Search This Blog

Wednesday, December 29, 2010

زاویه حمله القایی (Induced Angle of Attack)


می دانید که فشار قسمت پایینی بال هواپیما نسبت به فشار قسمت بالایی آن بیشتر است. این مورد باعث به وجود آمدن پدیده ای به نام فرووزش (downwash) می شود ... .
به دلیل همین اختلاف فشار است که جریان های گردابه ای نوک بال ها از پایین به بالا جریان پیدا می کنند.

آنجایی که نیروی برآ عمود بر جریان گذرنده از زیر بال است و همچنین این جریان به دلیل گردابه ای بودنش کمی به سمت پایین متمایل است، نیروی برا مولفه ای در جهت عقب هواپیما به وجود خواهد آورد. این مورد باعث کاهش نیروی برآ و همچنین ایجاد مقداری نیروی پسا (Drag) می شود.
می دانید که برای ایجاد نیروی برآ یکی از عوامل مهم افزایش زاویه حمله است. این زاویه حمله که باید اضافه شود همان زاویه حمله القایی نامیده می شود.

طرز کار راکت فضایی


مقدمه:
یكی از عجیب ترین كشفیات انسان دسترسی به فضا است كه پیچیدگی و مشكلات خاص خود را دارد. راه یابی به فضا پیچیده است، چرا كه باید با بسیاری از مشكلات روبرو شد. مثلا:
- وجود خلا در فضا
- مشكلات گرما و حرارت
- مشكل ورود مجدد به زمین
- مكانیك مدارها
- ذرات و باقی مانده های فضا
- تابش های كیهانی و خورشیدی
- طراحی امكانات برای ثابت نگه داشتن اشیا در بی وزنی

ولی بزرگترین مشكل ایجاد انرژی لازم برای بالا بردن فضاپیما از زمین است كه برای درك این موضوع باید به بررسی طرز كار موتورهای موشك پرداخت.

در یك دیدگاه ساده، می توان موتورهای موشك را به آسانی و با هزینه ای نسبتا كم طراحی كرد و حتی آن را به پرواز درآورد اما اگر بخواهیم مسئله را در سطح كلان بررسی كنیم با مشكلات و پیچیدگی های بسیاری مواجه هستیم و این موتورهای موشك (و به خصوص سیستم سوخت آن ها) آنقدر پیچیده است كه تا به حال تنها سه كشور توانسته اند با استفاده از این فناوری انسان را در مدار زمین قرار دهند.

در این مقاله ما موتورهای موشك های فضایی را مورد بررسی قرار می دهیم تا با طرز كار و پیچیدگی های آن ها آشنا شویم.

نكات پایه ای:

عموما وقتی كسی درباره موتورها فكر می كند، خود به خود مطالبی درباره چرخش برایش تداعی می شود.برای مثال حركت متناوب پیستون در موتور بنزینی كه انرژی چرخشی برای به حركت در آوردن چرخ ها را تولید می كند. و یا موتور الكتریكی كه با تولید میدان الكتریكی كه با تولید میدان مغناطیسی نیروی چرخشی برای پنكه یا سی دی رام تولید می كنند. موتور بخار هم به طور مشابه كار می كنند.

ولی موتور موشك از لحاظ ساختار متفاوت است. موتور موشك ها موتورهای واكنشی هستند.اساس كار موتور موشك برپایه ی قانون معروف نیوتون است كه می گوید: “برای هر كنش واكنشی وجود دارد به مقدار مساوی ولی درجهت مخالف آن”. موتور موشك نیز جرم را در یك جهت پرتاب می كند و از واكنش آن در جهت مخالف سود می برد.

البته تصور این اصل (پرتاب جرم و سود بردن از واكنش) ممكن است در ابتدا كمی عجیب به نظر بیاید، چرا كه در عمل بسیار متفاوت می نمایاند. انفجار، صدا و فشار چیزهایی است كه در ظاهر باعث حركت موشك می شود و نه “پرتاب جرم”.

بگذارید تا با بیان چند مثال تصویری بهتر از واقعیت را روشن كنم:

● اگر تا به حال با اسلحه ی(به خصوص سایز بزرگ آن) shotgun شلیك كرده باشید، متوجه می شوید كه ضربه ی بسیار قوی ای، با نیروی بسیار زیاد به شانه شما وارد می كند.

یك اسلحه مقدار ۱ انس فلز را به یك جهت و با سرعت ۷۰۰ مایل در ساعت شلیك می كند و در واكنش شما را به عقب حركت می دهد.

● اگر تا به حال شیر آتش نشانی را دیده باشید، متوجه می شوید كه برای نگه داشتن آن باید نیروی بسیار زیادی را صرف كنید (اگر دقت كرده باشید گاهی ۲ یا ۳ آتش نشان یك شیر را نگه می دارند) كه در این جا شیر آتش نشانی مثل موتور موشك عمل می كند.

شیر آتش نشانی، آب را در یك جهت پرتاب میكند و آتش نشان ها از نیرو و وزن خود استفاده می كنند تا در برابر واكنش آن مقاومت كنند. اگر آن ها اجازه بدهند تا شیر رها شود، شیر به این طرف و آن طرف پرتاب می شود.

حال اگر آتش نشان ها روی یك اسكیت برد ایستاده باشند شیر آتش فشانی آن ها را با سرعت زیادی به عقب می راند.

● اگر یك بادكنك را باد كنید و آن را رها كنید، بادكنك به پرواز در می آید، تا وقتی كه هوای داخل آن به طور كامل خالی شود. پس می توان گفت كه شما یكم موتور موشك ساخته اید. در این جا چیزی كه به بیرون پرتاب می شود مولكول های هوای درون بادكنك هستند.

