرژي الكتريكي حاصله به يك فرستنده مايكروويو ارسال ميشود تا به امواج راديويي در فركانس 2.5 گيگاهرتز تبديل شده و از آنجا بوسيله آنتنهاي با پهناي بيم (beam) بسيار باريك بطرف زمين ارسال گردد. در سطح زمين اين امواج الكترومغناطيسي پر قدرت بوسيله آرايه هاي بسيار بزرگ (very large array) از آنتنهاي مايكروويو دريافت شده و دوباره به انرژي الكتريكي تبدِل ميشوند. همچنين بخشي از اين امواج توسط ماهواره هاي مخصوصي كه در اطراف كره زمين قرار خواهند گرفت به نقاط ديگر كره زمين كه در ديد مستقيم ماه نمي باشند منعكس ميشوند.
در واقع تبديل انرژي الكتريكي به امواج الكترومغناطيسي اين امكان را ميدهد تا انرژي بصورت بي سيم از يك نقطه به نقطه ديگر منتقل شود و در نقطه مقابل پس از دريافت امواج الكترومغناطيسي با انجام عمل عكس، انرژي ااكتريكي مجدداً توليد گردد (به اين روش اصطلاحاً power beaming ميگويند). تقريباً اساس تمام سيستمهاي انتقال برق بدون سيم بر همين پايه استوار است. البته واضح است كه بازدهي چنين سيستمهايي در مقايسه با انتقال برق در خطوط برق بسيار پايين است چون مقدار زيادي از انرژي در تبديل برق به امواج الكترومغناطيسي و بالعكس تلف ميشود و بعلاوه مقداري ازانرژي موجود در امواج نيز در فرايند تشعشع وانتقال در محيط (اتمسفرزمين) به هدر خواهد رفت. بااين وجود، دكتر كريسول در مقالات مختلفي كه ارائه كرده ( منجمله مقاله 1 و مقاله 2) بصورت تحليلي به اين مسائل اشاره كرده و با محاسبات مختلف ادعا نموده است كه ميزان انرژي توليد شده با احتساب تمام اين تلفات و مخارجي كه صرف ساخت و نصب تجهيزات خواهد شد باز مقرون به صرفه خواهد بود و تنها به كسري از يك سنت براي توليد يك كيلو وات بر ساعت برق خواهد رسيد. البته دانشمندان ناسا نيز ايده هاي مشابهي مثل قرار دادن مجموعه اي از سلولهاي خورشيدي و يا حتي صرفاً صفحه هاي منعكس كننده نور در مدار كره زمين ارائه كرده اند كه بحث بر سر اينكه كدام روش مناسبتر است هنوز ادامه دارد.

از تكنولوژي تلفن همراه غفلت كرديم؛ ارتباطات باند وسيع را دريابي

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:44:00 +0000

از تكنولوژي تلفن همراه غفلت كرديم؛ ارتباطات باند وسيع را دريابيم

با همگاني شدن استفاده از سرويس‌هاي مخابراتي، آنچه كه از اهميت بالايي برخوردار شده است، دسترسي همگاني به سرويس‌هاي " باند وسيع " است. در نوشتار حاضر، مفهوم " باند وسيع " ، مسائل مرتبط با آن و تكنولوژي‌هايي را كه دسترسي به پهناي باند زياد را ممكن مي‌سازند، مرور مي‌كنيم. در انتها نيز دربارة نحوة برخورد كشور ما با مسألة " باند وسيع " تحليلي ارائه خواهيم داد:

مفهوم " باند وسيع " broadband
پويايي بازار مخابراتي، نيازمند وجود تنوع در سرويس‌هاي مخابراتي و نيز حضور ارائه‌كنندگان گوناگون براي افزايش كيفيت و كاهش قيمت اين سرويس‌ها است. چنين وضعيتي وقتي فراهم مي‌شود كه زيرساخت مخابراتي قادر به حمل ترافيك‌هاي با پهناي باند زياد باشد. اين مسأله در سال‌هاي اخير منجر به ظهور مفهوم " باند وسيع " در ادبيات مخابراتي شده است.

واژة " باند وسيع " به اتصالات اينترنتي " هميشه‌متصل " گفته مي‌شود كه پهناي باندي بيش از اتصالات تلفني ( dial up ) در اختيار كاربر مي‌گذارند و از طريق آنها، سرويس‌ها و كاربردهاي روز ارتباطي با حداقل اتلاف وقت به كاربر ارائه مي‌شود.

توصيه‌نامة شمارة I.113 ‌ اتحادية جهاني مخابرات، سرعت‌هاي انتقال سريع‌تر از 1،5 مگابيت‌برثانيه را " باند وسيع " مي‌نامد. برخي كارشناسان، سرعت‌هاي بيش از 256 كيلوبيت‌برثانيه را " باند وسيع " مي‌دانند. از آنجا كه تكنولوژي‌هاي ارائة پهناي باند وسيع در حال توسعه و پيشرفت مداوم هستند، حد نهايي اين تعريف دائماً در حال تغيير است.

ارتباطات " باند وسيع " ، جهش بزرگ آينده
ارتباطات باند وسيع، با روندي كه در رشد آنها مشاهده مي‌شود، رؤياي همگرايي سرويس‌هاي پخش تلويزيوني، تلفن ثابت، اينترنت و تلفن همراه را محقق مي‌سازند. پيش‌بيني مي‌شود كه با همگاني شدن ارتباطات باند وسيع، موج جديدي در توسعة بازارهاي مخابراتي ايجاد شود؛ بر اساس برآوردها، بازار مخابراتي، صرفنظر از جهش‌هايي كه در بازه‌هاي زماني كوتاه‌مدت به وقوع مي‌پيوندد، به يك رشد ثابت رسيده است. عاملي كه م نجر به جهش بزرگ در اين روند مي‌شود (از همان نوعي كه ظهور پديدة تلفن همراه و اينترنت به وجود آورد)، ارتباطات باند وسيع است.

وضعيت جهاني ارتباطات " باند وسيع "
در ابتداي سال 2003، در حاليكه تعداد كاربران تلفن ثابت در جهان، 1،13 ميليارد نفر و تعداد كاربران تلفن همراه 1،16 ميليارد نفر بوده است، تعداد كاربران "باند وسيع"، فقط 63 ميليون نفر بوده است.

از بين تكنولوژي‌هاي "باند وسيع"، خطوط DSL ‌ همچنان بيشترين استفاده كننده را دارد. بعد از آن، به ترتيب مودم‌هاي كابلي، شبكه‌‌هاي محلي ( LAN )، دسترسي بدون‌سيم ثابت ( FWA )، شبكه‌‌هاي محلي بدون‌سيم ( WLAN ) و تكنولوژي‌هاي ماهواره‌اي قرار دارند. 98 درصد اتصالات "باند وسيع" به صورت سيمي انجام مي‌شود؛ در اين اتصالات سيمي، نقش عمده بر عهدة خطوط DSL ‌ و مودم‌هاي كابلي است. در آمريكاي شمالي اكثر كاربران "باند وسيع" از مودم‌هاي كابلي و در مقياس جهاني، بيشتر آنها از خطوط DSL ‌استفاده مي‌كنند. در حال حاضر، از لحاظ تعداد كاربران اتصالات "باند وسيع"، كشور كره با ضريب نفوذ 93 درصد در ردة اول قرار دارد. در ساير كشورها نيز موج استفاده از سرويس‌هاي "باند وسيع" در حال وقوع است. بر اساس گزارش‌ها، رشد اين روند در كشور چين بيش از ساير كشورها مشاهده مي‌شود.

انواع مختلف دسترسي "باند وسيع"

1-زوج‌سيم مسي
زوج‌سيم مسي قديمي‌ترين تكنولوژي انتقال اطلاعات است. در مقايسه با ساير تكنولوژي‌هاي انتقال اطلاعات سيمي، اين تكنولوژي داراي كمترين پهناي باند است. براي استفادة بهينه از پهناي باند زوج‌سيم مسي، روش‌هاي‌ جديد كدينگ مطرح شده است؛ اين روش‌ها با نام كلي DSL ‌ شناخته مي‌شوند. البته، در استفاده از اين خطوط، فقط 40 درصد مشتركان متصل به يك مركز سوئيچ قابل تجهيز به اين نوع تكنولوژي هستند.

علاوه ‌بر آن، در حال حاضر، انواع مختلفي از خطوط DSL مورد استفاده قرار مي‌گيرند كه هركدام توانايي‌ها و محدوديت‌هاي خاص خود را دارند. براي كاربرهاي خانگي، نوع خاصي از DSL با نام " DSL نامتقارن " ارائه مي‌شود كه يك سرويس بهينه‌شده براي اين كاربران است. " DSL نامتقارن " توانايي ارائة پهناي باند 8 مگابيت‌برثانيه را از شبكه به مشترك و پهناي باند 1 مگابيت‌برثانيه را از مشترك به شبكه دارد. براي شركت‌هاي كوچك و متوسط، " DSL متقارن " به‌كار مي‌رود كه پهناي باندي در حدود 2 مگابيت‌برثانيه را براي هر دو جهت مشترك به شبكه و بالعكس ارائه مي‌كند.