بسیاری از مردم فكر می كنند كه مولكول های هوا اهمیتی ندارند، در حالی كه اینطور نیست. هنگامی كه شما به آن ها اجازه می دهید تا از دریچه بادكنك به بیرون پرتاب شوند، بر اثر واكنش به وجود آمده بادكنك به جهت مخالف پرتاب می شود.

در ادامه برای درك بهتر موضوع، به مثالی دقیق تر اشاره می كنم:

● سناریوی توپ بیسبال در فضا:

شرایط زیر را تصور كنید،

مثلا شما لباس فضانوردان را پوشیده اید و در فضا در كنار فضاپیما معلق مانده اید و چندین توپ بیسبال در دست دارید. حال اگر شما توپ بیسبال را پرتاب كنید، واكنش آن بدن شما را به جهت مخالف توپ حركت می دهد.

سرعت شما پس از پرتاب توپ به وزن توپ و شتاب وارده بستگی دارد. همانطور كه می دانیم حاصلضرب جرم در شتاب برابر نیرو است، یعنی:

F=m.a

همچنین میدانیم كه هر نیرویی كه شما به توپ وارد كنید، توپ نیز نیرویی مساوی ولی در جهت مخالف به بدن شما وارد میكند كه همان واكنش است. پس می توان گفت:

m.a=m.a

حال فرض می كنیم كه توپ بیسبال ۱ كیلو گرم وزن داشته باشد و وزن شما و لباس فضایی هم ۱۰۰ كیلوگرم باشد. پس با این حساب اگر شما توپ بیسبال را با سرعت ۲۱ متر در ساعت پرتاب كنید. یعنی شما با دست خود به یك توپ بیسبال ۱ كیلو گرمی، شتابی وارد كرده اید كه سرعت ۲۱ متر در ساعت گرفته است. واكنش آن روی بدن شما تاثیر می گذارد، ولی وزن بدن شما ۱۰۰ برابر توپ بیسبال است. پس بدن شما با ۱۰۰/۱ سرعت توپ بیسبال (یا ۰.۲۱ متر بر ساعت) به عقب حركت می كند.

حال اگر شما می خواهید از توپ بیسبال خود قدرت بیش تری بگیرید، شما دو انتخاب دارید: افزایش جرم یا افزایش شتاب وارده

شما می توانید یا یك توپ سنگین تر پرتاب كنید و یا اینكه شما می توانید توپ بیسبال را سریع تر پرتاب كنید (شتاب آن را افزایش دهید)، و این دو تنها كارهایی است كه می توانید انجام دهید.

یك موتور موشك نیز به طور كلی جرم را در قالب گازهای پرفشار پرتاب می كند؛ موتور گاز را در یك جهت به بیرون پرتاب می كند تا از واكنش آن در جهت مخالف سود ببرد. این جرم از مقدار سوختی كه در موتور موشك می سوزد بدست می آید.

عملیات سوختن به سوخت شتاب می دهد تا از دهانه خروجی موشك با سرعت زیاد بیرون بیاید.

وقتی سوخت جامد یا مایع می سوزد و به گاز تبدیل می شود، جرم آن تغییر نمی كند بلكه تغییر در حجم آن است. یعنی اگر شما مقدار یك كیلو سوخت مایع موشك را بسوزانید مقدار یك كیلو جرم با حجمی بیشتر، از دهانه خروجی موشك با دمای بالا و سرعت زیاد خارج می شود. عملیات سوختن، جرم را شتاب می دهد.
بیایید تا بیش تر درباره ی نیروی پرتاب بدانیم:

نیروی پرتاب:

قدرت موتور یك موشك را نیروی پرتاب آن می گویند. نیروی پرتاب در آمریكا به صورت
(پوند) ponds of thrust
و در سیستم متریك با واحد نیوتون شناخته شده است (هر ۴.۴۵ نیوتون نیروی پرتاب برابر است با ۱ پوند نیروی پرتاب).

هر یك پوند نیروی پرتاب (۴.۴۵ نیوتون) مقدار نیروی است كه می تواند یك شی ۱ پوندی (۴۵۳.۵۹ گرم) را در حالت ساكن مخالف نیروی جاذبه زمین نگه دارد.

بنابر این در روی زمین شتاب جاذبه ۲۱ متر در ساعت در ثانیه (۳۲ فوت در ثانیه در ثانیه) است.

موتور موشک


دید کلی
دامنه استفاده از راکت‌ها فقط به ارتش و جنگ ختم نمی‌شود، بلکه از آن برای ارسال ماهواره یا سفینه‌های فضانورد و مکتشف نیز استفاده می‌گردد. اولین مورد استفاده نظامی از موشک یا به اصطلاح دیگر راکت مربوط به قرن سیزدهم و در چین بوده است. در این هنگام چینی‌ها از سلاحهائی به نام « تیرهای آتش » برای محاصره و سقوط « قلعه کیفینگ » استفاده کردند. این تیرها در حقیقت راکت‌های سوخت جامد (باروت تفنگ) بودند. ایده طرح و ساخت راکت‌ها از آن زمان به بعد مورد توجه قرار گرفت. بطوری که امروزه راکت‌های سوخت مایع نیز ساخته شده و تکامل بسیاری یافته‌اند.
سیر تحولی رشد
در سال 1285 راکت‌ها در « کولوگن » اروپا مورد استفاده قرار گرفتند و از آن تاریخ تا به حال به عنوان یک اسلحه مورد توجه می‌باشند. از میان جنگهای معروفی که در آنها از راکت به عنوان اسلحه استفاده شد، می‌توان جنگهای « سرنیگاپاتا » در هند و در سالهای 1722 و 1799 جنگهای « بولوگن » ، در سال 1806 جنگ « دانزیگ » و جنگ « کپنهاگ » در 1807 و همچنین حمله انگلیس در « فورت مک هنری » را نام برد.

در طی جنگ جهانی دوم ، چند کشور از جمله ایالات متحده آمریکا با موفقیت از مقرهای پرتاپ چند موشکه استفاده کردند. راکت‌هائی که در جنگ « استالینگراد » توسط شوروی بکار گرفته شدند، در طی جنگ دوم جهانی توسط آمریکا در اختیار شوروی قرار گرفته بودند. راکت‌های سوخت مایع در ایالات متحده توسط پروفسور « رابرت راچ گادارد » ساخته شده و تکامل یافتند. گادارد چندین سال سعی کرد تا ایده‌های خود را به دولت امریکا قبولاند و وسایل مورد نیاز خود را تهیه کرد. گادارد با همکاری « چارلز لیندبرگ » بالاخره توانستند تعدادی راکت سوخت مایع که با بنزین و اکسیژن مایع تغذیه می‌شدند را ساخته و با موفقیت به پرواز در آورند.

تقریبا در همین زمان چند دانشمند آلمانی به رهبری « هرمان اوبرت » بر روی موتورهای سوخت مایع کار می‌کردند. این گروه توسط « ورنهر ون براوف » که بعدها اسیر شده و به امریکا منتقل شد، کمک می‌شدند. ون براون بعدها در امریکا رهبری دانشمندان امریکایی را که بر روی پروژه راکت سوخت مایع کار می‌کردند، بر عهده گرفت. در پایان جنگ جهانی دوم موشک‌های وی _ 2 که توسط براون در آلمان طراحی شده بود، به سمت انگلستان پرتاپ شده و قدرت و کفایت خود را به اثبان رساندند. امروزه انواع مختلف راکت‌ها برای مقاصد گوناگون ساخته و بکار گرفته شده‌اند.
موتور راکت با سوخت مایع
یک موتور موشک که با سوخت مایع کار می‌کند، شامل تزریق کننده ، اتاقک احتراق ، گلوگاه و شیپور می‌باشد. بخش پشتی اتاقک انفجار یا احتراق که محل تزریق سوخت است را اینجکتور یا تزریق کننده می‌نامند. لایه داخلی اتاقک احتراق دارای جداری تو خالی است که گاز خنک کننده‌ای در آن جریان دارد. شیپور در قسمت عقب دارای شکلی همگرا بوده و ایجاد گلو می‌کند و در قسمت جلو شکلی واگرا داشته و تولید دهانه بزرگ خروجی را می‌نماید. در پشت شیپور اتاقک احتراق قرار دارد. معمول‌ترین طرح شیپور ، شیپور دلاوال نام دارد. این نام از اسم دکتر « گوستاو پاتریک دلاواو » یک مهندس سوئدی بود، گرفته شده است.
پمپ مواد سوختی
معمولا پمپ مواد سوختی در هر موتور موشک شامل یک توربین گازی است که دو پمپ سانتریفوژی (گریز از مرکز) که بر روی شافت (محور) همان توربین سوار است را می‌گرداند. جنس توربین گازی و لوله سفید آن از آلیاژ نیکل است که در مقابل حرارت زیاد مقاوم می‌باشد. بدنه پمپ مواد سوختی و پروانه‌های آنها از آلیاژ آلومینیوم ساخته می‌شود تا از وزن آنها کاسته شود. ژنراتور گاز توربو پمپ شبیه به اتاقک احتراق موتور راکت است. سوخت ژنراتور گاز معمولا از منبع اصلی سوخت موشک تامین می‌شود.
سیستم اشتعال در موتورهای سوخت مایع موشک
سیستم اشتعال در راکت‌های سوخت مایع می‌تواند یک سیستم جرقه زنی الکتریکی یا یک سیستم هیپرگولیک باشد. در سیستم الکتریکی ، سوخت و اکسید کننده به صورت پودر به اتاقک احتراق تزریق شده و پس از مخلوط شدن توسط جرقه‌های الکتریکی مشتعل می‌شوند.
اینجکتورها
اینجکتورها در شکلهای مختلف طراحی شده و ساخته می‌شوند. در همه اینجکتورها سوخت و اکسید کننده به هنگام خروج به خوبی و بطور کامل با هم مخلوط می‌شوند. در بعضی از اینجکتورها سوخت و اکسید کننده پس از ورود به اتاقک با هم مخلوط می‌شوند. در این روش ذرات کوچکتر که همان گازهای حاصل از احتراق باشند، تولید می‌شوند. در روش دیگر ، سوخت و مایع اکسید کننده بر روی صفحاتی که در مقابل اینجکتور تعبیه شده‌اند، پاشیده می‌شوند. در این عمل سوخت و ماده اکسید کننده با هم مخلوط شده و مشتعل می‌شوند.
مواد سوختی مایع
مواد سوختی به مجموعه سوخت و ماده اکسید کننده اطلاق می‌شود. برای موتورهای موشک سوخت مایع انواع بسیاری سوخت و اکسید کننده وجود دارد، اما باید توجه داشت که خصوصیات این مواد با هم متفاوتند. از مواد اکسید کننده می‌توان اکسیژن مایع ، فلورین ، پراکسید هیدروژن ، اسید نیتریک سفید دود کننده و کلرین را نام برد. بعضی از ترکیبات سوختی بسیار آتش‌زا هستند. برای مثال اکسید کننده فلورین در ترکیب با آمونیاک ترکیب بسیار قابل احتراقی را تولید می‌کند.
کار با مواد سوختی مایع
تکنسین یا تعمیرکار موشک که مسئول مواد سوختی راکت است، باید بطور کامل با تکنیکهای این موضوع آشنا باشد. وی ابتدا باید با طبیعت این مواد آشنا بوده و ترکیبات و خصوصیات هر کدام را بداند. برای مثال اکسیژن مایع همیشه در دمای کم نگهداری می‌شود و در صورت تماس با ترکیبات آلی و بافتهای زنده بلافاصله آنها را منجمد می‌کند و به همین دلیل هرگز نباید اکسژن مایع با پوست تماس پیدا کند، زیرا در اثر تبخیر شدید و گرفتن مقدار زیادی از دمای پوست باعث صدمه زدن به آن می‌شود.
کاربرد موتورهای راکت
موتورهای راکت در موشک‌های نظامی مانند موشک‌های هوا به هوا (ای ای ام) ، زمین به هوا (اس ای ام) ، هوا به زمین (ای اس ام) ، زمین به زمین (اس اس ام) و غیره استفاده می‌شود. موتورهای راکت که در موشکهای رزمی بکار می‌رود هم از نوع سوخت مایع و هم از نوع سوخت جامد می‌باشد. قدرت این موتورها بین چند صد تا چند میلیون پوند متغیر است.