2- كابل هم‌محور
اولين كاربرد گستردة كابل‌هاي هم‌محور ( coaxial )، در ارائة سرويس‌هاي تلويزيون كابلي بوده است. به دليل اينكه اين تكنولوژي اساساً و از ابتدا براي ارائة سرويس‌هاي تلويزيون آنالوگ به كار مي‌رفته است، قابليت انتقال دوطرفة اطلاعات را ندارد.

در مقايسه با تكنولوژي فيبرهاي نوري، كابل هم‌محور هيچگونه مزيتي ندارد؛ ولي چون براي تحقق شبكة تلويزيون كابلي، سرمايه‌گذاري زيادي انجام شده است و كابل‌كشي مجدد هم سرمايه و وقت زيادي را مي‌طلبد، ارائه‌دهندگان خدمات مخابراتي ترجيح مي‌دهند كه از همان شبكة كابلي استفاده كنند؛ به اين منظور، بايد تغييراتي در سيستم‌هاي انتهايي داد تا براي انتقال دوطرفة اطلاعات قابل استفاده باشند. اين روند به طور جدي در كشور ايالات متحده در حال پيگيري است. البته در كشور ما استفادة قابل توجهي از كابل هم‌محور صورت نگرفته است و طبعاً چنين مشكلاتي هم وجود ندارد.

3- فيبر نوري
در ميان كلية تكنولوژي‌هاي انتقال اطلاعات، فيبر نوري داراي بيشترين پهناي باند است. با پيشرفت تكنولوژي‌هاي فيبر نوري، روي هر طول موج فيبر نوري مي‌توان داده‌ها را با سرعت حدود 80 گيگابيت‌برثانيه ارسال كرد. ارسال چندين طول موج روي فيبر با استفاده از تكنولوژي DWDM ‌ نيز دسترسي به پهناي باند در حد چند ترابيت‌برثانيه را ممكن كرده است. به يقين مي‌توان گفت تا مدت‌ها براي انتقال اطلاعات پرسرعت، جايگزيني براي فيبر نوري يافت نخواهد شد.

با توجه به پهناي باند نامحدود فيبر نوري، عامل اصلي در محدود شدن سرعت انتقال در سيستم‌هاي مخابراتي امروزي، محدوديت پهناي باند سيستم‌هاي سوئيچينگ الكترونيكي انتهايي و نيز محدوديت سرعت پردازش پروسسورها است. به همين دليل، انجام پردازش و سوئيچينگ در حوزة نوري، به عنوان مسألة مرزي در اين زمينه مطرح است.

4- نسل سوم شبكه‌هاي مخابرات سيار سلولي
نسل كنوني شبكه‌هاي مخابرات سيار سلولي (نسل 2) قابليت ارسال اطلاعات "باند وسيع" را ندارد. با ظهور شبكه‌هاي سيار سلولي نسل 2،5 ( GPRS )، پهناي باند تا حدودي افزايش يافته است. نسل سوم شبكه‌هاي مخابرات سيار سلولي ، با استفادة بهينه از باند فركانسي، پهناي باند مورد نياز براي بسياري از سرويس‌هاي "باند وسيع" امروزي را فراهم مي‌كند. با استفاده از اين تكنولوژي روياي دسترسي به سرويس‌هاي "باند وسيع" در همه جا و در هر زماني محقق مي‌شود.

5- شبكه‌هاي LMDS
شبكة LMDS يك سيستم مخابراتي "باند وسيع" يك نقطه به چند نقطه است كه در محدودة فركانسي بيش از 20 گيگاهرتز عمل مي‌كند. به دليل ويژگي‌هاي خاص انتشار امواج در اين محدودة فركانسي، محدوة فضايي كه مي‌تواند پوشش دهد، حداكثر تا 10 كيلومتر است. در مسير ارسال سيگنال به سمت مشترك، سيگنال به صورت نقطه به چند نقطه و در مسير دريافت سيگنال از مشترك، سيگنال به صورت نقطه به نقطه ارسال مي‌شود. از اين تكنولوژي مي‌توان به طور مثال در ارتباط دوطرفة ميان شعب يك سازمان استفاده كرد.

6- حلقه‌هاي محلي بدون‌سيم يا WLL

حلقه‌هاي محلي بدون‌سيم يا WLL ، به عنوان جايگزين بخشي از خطوط سيمي شبكة تلفن ثابت يا تمام آن، مشتركين انتهايي شبكة تلفن ثابت را به شبكة سوئيچ متصل مي‌كند. تكنولوژي‌هاي متنوعي براي پياده‌سازي حلقه‌هاي محلي بدون‌سيم مورد استفاده قرار مي‌گيرند؛ بنابراين مشخص كردن يك استاندارد واحد براي اين سيستم‌ها بسيار مشكل به نظر مي‌رسد. در واقع، به دليل تنوع كاربران (مسكوني يا تجاري)، تنوع پراكندگي جمعيت (مناطق شهري يا روستايي)، بايد در انتخاب تكنولوژي تا حدي دست اپراتورها و ارائه‌كنندگان را باز گذاشت. بر اين اساس، حلقه‌هاي محلي بدون‌سيم بر اساس چند تكنولوژي سيستم مخابرات سيار سلولي آنالوگ (مثل AMPS ، NMT و TACS )، سيستم مخابرات سيار سلولي ديجيتال (مثل GSM ، IS-95 و UMTS )، شبكه‌ها و سرويس‌هاي مخابرات شخصي ( PCN/PCS ) و تلفن‌هاي cordless و DECT ‌ قابل پياده‌سازي هستند.

سياست‌گذاري و قانون‌گذاري در حوزة ارتباطات " باند وسيع "
تحقيقات انجام شده در كشورهاي پيشرو در زمينة ارائة ارتباطات "باند وسيع" نشان مي‌د هد كه رشد مناسب ارتباطات "باند وسيع"، نيازمند دخالت‌هاي دولت است. در واقع، واگذاري توسعة اين بخش مخابرات به فرآيند بازار، مناسب تشخيص داده نشده است. از سوي ديگر، دولت با وضع قوانين مناسب مي‌تواند محيط رقابتي سالمي را براي اپراتورها به وجود آورده و فرآيند عرضه و تقاضا را براي رشد بهينة اين بخش كنترل كند. اين قوانين بايد سطح رقابت را در محيط رقابتي به وجودآمده نيز كنترل كنند. تحقيقات نشان مي‌دهد كه حجم عمدة بازار ارتباطات "باند وسيع" در اكثر كشورهاي عضو سازمان توسعة همكاري‌هاي اقتصادي ( OECD )، همچنان در اختيار اپراتور اول (دولتي) بوده است. حجم محدود بازار، نبود پايداري اقتصادي و نيز كاهش اعتماد سرمايه‌گذاري از جمله دلايل اين پديده ذكر مي‌شود.

تحليل و نتيجه‌گيري

كشور ما در زمينة تلفن‌همراه بدون برنامه و استراتژي مشخص گام نهاد. نتيجه آن ش د كه با وجود گذشت حدود 15 سال از ظهور تكنولوژي‌هاي تلفن همراه، تنها يك شركت سازندة تجهيزات تلفن‌همراه در كشور وجود دارد و در ساير زمينه‌هاي مرتبط با اين تكنولوژي، همچون اپراتوري و تحقيقات توسعه‌اي، فاصلة زيادي با ساير كشورها داريم. در ضمن در زمينة حضور در بازارهاي خارجي همچون بازار كشورهاي منطقه هيچ توفيقي به دست نياورده‌ايم.

سرويس‌هاي "باند وسيع" در حال ايجاد موج جديدي در تمامي زمينه‌هاي مخابرات هستند. اين خود بيانگر فرصت‌ها و تهديدهايي براي مخابرات كشور ماست ؛ در بازار جهاني در حال ظهور اين تكنولوژي‌ها مي‌توان با انجام سرمايه‌گذاري و انتخاب استراتژي‌هاي مناسب، داراي مزيت‌هاي نسبي شد و بخشي از بازار را به دست گرفت. به جاي سرمايه‌گذاري در زمينة تكنولوژي‌هاي تلفن همراه، كه به انتهاي عمر توسعة خود نزديك مي‌شود و با توجه به وجود رقباي قدرتمند بين‌المللي امكان حضور چشمگير ما اندك به نظر مي‌رسد، بهتر آن است كه سرمايه‌هاي خود را به سمت تكنولوژي‌هاي "باند وسيع" سوق دهيم. در صورت عدم اتخاذ استراتژي مناسب، در زمينة تكنولوژي‌هاي "باند وسيع" كه بر اساس پيش‌بيني‌ها، بازار متنوع‌تري از تكنولوژي‌ تلفن همراه ايجاد خواهند كرد، در آينده به وضعيتي مشابه وضعيت فعلي‌ تلفن‌همراه دچار مي‌شويم.

علاوه‌بر اين، بايد به مقولة سرويس‌‌دهي نيز توجه كرد؛ تا به‌حال مشكل عمدة پهناي باند، در ترافيك‌هاي بين شهري مطرح مي‌شد. ولي اگر قرار باشد پهناي باند قابل توجهي را تا درب منازل و يا حتي تا ميز شخصي افراد رساند، مسأله حالت متفاوت‌تري به خود مي‌گيرد. اين مسأله به دليل ظهور سرويس‌هاي متنوع جديد است. از جملة اين سرويس‌ها، مي‌توان به تلويزيون‌هاي ديجيتال، پيام‌هاي بازرگاني هدفمند، پزشكي از راه دور، اتوماسيون منزل، كنفرانس ويديويي و رسانه‌هاي متعامل اشاره كرد. بعضي از اين سرويس‌ها هم‌اكنون به صورت خاص مورد استفاده قرار مي‌گيرند؛ ولي وقتي اين سرويس‌ها حالت عمومي پيدا كند، مسألة پهناي باند از اهميت بالايي برخوردار مي‌‌شود. بهترين راه‌حل براي رفع اين مشكل، استفاده از يك ساختار تمام‌فيبر است.