موشک


مقدمه
موشکهای فضایی مانند موشکهای آتش بازی عمل می‌کنند. سوخت با ماده‌ای به نام اکسنده که حاوی گاز تسریع کننده احتراق یعنی اکسیژن است، ترکیب می‌شود. آنگاه این ترکیب که یک پیشران محسوب می‌شود، می‌سوزد و گازهای داغی را تولید می‌کند، این گازها منبسط شده ، از طریق یک دماغه خارج و باعث می‌شوند موشک به طرف بالا حرکت کند. این واکنش برای اولین بار در قرن هفدهم توسط دانشمند انگلیسی ، اسحاق نیوتن ، در قانون سوم حرکتش بیان شد. او اظهار داشت که برای هر عملی (خروج گازها در اینجا) عکس العملی است مساوی و مخالف جهت آن در اینجا ، حرکت موشک
نیرویی که یک موشک را به طرف جلو حرکت می‌دهد، نیروی پیشران نامیده می‌شود. قدرت نیروی پیشران به سرعت خارج شدن گاز خروجی بستگی دارد. نیروی پیشران به موشک شتاب داده ، باعث افزایش سرعت آن می‌شود. مقدار شتاب نیز بستگی به جرم موشک دارد. هر چه موشک سنگینتر باشد، برای رسیدن به فضا ، به نیروی پیشران بیشتری نیاز است. تا وقتی که موتورهای موشک ، روشن و در حال تولید نیروی پیشران هستند، شتاب فضا پیما نیز هر لحظه زیادتر می‌شود.

موتور موشک یا از پیشران مایع استفاده می‌کند یا جامد ، اما بعضی اوقات ، یک موشک کامل ممکن است. در مراحل مختلف از هر دو نوع پیشران استفاده کند. کارشناسان موشکهایی را پیشنهاد کرده‌اند که از انرژی اتمی به عنوان سوخت استفاده می‌کنند، چرا که آنها از نظر مصرف انرژی بسیار مقرون به صرفه‌اند. اما ترس از خطر استفاده از سوخت اتمی مانع استفاده از این موشکها شده است.
موشکهایی با سوخت پیشران جامد
سوختهای پیشران از یک نوع سوخت و یک اکسنده تشکیل شده‌اند. برای روشن شدن موشک ، کافی است یک جرقه کوچک سوخت پیشران آنرا آتش بزند. سوخت آتش گرفته تا آخرین قطره می‌سوزد. گازهای حاصل از سوخت پیشران را از طریق دماغه انتهایی موشک خارج می‌شوند. اولین موشکها را احتمالا در قرن یازدهم میلادی در کشور چین ساخته‌اند. آنها موشکهایی بودند که از سوخت پیشران جامد استفاده می‌کردند. سوخت موشک یک نوع باروت بود که از مخلوطی از نیترات پتاسیم ، زغال چوب و سولفور تشکیل شده بود.

موشکهایی که از سوخت پیشران جامد استفاده می کنند، اغلب به عنوان موشکهای تقویت کننده‌ای استفاده می‌شوند که نیروی اولیه موشکهای بزرگتر را تأمین می‌کنند. موشکهای بزرگتر خود از سوخت پیشران مایع استفاده می‌کنند. بزرگترین موشکهای مصرف کننده سوخت جامد با 45 متر ارتفاع جزء موشکهای تقویت کننده شاتل فضایی ایالات متحده محسوب می‌شوند. آنها حاوی 586500 کیلوگرم (2/1 میلیون پوند) سوخت پیشران هستند که بطور متوسط 13 میلیون تن (5/3 میلیون پوند نیرو) نیروی پیشران را تولید می‌کنند.

این موشکها را طوری طراحی کرده‌اند که بعد از اتمام سوخت و افتادن در دریا ، از دریا بیرون کشیده شده ، دوباره برای مأموریتهای بعدی سوختگیری می‌شوند. ساخت موشکهایی که از سوخت جامد استفاده می‌کنند چندان دشوار نیست. آنها مقدار زیادی نیروی پیشران را در یک مدت زمان کم تولید می‌کنند. تنها ایراد این نوع موشکها این است که بعد از روشن شدن به راحتی خاموش نمی شوند. به عبارت دیگر ، نمی‌توان آن را به آسانی تحت کنترل درآورد.
نیروی پیش برنده
شاتل فضایی ایالات متحده از موشکهای تقویت کننده عظیم الجثه‌ای برخوردار است که از سوخت پیشران جامد استفاده می کنند. این پیشران از پر کلرات آمونیم به عنوان اکسنده و پودر آلومینیوم به عنوان سوخت تشکیل شده است.
موشکهای با سوخت مایع
اکثر موشکهایی که از آنها در پروازهای فضایی استفاده می‌شود، از سوخت پیشران مایع بهره می برند. سوخت و اکسنده که در مخزنهای جداگانه‌ای نگهداری می‌شوند، هر دو مایع هستند. پمپهای قدرتمندی آنها را به محفظه احتراق می‌برند؛ در آنجا آنها باهم ترکیب شده ، شروع به تولید گازهای خروجی می‌کنند. گازهای مذکور نیز به نوبه خود از دماغه انتهایی موشک خارج می‌شوند. بعضی از موشکها از یک ماده قابل اشتعال سریع برای شروع احتراق استفاده می‌کنند. سوخت پیشران سایر موشکها هگام ترکیب سوخت و اکسنده شروع به احتراق می‌کند.
فرآیند احتراق پیشران مایع
اکسنده و سوخت باهم ترکیب می‌شوند و در محفظه احتراق شروع به سوختن می‌کنند. سپس گازهای خروجی حاصل از فرآیند احتراق از دماغه خارج و به عنوان نیروی پیشران ، موشک را به طرف جلو حرکت می‌دهند.


 
مراحل مختلف یک موشک
برای سفر به فضا ، یک موشک چند مرحله‌ای مورد نیاز است. هر کدام از این مراحل یک موشک جداگانه محسوب می‌شود که هم دارای منبع سوخت است و هم موتور. بسته به وزن محموله ماهواه ، از موشکهای تقویت کننده‌ای در کنار مراحل مختلف موشک برای افزایش نیروی موتورها استفاده می‌شود. مرحله اول ، کل موشک را از زمین بلند می‌کند و به محض اتمام سوخت از بقیه موشک جدا شده، به زمین سقوط می‌کند. آنگاه موتور مرحله دوم روشن می‌شود. بخاطر وزن سبکتر موشک در این مرحله ، شتاب موشک نیز بیشتر می‌شود؛ این سیر صعودی شتاب با جدا شدن هر مرحله از موشک ادامه می‌یابد. مرحله پایانی موشک قسمت حامل ماهواره را به فضا و به طرف مقصدش حمل می کند.



 

 

Einstein


Einstein in 1947.
Born March 14, 1879
Ulm, Württemberg, Germany
Died April 18, 1955 (aged 76)
Princeton, New Jersey, USA
Residence Germany, Italy, Switzerland, USA
Citizenship German (1879–96, 1914–33)
Swiss (1901–55)
American (1940–55)
Ethnicity Ashkenazi Jewish
Fields Physicist
Institutions Swiss Patent Office (Berne)
University of Zurich
Charles University, Prague
Prussian Academy of Sciences
Kaiser Wilhelm Institute
University of Leiden
Institute for Advanced Study
Alma mater ETH Zurich
University of Zurich
Doctoral advisor Alfred Kleiner
Other academic advisors Heinrich Friedrich Weber
Known for General relativity
Special relativity
Brownian motion
Photoelectric effect
Mass-energy equivalence
Einstein field equations
Unified Field Theory
Bose–Einstein statistics
EPR paradox
Influences Marcel Grossmann
Influenced David Bohm
Notable awards Nobel Prize in Physics (1921)
Copley Medal (1925)
Max Planck Medal (1929)
Signature




Youth and schooling


Albert Einstein was born into a Jewish family in Ulm, Württemberg, Germany on March 14, 1879. His father was Hermann Einstein, a salesman and engineer. His mother was Pauline Einstein (née Koch). In 1880, the family moved to Munich, where his father and his uncle founded a company, Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie, that manufactured electrical equipment.
The Einsteins were not observant of Jewish religious practices, and Albert attended a Catholic elementary school. Although Einstein had early speech difficulties, he was a top student in elementary school.[5][6]


Albert Einstein in 1893 (age 14), taken before the family moved to Italy

When Einstein was five, his father showed him a pocket compass. Einstein realized that something in empty space was moving the needle and later stated that this experience made "a deep and lasting impression".[7] At his mother's insistence, he took violin lessons starting at age six, and although he disliked them and eventually quit, he later took great pleasure in Mozart's violin sonatas. As he grew, Einstein built models and mechanical devices for fun, and began to show a talent for mathematics.
In 1889, family friend Max Talmud, a medical student,[8] introduced the ten-year-old Einstein to key science, mathematics, and philosophy texts, including Kant's Critique of Pure Reason and Euclid's Elements (Einstein called it the "holy little geometry book").[8] From Euclid, Einstein began to understand deductive reasoning, and by the age of twelve, he had learned Euclidean geometry. Soon thereafter he began to investigate calculus.

In his early teens, Einstein attended the progressive Luitpold Gymnasium. His father intended for him to pursue electrical engineering, but Einstein clashed with authorities and resented the school regimen. He later wrote that the spirit of learning and creative thought were lost in strict rote learning.

In 1894, when Einstein was fifteen, his father's business failed, and the Einstein family moved to Italy, first to Milan and then, after a few months, to Pavia. During this time, Einstein wrote his first scientific work, "The Investigation of the State of Aether in Magnetic Fields".[9] Einstein had been left behind in Munich to finish high school, but in the spring of 1895, he withdrew to join his family in Pavia, convincing the school to let him go by using a doctor's note.

Rather than completing high school, Einstein decided to apply directly to the ETH Zurich, the Swiss Federal Institute of Technology in Zürich, Switzerland. Lacking a school certificate, he was required to take an entrance examination, which he did not pass, although he got exceptional marks in mathematics and physics.[10] Einstein wrote that it was in that same year, at age 16, that he first performed his famous thought experiment visualizing traveling alongside a beam of light (Einstein 1979).

The Einsteins sent Albert to Aarau, Switzerland to finish secondary school. While lodging with the family of Professor Jost Winteler, he fell in love with the family's daughter, Marie. (Albert's sister Maja later married Paul Winteler.)[11][12] In Aarau, Einstein studied Maxwell's electromagnetic theory. In 1896, he graduated at age 17, renounced his German citizenship to avoid military service (with his father's approval), and finally enrolled in the mathematics program at ETH. Marie moved to Olsberg, Switzerland for a teaching post.