چنين راه حلي براي كشور ما، ممكن است در كوتاه‌مدت و يا حتي ميان‌مدت قابل تحقق نباشد. حتي در بسياري از كشورهاي توسعه‌يافته همچون ايالات متحده و كشورهاي تازه‌توسعه‌يافته همچون كرة جنوبي چنين ساختاري به طور كامل محقق نشده است. روش بهينه براي رسيدن به ساختار تمام‌فيبري كه در بلندمدت محقق خواهد شد، كار كردن با تركيبي از تكنولوژي‌هايي است كه در بالا به آن اشاره شد. قاعدتاً، در انتخاب يك نوع تكنولوژي خاص براي يك مقصد خاص، بايد آينده‌نگري‌هاي لازم براي به حداقل رساندن هزينه‌ها صورت گيرد. در كشور ما نيز همچون بسياري كشورها، سرمايه‌گذاري‌هاي قابل توجهي در بخش سيمي سيستم‌هاي انتقال صورت پذيرفته است. بنابراين، بهترين گزينه براي تحقق شبكة "باند وسيع"، استفاده از تكنولوژي DSL ‌ است. اين سيستم، در محدودة ارتباطات درون‌شهري قابل پياده‌سازي است. براي ارتباطات بين‌شهري، تنها راه حل مناسب استفاده از شبكة فيبر نوري است. شبكة فيبر نوري كشور ما، عليرغم انجام كابل‌كشي كامل در محدوة بين‌شهري به دليل عدم نصب تجهيزات انتهايي، هنوز به طور كامل زير بار نرفته است. به همين دليل است كه رشد ارتباطات DSL ‌ نيز با كندي صورت مي‌گيرد. در واقع، چون زيرساخت بين‌شهري شبكة مخابرات كشور قادر به ارائة پهناي باند كافي براي سرويس‌هاي "باند وسيع" نيست، اين سرويس‌ها، عليرغم ابراز تمايل ارائه‌كنندگان خصوصي براي راه‌اندازي شبكة DSL ، هنوز به مرحلة عام و فراگير نرسيده است.

مآخذ:

• www.iec.org

• www.ieeeusa.org

كلمات اختصاري، به ترتيب ذكرشده در متن

LAN: Local Area Network

FWA: Fixed Wireless Access

WLAN: Wireless LAN

DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing

LMDS: Local Mulipoint Distribution System

WLL: Wireless Local Loop

AMPS: Advanced Mobile Phone System

NMT: Nordic Mobile Telephone

TACS: Total Access Communication Systems

UMTS: Universal Mobile Telecommunication System

PCS: Private Communication Service

PCN: Private Communication Network

DECT: Digital European Cordless Telecommunications

OECD: Organization for Economic Co-operation and Development

نويسنده: عبدالحميد شوري

منبع : فصلنامه طيف برق

انرژي هاي نو: دودكش خورشيدي- راهكاري جديد براي توليد برق از انرژي خورشيدي

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:43:00 +0000

انرژي هاي نو

دودكش خورشيدي- راهكاري جديد براي توليد برق از انرژي خورشيدي

اساساً اگر بخواهيد انرژيهاي تجديد‌پذير از كاربرد وسيعي برخوردار شوند بايد كه تكنولوژي‌هاي ارايه شده ساده و قابل اعتماد بوده و براي كشورهاي كمتر توسعه يافته نيز مشكلات فني به همراه نداشته باشد و بتوان از منابع محدود مواد خام آنها نيز استفاده كرد. در مرحله بعدي نيز بايد به آب زياد نياز نداشته باشد. در همينجا بايد گفت كه تكنولوژي دودكش داراي اين شرايط است. بررسيهاي اقتصادي نشان داده است كه اگر اين نيروگاهها در مقياس بزرگ (بزرگتر يا مساوي 100 مگاوات) ساخته شوند، قيمت برق توليدي آنها قابل مقايسه با برق نيروگاههاي متداول است.

اين موضوع كافي است كه بتوان انرژي خورشيدي را در مقياسهاي بزرگ نيز به خدمت گرفت. بر اين اساس مي‌توان انتظار داشت كه دودكشهاي خورشيدي بتوانند در زمينه توليد برق براي مناطق پرآفتاب نقش مهمي را ايفا كنند.

بايد توجه داشت كه تكنولوژي دودكش خورشيدي در واقع از سه عنصر اصلي تشكيل شده است كه اولي جمع‌‌كننده هوا و عنصر بعدي برج يا همان دودكش و قسمت آخر نيز توربينهاي باد آن است و همه عناصر آن براي قرنها است كه بصورت شناخته شده درآمده‌اند و تركيب آنها نيز براي توليد برق در سال 1931 توسط گونتر مورد بحث قرار گرفته است. در سال 84-1983 نيز نتايج آزمايشات و بحثهاي نمونه‌اي از دودكش خورشيدي كه در منطقه مانزانارس در كشور اسپانيا ساخته شده بود، ارايه شد.

در سال 1990 شلايش و همكاران در مورد قابل تعميم بودن نتايج بدست آمده از اين نمونه دودكش بحثي را ارايه كردند. در سال 1995 شلايش مجدداً اين بحث را مورد بازبيني قرار داد. در ادامه در سال 1997 كريتز طرحي را براي قرار دادن كيسه‌هاي پر از آب در زير سقف جمع‌آوري كننده حرارت ارايه كرد تا از اين طريق انرژي حرارتي ذخيره‌سازي شود. گانون و همكاران در سال 2000 يك تجزيه و تحليل براي سيكل ترموديناميكي ارايه كردند و بعلاوه در سال 2003 نيز مشخصات توربين را مورد تجزيه و تحليل قرار دادند. در همين سال روپريت و همكاران نتايج حاصل از محاسبات ديناميك سيالاتي و نيز طراحي توربين براي يك دوربين خورشيدي 200 مگاواتي را منتشر ساختند. در سال 2003 دوز سانتوز و همكاران تحليلهاي حرارتي و فني حاصل از محاسبات حل شده به كمك كامپيوتر را ارايه كردند.
در حال حاضر در استراليا طرح نيروگاه دودكش خورشيدي با ظرفيت 200 مگاوات در مرحله طراحي و اجرا است http://www.enviromission. Com.au. بايد گفت كه استراليا مكان مناسبي براي اين فناوري است چون شدت تابش خورشيد در اين كشور زياد است. در ثاني زمينهاي صاف و بدون پستي و بلندي در آن زياد است و ديگر اينكه تقاضا براي برق از رشد بالايي برخوردار است ونهايتاً اينكه دولت اين كشور خود را به افزايش استفاده از انرژيهاي تجديد‌پذير ملزم كرده است و از اين رو به 9500 گيگاوات ساعت برق در سال از منابع تجديد پذير جديد نياز دارد.

اصول كار:
هوا در زير يك سقف شفاف كه تشعشع خورشيدي را عبور مي‌دهد، گرم مي‌شود. بايد توجه داشت كه وجود اين سقف و زمين زير آن بعنوان يك كلكتور يا جمع‌كننده خورشيدي عمل مي‌كند. در وسط اين سقف شفاف يك دودكش يا برج عمودي وجود دارد كه هواي زيادي از پايين آن وارد مي‌شود. بايد محل اتصال سقف شفاف و اين برج بصورتي باشد كه منفذي نداشته باشد و اصطلاحاً «هوا بند» شده باشد. بر همگان روشن است كه هواي گرم چون سبكتر از هواي سرد است به سمت بالاي برج حركت مي‌كند.

اين حركت باعث ايجاد مكش در پايين برج مي‌شود تا هواي گرم بيشتري را به درون بكشد و هواي سرد پيراموني به زير سقف شفاف وارد شود. براي اينكه بتوان اين فناوري را بصورت 24 ساعته مورد استفاده قرارداد مي‌توان از لوله‌ها يا كيسه‌هاي پرشده از آب در زير سقف استفاده كرد. اين موضوع بسيار ساده انجام مي‌شود يعني در طول روز آب حرارت را جذب كرده وگرم مي‌شود و در طول شب اين حرارت را آزاد مي‌كند. قابل ذكر است كه بايد اين لوله‌ها را فقط براي يكبار با آب پر كرده و به آب اضافي نيازي نيست.

بنابراين اساس كار بدين صورت است كه تشعشع خورشيدي در اين برج باعث ايجاد يك مكش به سمت بالا مي‌شود كه انرژي حاصل از اين مكش توسط چند مرحله توربين تعبيه شده در برج به انرژي مكانيكي تبديل شده و سپس به برق تبديل مي‌شود.