In 1896, Einstein's future wife, Mileva Marić, also enrolled at ETH, as the only woman studying mathematics. During the next few years, Einstein and Marić's friendship developed into romance. Einstein graduated in 1900 from ETH with a degree in physics.[13] That same year, Einstein's friend Michele Besso introduced him to the work of Ernst Mach. The next year, Einstein published a paper in the prestigious Annalen der Physik on the capillary forces of a straw (Einstein 1901). On February 21, 1901, he gained Swiss citizenship, which he never revoked.
Patent office


The 'Einsteinhaus' in Berne where Einstein lived with Mileva on the first floor during his Annus Mirabilis

Following graduation, Einstein could not find a teaching post. After almost two years of searching, a former classmate's father helped him get a job in Berne, at the Federal Office for Intellectual Property,[15] the patent office, as an assistant examiner. His responsibility was evaluating patent applications for electromagnetic devices. In 1903, Einstein's position at the Swiss Patent Office was made permanent, although he was passed over for promotion until he "fully mastered machine technology".[16]
With friends he met in Bern, Einstein formed a weekly discussion club on science and philosophy, jokingly named "The Olympia Academy". Their readings included Poincaré, Mach, and Hume, who influenced Einstein's scientific and philosophical outlook.[17]

During this period Einstein had almost no personal contact with the physics community.[18] Much of his work at the patent office related to questions about transmission of electric signals and electrical-mechanical synchronization of time: two technical problems that show up conspicuously in the thought experiments that eventually led Einstein to his radical conclusions about the nature of light and the fundamental connection between space and time.[16][17]
Marriage and family life
Einstein and Mileva Marić had a daughter, Lieserl Einstein, born in early 1902.[19] Her fate is unknown.

Einstein married Mileva on January 6, 1903, although Einstein's mother had objected to the match because she had a prejudice against Serbs and thought Marić "too old" and "physically defective."[20] [21] Their relationship was for a time a personal and intellectual partnership. In a letter to her, Einstein called Marić "a creature who is my equal and who is as strong and independent as I am."[22] There has been debate about whether Marić influenced Einstein's work; however, most historians do not think she made major contributions.[23][24][25] On May 14, 1904, Albert and Mileva's first son, Hans Albert Einstein, was born in Berne, Switzerland. Their second son, Eduard, was born in Munich on July 28, 1910.
Einstein and Marić divorced on February 14, 1919, having lived apart for five years. On June 2 of that year, Einstein married Elsa Löwenthal, who had nursed him through an illness. Elsa was Albert's first cousin maternally and his second cousin paternally. Together the Einsteins raised Margot and Ilse, Elsa's daughters from her first marriage.[26] Their union produced no children.

Annus Mirabilis
In 1905, while he was working in the patent office, Einstein had four papers published in the Annalen der Physik, the leading German physics journal. These are the papers that history has come to call the Annus Mirabilis Papers:





Albert Einstein, 1905

His paper on the particulate nature of light put forward the idea that certain experimental results, notably the photoelectric effect, could be simply understood from the postulate that light interacts with matter as discrete "packets" (quanta) of energy, an idea that had been introduced by Max Planck in 1900 as a purely mathematical manipulation, and which seemed to contradict contemporary wave theories of light.(Einstein 1905a) This was the only work of Einstein's that he himself called "revolutionary."
His paper on Brownian motion explained the random movement of very small objects as direct evidence of molecular action, thus supporting the atomic theory. (Einstein 1905c)
His paper on the electrodynamics of moving bodies introduced the radical theory of special relativity, which showed that the observed independence of the speed of light on the observer's state of motion required fundamental changes to the notion of simultaneity. Consequences of this include the time-space frame of a moving body slowing down and contracting (in the direction of motion) relative to the frame of the observer. This paper also argued that the idea of a luminiferous aether—one of the leading theoretical entities in physics at the time—was superfluous. (Einstein 1905d)
In his paper on mass–energy equivalence (previously considered to be distinct concepts), Einstein deduced from his equations of special relativity what later became the well-known expression: E = mc2, suggesting that tiny amounts of mass could be converted into huge amounts of energy. (Einstein 1905e)

All four papers are today recognized as tremendous achievements—and hence 1905 is known as Einstein's "Wonderful Year". At the time, however, they were not noticed by most physicists as being important, and many of those who did notice them rejected them outright. Some of this work—such as the theory of light quanta—remained controversial for years.[27][28]
At the age of 26, having studied under Alfred Kleiner, Professor of Experimental Physics, Einstein was awarded a PhD by the University of Zurich. His dissertation was entitled A New Determination of Molecular Dimensions. (Einstein 1905b)

Light and general relativity

See also: History of general relativity and Relativity priority dispute


One of the 1919 eclipse photographs taken during Arthur Stanley Eddington's expedition, which confirmed Einstein's predictions of the gravitational bending of light.

In 1906, the patent office promoted Einstein to Technical Examiner Second Class, but he had not given up on academia. In 1908, he became a privatdozent at the University of Bern.[29] In 1910, he wrote a paper on critical opalescence that described the cumulative effect of light scattered by individual molecules in the atmosphere, i.e. why the sky is blue.[30]
During 1909, Einstein published "Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung" ("The Development of Our Views on the Composition and Essence of Radiation"), on the quantization of light. In this and in an earlier 1909 paper, Einstein showed that Max Planck's energy quanta must have well-defined momenta and act in some respects as independent, point-like particles. This paper introduced the photon concept (although the term itself was introduced by Gilbert N. Lewis in 1926) and inspired the notion of wave–particle duality in quantum mechanics.
In 1911, Einstein became an associate professor at the University of Zurich. However, shortly afterward, he accepted a full professorship at the Charles University of Prague. While in Prague, Einstein published a paper about the effects of gravity on light, specifically the gravitational redshift and the gravitational deflection of light. The paper appealed to astronomers to find ways of detecting the deflection during a solar eclipse.[31] German astronomer Erwin Finlay-Freundlich publicized Einstein's challenge to scientists around the world.[32]

In 1912, Einstein returned to Switzerland to accept a professorship at his alma mater, the ETH. There he met mathematician Marcel Grossmann who introduced him to Riemannian geometry, and at the recommendation of Italian mathematician Tullio Levi-Civita, Einstein began exploring the usefulness of general covariance (essentially the use of tensors) for his gravitational theory. Although for a while Einstein thought that there were problems with that approach, he later returned to it and by late 1915 had published his general theory of relativity in the form that is still used today (Einstein 1915). This theory explains gravitation as distortion of the structure of spacetime by matter, affecting the inertial motion of other matter.
After many relocations, Mileva established a permanent home with the children in Zurich in 1914, just before the start of World War I. Einstein continued on alone to Berlin, where he became a member of the Prussian Academy of Sciences. As part of the arrangements for his new position, he also became a professor at the Humboldt University of Berlin, although with a special clause freeing him from most teaching obligations. From 1914 to 1932 he was also director of the Kaiser Wilhelm Institute for Physics.[33]
During World War I, the speeches and writings of Central Powers scientists were available only to Central Powers academics, for national security reasons. Some of Einstein's work did reach the United Kingdom and the United States through the efforts of the Austrian Paul Ehrenfest and physicists in the Netherlands, especially 1902 Nobel Prize-winner Hendrik Lorentz and Willem de Sitter of the Leiden University. After the war ended, Einstein maintained his relationship with the Leiden University, accepting a contract as an Extraordinary Professor; he travelled to Holland regularly to lecture there between 1920 and 1930.[34]
In 1917, Einstein published an article in Physikalische Zeitschrift that proposed the possibility of stimulated emission, the physical process that makes possible the maser and the laser (Einstein 1917b). He also published a paper introducing a new notion, the cosmological constant, into the general theory of relativity in an attempt to model the behavior of the entire universe (Einstein 1917a).
1917 was the year astronomers began taking Einstein up on his 1911 challenge from Prague. The Mount Wilson Observatory in California, U.S., published a solar spectroscopic analysis that showed no gravitational redshift.[35] In 1918, the Lick Observatory, also in California, announced that they too had disproven Einstein's prediction, although their findings were not published.[36]
However, in May 1919, a team led by British astronomer Arthur Stanley Eddington claimed to have confirmed Einstein's prediction of gravitational deflection of starlight by the Sun while photographing a solar eclipse in Sobral, northern Brazil, and Príncipe.[32] On November 7, 1919, leading British newspaper The Times printed a banner headline that read: "Revolution in Science – New Theory of the Universe – Newtonian Ideas Overthrown".[37] In an interview Nobel laureate Max Born praised general relativity as the "greatest feat of human thinking about nature";[38] fellow laureate Paul Dirac was quoted saying it was "probably the greatest scientific discovery ever made".[39]

In their excitement, the world media made Albert Einstein world-famous. Ironically, later examination of the photographs taken on the Eddington expedition showed that the experimental uncertainty was of about the same magnitude as the effect Eddington claimed to have demonstrated, and in 1962 a British expedition concluded that the method used was inherently unreliable.[37] The deflection of light during a solar eclipse has, however, been more accurately measured (and confirmed) by later observations.[40]

There was some resentment toward the newcomer Einstein's fame in the scientific community, notably among German physicists, who later started the Deutsche Physik (German Physics) movement.[41][42]
Nobel Prize


Einstein, 1921. Age 42.

In 1921 Einstein was awarded the Nobel Prize in Physics, "for his services to Theoretical Physics, and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect". This refers to his 1905 paper on the photoelectric effect: "On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light", which was well supported by the experimental evidence by that time. The presentation speech began by mentioning "his theory of relativity [which had] been the subject of lively debate in philosophical circles [and] also has astrophysical implications which are being rigorously examined at the present time." (Einstein 1923) As stipulated in their 1919 divorce settlement, Einstein gave the Nobel prize money to his first wife, Mileva Marić.

Einstein traveled to New York City in the United States for the first time on April 2, 1921. When asked where he got his scientific ideas, Einstein explained that he believed scientific work best proceeds from an examination of physical reality and a search for underlying axioms, with consistent explanations that apply in all instances and avoid contradicting each other. He also recommended theories with visualizable results (Einstein 1954).[43]
Unified field theory
Main article: Classical unified field theories


Max Planck presents Einstein with the inaugural Max Planck Medal, Berlin June 28, 1929

Einstein's research after general relativity consisted primarily of a long series of attempts to generalize his theory of gravitation in order to unify and simplify the fundamental laws of physics, particularly gravitation and electromagnetism. In 1950, he described this "unified field theory" in a Scientific American article entitled "On the Generalized Theory of Gravitation" (Einstein 1950).