توان خروجي:
به زبان ساده مي‌توان توان خروجي برجهاي خورشيدي را بصورت حاصل‌ضرب انرژي خورشيدي ورودي (Qsolar) در راندمان مربوط به جمع‌‌كننده، برج و توربين بيان كرد:
در ادامه سعي مي‌شود پارامترهاي قابل محاسبه مشخص شوند ودر اين راستا بايد گفت كه Qsolar را مي‌توان بصورت حاصلضرب تشعشع افقي (Gh) درمساحت كلكتور (Acoll) نوشت.

:
بر اساس اين نمايش ساده شده در بين پارامترهاي دخيل در دودكش خورشيدي، مهمترين عامل در راندمان برج، ارتفاع آن است. مثلاً براي برجي به ارتفاع 1000 متر اختلاف بين محاسبات دقيق و محاسبه تقريبي ارايه شده، قابل صرفنظر كردن است.

در يك دودكش خورشيدي چند مگاواتي، كلكتور باعث مي‌شود كه دماي هوا بين 35-30 درجه سانتيگراد افزايش يابد و اين به معني سرعتي معادل m/sec15 است كه باعث حركت شتابدار هوا نخواهد شد و بنابراين براي انجام عمليات تعمير و نگهداري مي‌توان براحتي وارد آن شد و ريسك سرعت بالاي هوا وجود ندارد.

توربين‌ها:
با بكارگيري توربينها، انرژي موجود در جريان هوا به انرژي مكانيكي دوراني تبديل مي‌شود. توربينهاي موجود در دودكش خورشيدي شبيه توربينهاي بادي نيستند و بيشتر شبيه توربينهاي نيروگاههاي برقابي هستند كه با استفاده از توربينهاي محفظه‌دار، فشار استاتيك را به انرژي دوراني تبديل مي‌كنند

سرعت هوا در قبل و بعد از توربين تقريباً يكسان است.. توان قابل حصول در اين سيستم متناسب با حاصلضرب جريان حجم هوا در واحد زمان و اختلاف فشار در توربين است. از نقطه نظر بهره‌وري بيشتر از انرژي، هدف سيستم كنترل توربين بحداكثر رساندن اين حاصلضرب در تمام شرايط عملياتي است.

مدل آزمايشي:
براي ساخت يك مدل ازمايشي، تحقيقات تئوريك مفصلي انجام شده كه آزمايشات تونل باد وسيعي را بهمراه داشت و نهايتاً در سال 1981 منجر به ساخت واحدي با توان توليد 50 كيلووات برق در منطقه مانزانارس (Manzanares) در 150 كيلومتري جنوب مادريد در كشور اسپانيا شد و اين واحد از كمك مالي وزارت تحقيق و فناوري آلمان برخوردار بود.

منبع: سايت توانير

در ضمن مي‌توان اينگونه طرحها را با استفاده از اعتبارات تعيين شده در معاهده كيوتو كه اصطلاحاً CDM
(Clean Development Mechanism) خوانده مي‌شوند و حتي اعتبارات ديگر سازمانهاي بين‌المللي پيگيري كرد چون بسياري از سازمانها و كشورها حاضرند جهت استفاده از نتايج و نيز توسعه اينگونه فناوريها،‌كمكهايي را به كشورهاي داوطلب اعطا كنند. يكي از بهترين روشها جهت حصول به اين هدف، استفاده از انرژيهاي تجديد‌پذير است و در اين راستا براي كشورهاي در حال توسعه ميتوان فناوري «دودكش خورشيدي» را معرفي كرد. اين معرفي از آن جهت است كه قسمت عمده كار با نيروي نسبتاً غيرماهر قابل انجام است و اين سيستم قادر است بدون نياز به تعمير و نگهداري خاص براي مدت مديدي برق توليد كند و مناسب براي كشورهايي است كه ميزان تابش خورشيد در آنها زياد است. بعلاوه نبايد رشد بالاي تقاضا براي برق در كشوري مانند ايران را نيز از ياد برد.نبايد از نظر دور داشت كه با افزايش قيمت سوختهاي فسيلي معادلات به نفع فناوريهاي مرتبط با انرژيهاي تجديد‌پذير تغيير خواهد كرد. در ثاني در كشورهايي كه دستمزد نيروي كار پايين است، هزينه توليد برق با اين روش كاهش خواهد يافت چون تقريباً نيمي از هزينه ساخت يك چنين نيروگاهي مربوط به هزينه ساخت كلكتور مي‌شود كه با كارگران ارزان و نسبتاً غيرماهر مي‌توان براحتي آن را ساخت.

نتيجه‌گيري:
با توجه به اجرايي شدن معاهده زيست‌محيطي كيوتو پس از پيوستن روسيه و عضويت ايران در اين معاهده، بنظر مي‌رسد كه بايد به دنبال راههايي جهت كاستن از ميزان انتشار گازهاي گلخانه‌اي بود.جهت اطلاع بيشتر در جدول 2 اندازه‌هاي مختلف فناوري دودكش خورشيدي براي ظرفيتهاي مختلف توليد برق ذكر شده است.هر چند در ابتدا ساخت برجهاي مرتفع كاري سخت بنظر مي‌رسد ولي نبايد از نظر دور ساخت كه برج مرتفع شهر تورنتو كانادا در حال حاضر داراي 600 متر ارتفاع است و ژاپنيها در نظر دارند آسمانخراشهايي با ارتفاع 2000 متر در مناطقي بسازند كه امكان زمين لرزه آنها نيز زياد است و نهايتاً آنكه ساخت برج ميلاد در كشورمان ايران نيز تاييدي بر اين مدعاست كه امروزه ساخت يك چنين سازه‌هايي دور از دسترسي نيست و ضمناً ما در ساخت سازه‌ سدهاي آبي نشان داده‌ايم كه براحتي مي‌توانيم سازه‌هاي عظيم بتني را برپا سازيم.تمامي نتايج بدست آمده بيانگر آن بوده است كه اين فناوري از قابليت كافي جهت استفاده در مقياسهاي بزرگتر را دارا است. بر پايه اين نتايج يك سري تحقيقات توسط موسسات و دانشگاههاي مختلف انجام شد تا وضعيت آن را شبيه سازي و مدلسازي كند تا بتوان نتايج اين سيستم در مقياس بزرگتر را پيشگويي كرده و قابل بررسي كرد.

تحولات آينده:
همانطور كه در ابتداي مقاله اشاره شد در آينده نزديك قرار است يك نيروگاه دودكش خورشيدي با ظرفيت 200 مگاوات در استراليا ساخته شود كه ارتفاع برج آن 1000 متر خواهد بود. بر اساس اطلاعات بدست آمده كشور آفريقاي جنوبي نيز در نظر دارد با كمك سازمانهاي بين‌المللي و نيز نهادهاي سازمان ملل متحد يك نيروگاه با برجي به ارتفاع 1500 متر احداث كند تا از آن براي رفع كمبود برق خود استفاده كند. در اين ارتباط بايد متذكر شد كه دولت هند نيز براي اجراي اين طرح در ايالت گجرات اعلام آمادگي كرده است.يكي از مطالب قابل توجه در راهبري اين مدل آزمايشي آن بود كه اسپانيايي‌ها در زير قسمت كلكتور اقدام به كشاورزي كردند تا اين امكان را نيز در طرح خود مورد بررسي قرار دهند و اصطلاحاً از زمين بصورت بهينه استفاده كنند. نتيجه اين قسمت از تحقيق آن بود كه توانستند گياه مورد نظر خود را پرورش دهند و تاثير آن را بر رطوبت هواي زير سقف و ديگر پارامترهاي مربوطه مورد ارزيابي قرار دهند.مدل ساخته شده در اسپانيا در سال 1982 تكميل گشت و هدف اصلي از ساخت آن نيز گردآوري اطلاعات بود. بين اواسط 1986 تا اوايل 1989 اين واحد بطور مرتب هر روز مورد استفاده قرار گرفت و برق توليدي آن نيز به شبكه برق سراسري متصل شد. طي اين دوره 32 ماهه اين واحد بصورت كاملاً اتوماتيك راهبري شد. در سال 1987 در اين منطقه حدود 3067 ساعت با شدت تابش w/m2 150 وجود داشته است.در عوض لايه‌هاي پلاستيكي را بايد درون يك قاب قرار داد و وسط آنها نيز اصطلاحاً به سمت زمين شكم مي‌دهد. هرچند هزينه اوليه سرمايه‌گذاري ورقه‌هاي پلاستيكي كمتر است ولي در مانزانارس با گذشت زمان اين لايه‌ها شكننده شدند و آسيب ديدند. البته با پيشرفت در ساخت لايه‌هاي مقاوم در برابر دما و اشعه ماوراء بنفش مي‌توان به استفاده از پلاستيكها نيز اميداور بود.پوشش سقف قسمت كلكتور نه تنها بايد شفاف يا حداقل نيمه شفاف باشد بلكه بايد محكم بوده و از قيمت قابل قبولي برخوردار باشد. براي اين پوشش نوعي از ورقه‌هاي پلاستيكي و نيز شيشه‌ مورد توجه قرار گرفتند تا مشخص شود در درازمدت كداميك از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادي دارد. بايد توجه داشت كه شيشه مي‌تواند ساليان سال در مقابل طوفان و باد مقاومت كرده وآسيب نبيند و در مقابل بارانهاي فصلي نيز نوعي خاصيت خود تميز كنندگي بروز مي‌دهد.هدف از اين طرح تحقيقاتي، تطبيق، اندازه‌گيري محلي، مقايسه پارامترهاي تئوريك و عملي و بررسي تاثير اجزاء مختلف دودكش خورشيدي بر راندمان و نيز توان توليدي اين فناوري تحت شرايط واقعي و نيز شرايط خاص آب و هوايي بود.در شب زماني‌كه هواي داخل كلكتور شروع به سرد شدن مي‌كند، آب داخل لوله‌ها نيز حرارت ذخيره شده در طول روز را آزاد مي‌كند. ذخيره حرارت به كمك آب بسيار موثرتر از ذخيره در خاك به تنهايي است چون همانطور كه مي‌دانيد انتقال حرارت بين لوله و آب بسيار بيشتر از انتقال حرارت بين سطح خاك و لايه‌هاي زيرين است و اين از آن بابت است كه ظرفيت حرارتي آب پنج برابر ظرفيت حرارتي خاك است.

برج:
برج به خودي خودنقش موتور حرارتي نيروگاه را بازي مي‌كند و همانند يك لوله تحت فشار است كه به دليل دارا بودن نسبت مناسب سطح به حجم از اتلاف اصطكاكي كمي برخوردار است. در اين برج سرعت مكش به سمت بالاي هوا تقريباً متناسب با افزايش دماي هوا (ΔT) در كلكتور و ارتفاع برج است.مشخص شد كه توان توليد برق يك دودكش خورشيدي متناسب با حجم حاصل از ارتفاع برج و سطح كلكتور است يعني مي‌توان با يك برج بلند و سطح كم و يا يك برج كوتاه با سطح وسيع به يك ميزان برق توليد كرد. البته اگر اتلاف اصطكاكي وارد معادلات شود ديگر موضوع فوق صادق نيست. با اين وجود تا زماني كه قطر كلكتور بيش از حد زياد نشود مي‌توان از قاعده سرانگشتي فوق استفاده كرد.

كلكتور:
هواي گرم مورد نياز براي دودكش خورشيدي توسط پديده گلخانه‌اي در يك محوطه‌اي كه با پلاستيك يا شيشه پوشانده شده و حدوداً چند متري از زمين فاصله دارد، ايجاد مي‌شود. البته با نزديك شدن به پايه برج، ارتفاع ناحيه پوشانده شده نيز افزايش مي‌يابد تا تغيير مسير حركت جريان هوا بصورت عمودي با كمترين اصطكاك انجام پذيرد. اين پوشش باعث مي‌شود كه امواج تشعشع خورشيد وارد شده و تشعشعهاي با طول موج بالا مجدداً از زمين گرم بازتاب كند. زمين زير اين سقف شيشه‌اي يا پلاستيكي، گرم شده و حرارت خود را به هوايي كه از بيرون وارد اين ناحيه شده است و به سمت برج حركت مي‌كند، پس مي‌دهد.

ذخيره‌سازي:
اگر به يك ظرفيت اضافي براي ذخيره‌سازي حرارت نياز باشد، مي‌توان از لوله‌هاي سياه رنگ كه با آب پر شده‌اند و بر روي زمين در داخل كلكتور قرار داده شده‌‌اند، بهره جست. اين لوله‌ها را بايد فقط يكبار با آب پر كرده و دو طرف آنها را بست و بنابراين تبخير نيز رخ نخواهد داد. حجم آب درون لوله‌ها بنحوي انتخاب مي‌شود كه بسته به توان خروجي نيروگاه لايه‌اي با ضخامت 20-5 سانتيمتري تشكيل شود.با دقت در معادلات (1)، (2) و (3) مي‌توان دريافت كه توان خروجي يك دودكش خورشيدي متناسب باسطح كلكتور و ارتفاع برج است.بر اساس تخمين Boussinesq حداكثر سرعت قابل دسترسي براي جريان جابجايي آزاد بصورت زير است:
كه دراين فرمول ΔT همان افزايش دما بين محيط و خروجي كلكتور (ورودي دودكش) است. معادل زير بيانگر راندمان برج و پارامترهاي موثر در آن استدر عمل افت فشار استاتيك وديناميك ناشي از توربين است. در حالتي كه توربين وجود نداشته باشد مي‌توان به حداكثر سرعت جريان دست يافت و تمام اختلاف فشار موجود به انرژي سينتيك تبديل مي‌شود:مي‌توان بين توان موجود دراين جريان و اختلاف فشار كل و جريان حجمي هوا وقتي كه ΔPs=0، رابطه‌اي نوشت:
راندمان برج را بصورت زير بيان مي‌كنند:بر اين اساس با افزايش ارتفاع برج، ΔPtot افزايش خواهد يافت.
البته اين اختلاف فشار را مي‌توان (با فرض قابل صرفنظر كردن اتلافهاي اصطكاكي) به اختلاف استاتيك و ديناميك تقسيم كرد:
قابل ذكر است كه اختلاف فشار استاتيك در توربين افت مي‌كند و اختلاف فشار ديناميك بيانگر انرژي سينتيك جريان هوا است.

بررسي كاربرد سيستم اطلاعات جغرافيايي (جي.‌آي.‌اس.)

noreply@blogger.com (مجتبی ستوده) — Sat, 12 Apr 2008 14:41:00 +0000

بررسي كاربرد سيستم اطلاعات جغرافيايي (جي.‌آي.‌اس.) GIS

نويسنده :مهري صديقي

عضو هيئت علمي مركز اطلاعات و مدارك علمي ايران

چكيده
پيچيدگي، تنوع وحجم انبوه اطلاعات جغرافيايي ازيك سو و توانايي‌هاي رايانه درعرصه اطلاعات ازسوي ديگر، فلسفه وجودي سيستم‌‌هاي اطلاعات جغرافيايي(جي‌آي‌اس) را تبيين مي‌كند.
ازآنجاكه بخش عمده اطلاعات علوم زمين موجود در پايگاه‌هاي مركز اطلاعات و مدارك علمي ايران، شامل اطلاعات مكاني وتشريحي است، مناسب ورود به سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي مي‌باشد و مي‌توان اين اطلاعات را آماده استفاده در اين سيستم‌ها نمود. پژوهش حاضر با اين ديدگاه و با هدف بررسي كاربرد جي‌آي‌اس در ساماندهي مدارك علوم زمين موجود در مركز انجام شده است. در راستاي رسيدن به اين هدف، پس ازگردآوري كليه اطلاعات توصيفي و مكاني مورد نياز مرتبط با علوم زمين از پايگاه‌هاي مركز،كار تفكيك،كنترل، دسته‌بندي وكدگذاري آن‌ها براي ورود به سيستم اطلاعات جغرافيايي انجام شد. به منظور ايجاد پايگاهي از اطلاعات فوق، با مجموعه داده‌ها، لايه‌هاي اطلاعاتي مربوطه تشكيل شد و به منظور نمايش، تشريح و انجام تحليل‌هاي لازم بر روي داده‌ها، مورد استفاده واقع گرديد.
بدين وسيله علاوه بر دسترسي صحيح و سريع به داده‌هاي مورد نياز در يك حجم وسيع، امكان ارائه و به تصويركشيدن اطلاعات مكاني و موضوعي در قالب نقشه، جدول و نمودار، ويرايش و بهنگام نمودن داده‌ها ونيز امكان استفاده از داده‌هاي موجود در جهت اهداف مختلف و براساس نيازهاي گوناگون كاربران فراهم مي‌گردد. همچنين زمينه‌اي براي شناساندن و معرفي قابليت‌ها و پتانسيل‌هاي متعدد و در عين حال، تشخيص خلأ‌هاي مطالعاتي مناطق مختلف جغرافيايي ايجاد خواهد شد. نهايتاً به‌منظور تعميم كاربرد اين سيستم در ارتباط با ديگر اطلاعات موجود در پايگاه‌هاي مركز (كه به نحوي با موقعيت مكاني در ارتباط‌اند)، مدلي از فرايند انجام اين طرح ارائه شده است.

كليدواژه‌ها: سيستم اطلاعات جغرافيايي (جي‌آي‌اس) / پايگاه‌هاي اطلاعاتي/ اطلاعات توصيفي / اطلاعات مكاني

مقدمه
(جي‌آي‌اس) يك سيستم اطلاعاتي است كه پردازش آن بر روي اطلاعات مكان مرجع يا اطلاعات جغرافيايي است و به كسب اطلاعات در رابطه با پديده‌هايي مي‌پردازد كه به‌نحوي با موقعيت مكاني در ارتباط‌اند. به‌كارگيري اين ابزار با امكان استفاده در شبكه‌هاي اطلاع‌رساني جهاني، يكي از زمينه‌هاي مناسب و مساعد در جهت معرفي توان‌ها و استعدادهاي كشور در سطح جهاني است.گسترش روزافزون شبكه كاربران اين سيستم‌ها از جمله نكات اساسي است كه مي تواند به قابليت‌ها و توانايي‌هاي اين سيستم بيفزايد.
در حال حاضر از اين سيستم‌ها بسته به نيازهاي هر منطقه يا كشور در بخش‌هاي مختلف (مانند مطالعات زيست‌محيطي، برنامه‌ريزي شهري و شهرداري، خدمات ايمني شهري، مديريت حمل و نقل و ترافيك شهري، تهيه نقشه‌هاي پايه، مديريت كاربري اراضي، خدمات بانكي، خدمات پستي، مطالعات جمعيتي و مديريت تأسيسات شهري مثل برق، آب،گاز، و..) استفاده مي‌شود و با گذشت زمان و توسعه سيستم‌ها، كاربرد جي‌آي‌اس به كليه بخش‌هاي مرتبط با زمين گسترش يافته است.
مطالعه حاضر نيز با در نظرگرفتن مسائل فوق درصدد است ضمن معرفي بخشي از توان‌ها و مزاياي اين سيستم در دسترسي سريع به اطلاعات، تحليل اطلاعات به طور يكجا و با هم، بهنگام‌سازي، دقت و سرعت بالاي عمل، و ....، كاربرد و نحوه استفاده از آن را در ارتباط با مجموعه اطلاعات علوم زمين موجود در پايگاه‌هاي اطلاعاتي مركز اطلاعات و مدارك علمي ايران مورد بررسي قرار دهد و ارزيابي نمايد.

تاريخچه ايجاد جي‌آي‌اس (مروري بر مطالعات انجام شده)
اولين نمونه از يك جي‌آي‌اس ملّي، جي‌آي‌اس كانادا[2] است كه از اواخر1960 به اين طرف ‌به صورت پيوسته مورد استفاده قرار گرفته است. در دهه‌هاي 1970 و1980 ميلادي پيشرفت‌هاي قابل ملاحظه‌اي در فناوري جي‌آي‌اس به وجود آمد، به طوري كه عبارت «سيستم اطلاعات جغرافيايي» در مورد مجموعه ابزارهايي براي تحليل و نمايش نقشه‌ها و ادغام فنون و شيوه‌هاي آماري و نقشه‌اي و كاربرد فراگيرتر آن، بويژه براي تحليل تأثيرات وخط مشي‌هاي دولتي به كارگرفته شد. در حالي‌كه سابقه فناوري جي‌آي‌اس دركشورهاي غربي ازجمله كانادا وآمريكا به بيش از40 سال مي‌رسد، فناوري جي‌آي‌اس در اغلب كشورهاي جهان سوم بسيار جوان مي‌باشد. از ويژگي‌هاي جي‌آي‌اس در كشورهاي غربي هماهنگي بين فناوري و آموزش وكاربرد آن است، درحالي كه دركشورهاي جهان سوم، ورود فناوري قبل از آموزش و مهارت‌اندوزي مربوط به آن صورت مي‌گيرد.
در ايران، اولين مركزي كه به طور رسمي استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي را در كشور آغاز كرد سازمان نقشه‌برداري كشور بود كه در سال 1369 براساس مصوبه مجلس شوراي اسلامي، عهده‌دار طرح به كارگيري اين سيستم شد. اين سازمان در حال حاضر مشغول تهيه نقشه‌هاي توپوگرافي 1:25000 از عكس‌هاي هوايي با مقياس 1:40000 مي‌باشد و اين فرصتي است براي تبديل اين نقشه‌ها به ساختارهاي رقومي و تأسيس پايگاه توپوگرافي ملي[3] كه نيازهاي كاربران را در زمينه جي‌آي‌اس برآورده مي‌كند.
در همين راستا «شوراي ملي كاربران سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي»[4] به منظور سياست‌گذاري، برنامه‌ريزي و هماهنگ‌سازي فعاليت‌ها در زمينه جي‌آي‌اس، تحليل نيازمندي‌ها و همچنين بهره‌برداري شايسته از كليه ظرفيت‌هاي علمي، فني و نيروي انساني در راستاي ايجاد و به كار‌گيري جي‌آي‌اس و با توجه به وظايف سازمان نقشه‌برداري كشور در خصوص تدوين و ايجاد سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي ملي، در دي ماه 1372 تأسيس گرديده است.
فعاليت‌هاي اجرايي پروژه ايجاد سيستم اطلاعات جغرافيايي در وزارت صنايع و معادن، از فروردين 1371 آغاز گرديد و هم‌اكنون از اين سيستم به طور گسترده در ارتباط با فعاليت‌هاي آن استفاده مي‌گردد.
از ديگر مؤسساتي كه در زمينه اين سيستم فعاليت مي‌كنند مي‌توان شهرداري تهران، وزارت مسكن و شهرسازي، وزارت جهاد كشاورزي، مؤسسه بين‌المللي زلزله‌شناسي و مهندسي زلزله، و سازمان جنگل‌ها و مراتع را نام برد. در دانشگاه‌هاي كشور تاكنون از اين سيستم، چنان كه بايد، به عنوان يك فناوري با قابليت بسيار بالا براي در اختيار قراردادن طراحي پروژه‌ها و كاربرد آن در رشته‌هاي مختلف استفاده نگرديده است.
در زير به نتايج برخي از مطالعات انجام شده در اين زمينه اشاره مي‌گردد:
«پرهيزكار» (1376) در پايان‌نامه دكتري خود با عنوان «ارائه الگوي مناسب مكان‌گزيني مراكز خدمات شهري با تحقيق در مدل‌ها و جي‌آي‌اس شهري» مشخص نموده است كه جي‌آي‌اس، توانمندي‌ها و قابليت‌هاي فوق‌العاده‌اي در جمع‌آوري، ذخيره، بازيابي، به روزكردن، كنترل، ادغام، تحليل، مدلسازي و نمايش داده‌هاي جغرافيايي به صور گوناگون دارد و مي‌تواند متغيرهاي كمي و كيفي متعدد و با ابعاد گسترده را در تصميم‌گيري‌ها و مديريت شهري دخالت دهد.
«علي گلي» (1378) در تحقيقي ديگر با عنوان «طراحي سيستم اطلاعات منطقه‌اي با به كارگيري سيستم اطلاعات جغرافيايي در محيط شبكه اطلاع‌رساني جهاني»، بدين نتيجه رسيده است كه بهره‌گيري از داده‌هاي فناوري‌هاي جديد مانند سنجش از دور، سيستم اطلاعات جغرافيايي و سيستم موقعيت‌يابي جهاني در سيستم اطلاعات منطقه‌اي، بستر و زمينه مناسب‌تري را در جهت شناسايي مشكلات و توان‌هاي مناطق فراهم مي‌آورد.
«بهبودي» (1380) در پايان‌نامه خودكه با طرح مسئله «كاربرد جي‌آي‌اس در تحليل شهرهاي باستاني» تدوين شده است، به بررسي مباني نظري سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي و جنبه‌هاي كاربردي اين فناوري در باستان‌شناسي مي‌پردازد و نهايتاً با در نظرگرفتن توانايي و قابليت‌هاي جي‌آي‌اس كه در محيط نرم‌افزارهاي «آرك اينفو»[5]، «آرك ويو»[6] و «آيديريسي دبليو»[7] مهيا بوده است، ويژگي‌‌هاي طبيعي و جزئيات ساختماني محوطه باستاني بسطام را مورد تجزيه و تحليل قرار مي‌دهد و سپس به صورت سه بعدي به معرض نمايش در مي‌آورد.
«رنجبران» (1380) در پايان‌نامه خود با هدف «ارائه يك ساختار مناسب براي پشتيباني در تصميم‌گيري و برنامه‌ريزي شهر» ضمن مقايسه سيستم‌هاي اطلاعاتي به صورت ريشه‌اي، توانايي‌هاي جي‌آي‌اس را به عنوان سيستم فضايي پشتيبان تصميم‌گيري مشخص نموده است.

تعاريف جي‌آي‌اس GIS
از ابتداي شكل‌گيري سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي، با توجه به گستردگي اطلاعات و تنوع كاربردهاي آن در رشته‌هاي مختلف، تعاريف متفاوتي از اين سيستم‌ها ارائه شده است كه به نمونه‌هايي از آن‌ها اشاره مي‌گردد:
- سيستم اطلاعات جغرافيايي، مجموعه‌اي از ابزار قدرتمند براي ذخيره و بازيابي اطلاعات در آينده، تبديل و نمايش داده‌هاي فضايي از جهان واقعي است (بارو، 1986).
- سيستم اطلاعات جغرافيايي يك سيستم سخت‌افزاري و نرم‌افزاري رايانه‌اي است كه به منظور دسترسي، نگهداري و استفاده از داده‌هاي كارتوگرافي طراحي گرديده است (تاملين،1990).
- سيستم اطلاعات جغرافيايي، سيستمي است براساس رايانه براي جمع‌آوري، ذخيره‌سازي، كنترل، بازيابي، به روزكردن، ادغام، پردازش، تحليل، مدلسازي و نمايش داده‌هاي جغرافيايي به صور گوناگون (پرهيزكار، 1376).
- سيستم اطلاعات جغرافيايي يك سيستم پايگاه داده‌ها داراي مشخصات فضايي (x,y) است و مجموعه‌اي از روش‌ها براي پاسخگويي به سؤالات در آن قابل اجرا مي‌باشد (عليمحمدي، 1376).
- سيستم اطلاعات جغرافيايي، يك سيستم مديريت پايگاه اطلاعات براي واردكردن، ذخيره، بازيافت، تحليل و نمايش اطلاعات فضايي (بعد مكاني) مي باشد (بنياد ملي علوم).

عناصراصلي تشكيل دهنده سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي GIS
جي‌آي‌اس بر روي هرمي با چهار طبقه زيربنايي ساخته شده است:
- سخت‌افزار: با توجه به مرحله‌اي كه مطالعات در آن قرار دارد، كاربران مي‌توانند از سخت‌افزارهاي موجود در دسته‌بندي زير استفاده نمايند:
٭ سخت‌افزارهاي مرتبط با ورود اطلاعات (صفحه كليد، رقومي‌كننده، اسكنر، و ...)،
٭ سخت افزارهاي مرتبط با مديريت اطلاعات (سخت‌افزارهاي جانبي رايانه‌ها مانند ماوس، ...)،
٭ سخت‌افزارهاي مرتبط با خروج نتايج (چاپگرها، رسام‌ها، و ...).
- نرم افزار: براي راه اندازي جي‌آي‌اس برنامه رايانه‌اي لازم است. از معروف‌ترين آن‌ها مي‌توان به «آرك اينفو»، «آرك ويو»، «اسپانز[8]»، «مپ اينفو[9]» اشاره نمود كه داراي توابع عملياتي متعدد در جهت تجزيه و تحليل مسائل و محاسبات آماري هستند و عمدتاً توسط شركت‌هاي بزرگ رايانه‌اي توليد مي‌گردند. هر يك از اين نرم‌افزارها براي مطالعات خاصي برنامه‌ريزي شده و داراي محدوديت‌ها و محاسن خاص خود مي‌باشند. در اين پژوهش از دو نمونه از نرم‌افزارهاي رايج اين سيستم (يعني‌«آرك اينفو» و «آرك ويو» استفاده شده است.
- اطلاعات: بدون اطلاعات نه هدفي وجود دارد و نه پيشنهادي. تمركز توجه روي اطلاعات است. در واقع اكثر فعاليت‌ها براي اطلاعات انجام مي‌شود، زيرا اطلاعات قلب جي‌آي‌اس را تشكيل مي‌دهد. كيفيت اطلاعات يكي از مهم‌ترين موضوعات قابل توجه و اساسي مي‌باشد. كيفيت اطلاعات در ارتباط مستقيم با دقت، صراحت، مباني علمي، تركيب اطلاعات، و تحليل و مدلسازي است.
- سازمان و نيروي انساني: مهم‌ترين بخش تشكيل‌دهنده جي‌آي‌اس مي‌باشد، زيرا سازمان و نيروي انساني است كه عمليات جي‌آي‌اس را كنترل مي‌كند. سخت‌افزارها و نرم‌افزارهاي بسيار قوي جي‌آي‌اس بدون پشتيباتي كادر متبحر، به كارآيي مناسب نخواهند رسيد. براي اجراي موفق سيستم، سازماندهي نيروهاي متخصص و كارآمد كه در جهت اجرا، بهينه نمودن و نهايتاً راهبري سيستم‌ها نقش‌هاي گوناگوني را ايفا مي‌نمايند، الزامي است.

فرآيند تحليل اطلاعات در سيستم اطلاعات جغرافيايي GIS
جي‌آي‌اس يك سيستم رايانه‌اي است كه چهار قابليت اساسي را در رابطه با داده‌هاي زمين مرجع فراهم مي‌آورد.
1. ورودي داده‌ها،
2. مديريت داده‌ها،
3. پردازش و تحليل داده‌ها،
4. خروجي داده‌ها.

شكل زير نحوه ارتباط اين اجزا را در كل سيستم نشان مي‌دهد.

نمايش كلي اجزاي سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي
(مديري، خواجه (1376) .ص44)

كاربردها و توانايي‌هاي سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي GIS
بطور اجمال قابليت‌هاي جي‌آي‌اس نسبت به سيستم‌هاي اطلاعاتي مشابه و روش‌هاي دستي را مي‌توان به شرح زير بيان داشت:
● قابليت جمع‌آوري، ذخيره، بازيابي و تجزيه و تحليل اطلاعات با حجم زياد؛
● قابليت برقراري ارتباط بين اطلاعات جغرافيايي (نقشه) و اطلاعات غيرجغرافيايي(جداول اطلاعاتي) و ايجاد امكانات تجزيه و تحليل اطلاعات جغرافيايي با استفاده از اطلاعات غيرجغرافيايي و بالعكس؛
● توانايي انجام طيف وسيعي از تحليل‌ها مانند: روي هم قراردادن لايه‌ها، پيداكردن اشياي مختلف با استفاده از خاصيت نزديكي آن‌ها به يك شي‌ء خاص، شبيه‌سازي، محاسبه تعداد دفعات وقوع يك حادثه در فاصله مشخص از نقطه يا نقاط معين، و ...؛
● داشتن دقت، كارآيي، سرعت عمل زياد و سهولت در بهنگام‌سازي داده‌ها؛
● توانايي انجام محاسبات آماري مانند محاسبه مساحت و محيط پديده‌هاي مشخص شده؛
● قابليت رديابي و بررسي تغييرات مكان‌هاي جغرافيايي در طول زمان؛
● قابليت استفاده براي مكان‌يابي پروژه‌هاي مختلف.

روش و مدل پژوهش
اين پژوهش از نوع توصيفي ـ تحليلي است و بطور خلاصه شامل مراحل زير مي‌گردد:
1. جمع‌آوري اطلاعات و داده‌هاي مناسب و مورد نياز، شامل اطلاعات توصيفي و اطلاعات مكاني؛
2. پيش‌پردازش اطلاعات؛
3. مديريت داده‌ها و تجزيه و تحليل آن‌ها؛
4. توليد خروجي‌ها.

گردآوري اطلاعات
داده‌هايي كه بايد در يك جي‌آي‌اس وارد شوند دو نوع هستند:
1. داده‌هاي توصيفي كه بيانگر ويژگي‌ها و خصوصيات عوارض هستند،
2. داده‌هاي مكاني كه نشان‌دهنده موقعيت و شكل عوارض مي‌باشند.

1. داده‌هاي توصيفي

در اين پژوهش، با توجه به نوع مدارك مورد بررسي، اطلاعات مورد نياز جهت ورود به سيستم عبارت‌اند از:
شماره مدرك- نويسنده (نام و نام خانوادگي)- موضوع تحقيق- مختصات جغرافيايي- سال انجام تحقيق- دانشگاه يا سازمان انجام‌دهنده تحقيق- كد مدرك.
به منظور دسترسي به اطلاعات فوق، ابتدا با جستجو در پايگاه‌هاي اطلاعاتي مركز، كليه اطلاعات مربوط به علوم زمين (به ترتيب در پايگاه‌هاي اطلاعاتي پايان‌نامه‌هاي فارسي و لاتين، مقالات سمينارها، مقالات مجلات، گزارش، طرح‌هاي پژوهشي، اطلاعات سازمان مديريت، اطلاعات خزر و اطلاعات جديد) مورد بازنگري قرارگرفت.
پس از تفكيك،كنترل و دسته‌بندي مجموعه اطلاعات موجود، مجموعاً تعداد 739 مدرك (شامل464 پايان‌نامه فارسي، 33 پايان‌نامه لاتين، 170 مقاله سمينار، 55 مقاله مجله، 9 طرح پژوهشي، 3 گزارش و 5 مدرك خزر)، براي استخراج اطلاعات و ورود به سيستم، مناسب تشخيص داده شد.
ديگر مدارك علوم زمين موجود، به دلايل زير امكان استفاده و نمايش در سيستم را نداشتند:
1. نبود اطلاعات مكان‌دار در برخي از مدارك،
2. عدم دسترسي به اصل بخش قابل توجهي از مدارك نظير طرح‌هاي تحقيقاتي، گزارش‌ها، اطلاعات خزر، سازمان مديريت، و...،
3. نبود اطلاعات دقيق جغرافيايي (مكاني) در برخي متون،
4. تكراري بودن برخي از مدارك.

2. داده‌هاي مكاني
داده‌هاي مكاني به اطلاعاتي گفته مي‌شود كه درباره مكان، شكل، و روابط ميان عوارض جغرافيايي در سطحي از زمين و بر روي نقشه هستند و معمولاً به صورت مختصات ذخيره مي‌‌گردند. كيفيت اين داده‌ها تأثير بسزايي در تجزيه و تحليل داده‌هاي به كار رفته در تشكيل بانك اطلاعاتي خواهد داشت.
در اين پژوهش، اطلاعات مكاني لازم براي ورود به سيستم عبارت‌اند از:
الف. مختصات (طول و عرض جغرافيايي) مناطق مورد مطالعه (ثبت‌شده در مدارك)، كه توسط صفحه كليد به سيستم منتقل گرديدند؛
ب. نقشه‌هاي جغرافيايي پيوست شده به برخي از مدارك، كه اسكن شدند و توسط يك كد شناسايي10 كاراكتري كه به هر يك از مدارك تخصيص داده شده و با مسيردهي لازم به داده‌هاي توصيفي مربوط به خود، متصل گرديدند؛
ج. لايه‌هاي اطلاعاتي شامل نقشه‌هاي استان‌ها، شهرستان‌ها، شهرها، درياچه‌ها، مراكز استان‌ها و نقشه زمين‌شناسي ايران، كه همگي داراي مقياس 1:250000، و به شكل استاندارد موجود مي‌باشند و مي‌توانند براي اهداف مختلف، مورد استفاده كاربران قرار گيرند. با هماهنگي‌هاي به عمل‌آمده، لايه‌هاي اطلاعاتي فوق از طريق وزارت صنايع و معادن (كه تجارب متعددي در امر جي‌آي‌اس دارد، تهيه گرديده و براي انجام عمليات لازم به سيستم وارد گرديدند.

ايجاد پايگاه اطلاعات توصيفي GIS
در اين پژوهش، به منظور ايجاد پايگاهي از داده‌هاي توصيفي، كليه داده‌هاي موجود (اعم از پايان نامه‌هاي فارسي و لاتين، مقالات سمينارها، مقالات مجلات، گزارش‌ها و ...)، كه در مرحله قبل گزينش و تفكيك شده بودند، به كمك نرم‌افزار «اكسس[10]» به محيط اين نرم‌افزار وارد شد و به فرمت«دي‌بي‌اف[11]» و در قالب 3 گروه جداول[12] ، گزارش‌ها[13] و فرم‌‌ها[14] سازماندهي گرديدند.
همانگونه كه اشاره شد، براي مرتبط ساختن اين داده‌ها با نقشه‌هاي اسكن‌شده آن‌ها، هر يك از داده‌ها در فايل مربوطه مسيردهي شد و با نقشه مربوط به خود مرتبط گرديد. بدين ترتيب در اين پايگاه اطلاعاتي، كاربران مي‌توانند ضمن مشاهده اطلاعات توصيفي مدارك، با كليك‌كردن بر روي شناسه (كد) مورد نظر خود، نقشه‌اي از منطقه مورد مطالعه را نيز دريافت نمايند.

خلاصه اقدامات انجام‌شده به كمك نرم‌افزارهاي موجود
همانگونه كه قبلاً ذكر شد در نخستين مرحله با استفاده از نرم‌افزار «آرك اينفو» 7 لايه اطلاعاتي شامل انواع مدارك مورد مطالعه (يعني پايان‌نامه‌هاي فارسي، پايان‌نامه‌هاي لاتين، مقالات سمينارها، مقالات مجلات، طرح‌هاي پژوهشي، و اطلاعات خزر) ايجاد گرديد. مختصات جغرافيايي مدارك فوق نيز توسط همين نرم‌افزار وارد سيستم گرديد.
مرحله بعد ورود جداول اطلاعاتي مربوط به لايه‌هاي فوق (كه قبلاً با استفاده از نرم‌افزار «اكسس» تهيه شده بود)، به محيط «آرك اينفو» مي‌باشد. نظر به اين كه اطلاعات توصيفي مربوط به اين پژوهش به زبان فارسي مي‌باشند و در نرم‌افزار «آرك اينفو (نگارش 2/3)» براي اطلاعات متني و اتصال آن‌ها به محيط گرافيك به زبان فارسي، تدبيري اتخاذ نشده است، به ناچار اين قسمت از اطلاعات با استفاده از نرم‌افزار «فاكس پرو[15]» ابتدا به زبان فارسي تبديل گرديد و سپس به محيط «آرك اينفو» وارد شد.
با توجه به نوع داده‌هاي مورد بررسي، پايگاه فوق شامل 7 فيلد مي‌باشدكه عبارت‌اند از:
شماره مدرك، نويسنده (نام و نام‌خانوادگي)، موضوع تحقيق، مختصات جغرافيايي، سال انجام تحقيق، دانشگاه يا سازمان انجام‌دهنده تحقيق، كد مدرك.
به استثناي فيلد «مختصات جغرافيايي» كه ورود اطلاعات آن به صورت دستي انجام مي‌گيرد، امكان انجام عمليات بر روي همه فيلدهاي فوق وجود دارد. در حال حاضر با نرم‌افزارهاي موجود، واردكردن مختصات جغرافيايي به صورت مكانيزه ممكن نيست، ولي با برنامه‌نويسي اين امر ميّسرخواهدگرديد.
لايه‌هاي اطلاعاتي پس از انجام سازماندهي‌هاي لازم، به محيط «آرك ويو» منتقل گرديدند. در اين مرحله لايه‌هاي فوق براي تجزيه و تحليل از طريق اجراي عمليات و توابع تحليلي جي‌آي‌اس و نيز براي استخراج جهت كاربردهاي مختلف، آماده مي‌باشند.

توابع تحليلي برروي اطلاعات
اصولاً آنچه يك جي‌آي‌اس را از ديگر سيستم‌هاي اطلاعاتي متمايز مي‌سازد، وجود توابع تحليل مكاني در اين سيستم است. با به كاربردن توابع و اعمال مختلف و منطقي ديگر (مديريت داده‌ها، انتخاب مدل‌هاي مناسب، و...)، پايگاه اطلاعاتي آماده جوابگويي به پرسش‌ها و نيازهاي استفاده‌كنندگان مي‌گردد. اصولاً بعضي توابع تحليلي (نظير ويرايش‌ها، تبديلات هندسي، فرمت، و...) براي ايجاد پايگاه داده‌ها لازم است و داده‌ها را آماده براي تجزيه و تحليل‌هاي كاربردي بعدي مي‌سازد. توابع تحليلي از لحاظ نوع عمليات خاص بر روي انواع مختلف داده‌ها در سه بخش مورد بررسي قرار مي‌گيرند:
1. توابع تحليلي داده‌هاي مكاني،
2. توابع تحليلي داده‌هاي توصيفي،
3. توابع تحليلي داده‌هاي مكاني و توصيفي،
نظر به اينكه خروجي داده‌ها در يك جي‌آي‌اس جداي از نمايش و ذخيره اطلاعات است و نياز به آماده‌سازي‌هاي خاص خود دارد، به اين سه بخش، يك نوع ديگر از توابع به نام «توابع آماده‌سازي داده‌ها براي اخذ خروجي‌هاي مختلف» را اضافه مي‌نمايند. در اين پژوهش به تناسب نوع داده‌هاي مورد بررسي، از برخي از توابع تحليلي استفاده شده است كه در زير شرح داده مي‌شوند.
1. توابع تحليلي برروي داده‌هاي مكاني
اين توابع معمولاً براي انتقال داده‌هاي مكاني، ويرايش آن‌ها و توانايي تبديل ساختار داده‌ها به ساختار مورد استفاده در سيستم به كار مي‌روند. اين توابع اصولاً با داده‌هاي مكاني ارتباط دارند و ممكن است در بعضي موارد به داده‌هاي توصيفي و غيرمكاني نيز رجوع داشته باشند. در جي‌آي‌اس‌هاي مختلف راه‌هاي فراهم كردن اين توابع متفاوت است، ولي در تمام آن‌ها توانايي تبديل ساختار داده‌هاي اصلي به ساختار داده‌هاي مورد استفاده در سيستم و ويرايش آن فايل‌ها و امكان ايجاد ارتباط (فرمت‌هاي ورودي و خروجي) با ساير جي‌آي‌اس‌ها وجود دارد.
2. توابع تحليلي بر روي داده‌هاي توصيفي
اين گروه از توابع به منظور ويرايش و بررسي و تجزيه و تحليل داده‌هاي توصيفي و غيرمكاني مورد استفاده قرار مي‌گيرند. بسياري از تجزيه و تحليل‌ها را مي‌توان به كمك اين توابع با سرعت بالايي انجام داد. برخي از اين دسته توابع عبارت‌اند از:
2-1. توابع ويرايش داده‌هاي توصيفي: اين توابع امكان مي‌دهند كه مشخصات توصيفي را بازيابي و بررسي كنيم و تغيير دهيم. اضافه كردن آيتم‌ها و ركوردهاي جداول يا اضافه كردن جداول تشريحي جديد يا اتصال فايل‌ها به وسيله فرامين مختلف، در سيستم‌هاي نرم‌افزاري قابل اجرا خواهند بود. اتصال فايل‌ها[16] از قابليت‌هاي مهم اين توابع است.
2-2. توابع پرسشي در مورد اطلاعات توصيفي: اين توابع، اطلاعات موجود در پايگاه داده‌هاي توصيفي را به وسيله فرد استفاده كننده براساس شرايط انتخاب شده، بازيابي مي‌كنند. جستجوهاي انتخابي را مي‌توان در يك تا چند لايه از اطلاعات انجام داد و نتايج، به صورت گزارشي از جداول باشدكه اين جداول را مي‌توان ذخيره كرد و بعداً مورد استفاده قرار داد.
دو نوع كلي جستجو به وسيله جي‌آي‌اس صورت مي‌گيرد كه عبارت‌اند از جستجوي مكاني و جستجوي غيرمكاني. جستجوهاي غيرمكاني، سؤالاتي در مورد توصيف‌هاي عوارض به شمار مي‌آيند. مثلاً اين سؤال كه «تعداد پايان‌نامه‌هاي مرتبط با موضوع پترولوژي چقدراست؟» يك جستجوي غيرمكاني است؛ زيرا نه سؤال و نه جواب، مستلزم تحليل مؤلفه مكاني داده‌ها نيستند. اين جستجو به تنهايي به وسيله نرم‌افزار پايگاه داده‌ها انجام مي‌گيرد. در مقابل، اين سؤال كه «نحوه توزيع مكاني پايان‌نامه‌هاي پترولوژي در سطح كشور چگونه است؟»، چون نيازمند اطلاعاتي درباره مكان است يك جستجوي مكاني به شمار مي‌آيد (شكل شماره 1).

شكل شماره 1. توزيع مكاني (منطقه تحقيق) پايان‌نامه‌هاي پترولوژي