Although he continued to be lauded for his work in theoretical physics, Einstein became increasingly isolated in his research, and his attempts were ultimately unsuccessful. In his pursuit of a unification of the fundamental forces, he ignored some mainstream developments in physics (and vice versa), most notably the strong and weak nuclear forces, which were not well understood until many years after Einstein's death. Einstein's goal of unifying the laws of physics under a single model survives in the current drive for the grand unification theory.[44]
Collaboration and conflict
Bose–Einstein statistics

In 1924, Einstein received a description of a statistical model from Indian physicist Satyendra Nath Bose which showed that light could be understood as a gas. Bose's statistics applied to some atoms as well as to the proposed light particles, and Einstein submitted his translation of Bose's paper to the Zeitschrift für Physik. Einstein also published his own articles describing the model and its implications, among them the Bose–Einstein condensate phenomenon that should appear at very low temperatures (Einstein 1924). It was not until 1995 that the first such condensate was produced experimentally by Eric Allin Cornell and Carl Wieman using ultra-cooling equipment built at the NIST-JILA laboratory at the University of Colorado at Boulder.[45] Bose–Einstein statistics are now used to describe the behaviors of any assembly of "bosons". Einstein's sketches for this project may be seen in the Einstein Archive in the library of the Leiden University.[46]
Schrödinger gas model
Einstein suggested to Erwin Schrödinger an application of Max Planck's idea of treating energy levels for a gas as a whole rather than for individual molecules, and Schrödinger applied this in a paper using the Boltzmann distribution to derive the thermodynamic properties of a semiclassical ideal gas. Schrödinger urged Einstein to add his name as co-author, although Einstein declined the invitation.[47]
Einstein refrigerator
In 1926, Einstein and his former student Leó Szilárd, a Hungarian physicist who later worked on the Manhattan Project and is credited with the discovery of the chain reaction, co-invented (and in 1930, patented) the Einstein refrigerator, revolutionary for having no moving parts and using only heat, not ice, as an input.[48][49]
Bohr versus Einstein


Einstein and Niels Bohr. Photo taken by Paul Ehrenfest during their visit to Leiden in December 1925.
In the 1920s, quantum mechanics developed into a more complete theory. Einstein was unhappy with the "Copenhagen interpretation" of quantum theory developed by Niels Bohr and Werner Heisenberg, wherein quantum phenomena are inherently probabilistic, with definite states resulting only upon interaction with classical systems. A public debate between Einstein and Bohr followed, lasting for many years (including during the Solvay Conferences). Einstein formulated thought experiments against the Copenhagen interpretation, which were all rebutted by Bohr. In a 1926 letter to Max Born, Einstein wrote: "I, at any rate, am convinced that He [God] does not throw dice." (Einstein 1969).[50]

Einstein was never satisfied by what he perceived to be quantum theory's intrinsically incomplete description of nature, and in 1935 he further explored the issue in collaboration with Boris Podolsky and Nathan Rosen, noting that the theory seems to require non-local interactions; this is known as the EPR paradox (Einstein 1935). The EPR experiment has since been performed, with results confirming quantum theory's predictions.[51]
Einstein's disagreement with Bohr revolved around the idea of scientific determinism. For this reason the repercussions of the Einstein-Bohr debate have found their way into philosophical discourse as well.
See also: Bohr-Einstein debates
Death

On April 17, 1955, Albert Einstein experienced internal bleeding caused by the rupture of an aortic aneurysm.[87] He took a draft of a speech he was preparing for a television appearance commemorating the State of Israel's seventh anniversary with him to the hospital, but he did not live long enough to complete it.[88] He died in Princeton Hospital early the next morning at the age of 76. Einstein's remains were cremated and his ashes were scattered.[89][90]
Before the cremation, Princeton Hospital pathologist Thomas Stoltz Harvey removed Einstein's brain for preservation, in hope that the neuroscience of the future would be able to discover what made Einstein so intelligent.[91]

Stephen Hawking


Stephen William Hawking
Born January 8, 1942 (age 66)
Oxford, England
Residence United Kingdom
Nationality British
Fields Applied Mathematics and Theoretical Physics
Institutions University of Cambridge
Alma mater University of Oxford
University of Cambridge
Doctoral advisor Dennis Sciama
Doctoral students Bruce Allen
Fay Dowker
Malcolm Perry
Bernard Carr
Gary Gibbons
Known for Black holes
Theoretical cosmology
Quantum gravity
Notable awards Prince of Asturias Award (1989)
Copley Medal (2006)

Biography
Stephen William Hawking was born on January 8, 1942 to Frank Hawking, a research biologist, and Isobel Hawking. He had two younger sisters, Philippa and Mary, and an adopted brother, Edward.[4] Though Hawking’s parents had their home in North London, they moved to Oxford while Isobel was pregnant with Stephen, desiring a safer location for the birth of their first child (London was under attack at the time by the Luftwaffe).[5] After Hawking was born, the family moved back to London, where his father headed the division of parasitology at the National Institute for Medical Research.[4]

In 1950, Hawking and his family moved to St Albans in Hertfordshire where he attended St Albans High School for Girls between 1950 to 1953. Unlike today, boys were educated at that time at the Girls school until the age of 10.[6] From the age of 11, he attended St Albans School, where he was a good, but not an exceptional, student.[4] When asked later to name a teacher who had inspired him, Hawking named his Mathematics teacher, “Mr Tahta”.[7] He maintains his connection with the school, giving his name to one of the four houses and to an extracurricular science lecture series. He has visited to deliver one of the lectures and has also granted a lengthy interview to pupils working on the school magazine, the Albanian.

He was always interested in science.[4] He enrolled at University College, Oxford with the intent of studying mathematics, although his father preferred he go into medicine. Since mathematics was not offered at University College, Hawking instead chose physics. His interests during this time were in thermodynamics, relativity, and quantum mechanics. His physics tutor, Robert Berman, later said in the New York Times Magazine, “It was only necessary for him to know that something could be done, and he could do it without looking to see how other people did it. ... He didn’t have very many books, and he didn’t take notes. Of course, his mind was completely different from all of his contemporaries.”[4] He was passing with his fellow students, but his unimpressive study habits gave him a final examination score on the borderline between first and second class honours, making an “oral examination” necessary. Berman said of the oral examination, “And of course the examiners then were intelligent enough to realize they were talking to someone far more clever than most of themselves.”[4]
After receiving his B.A. degree at Oxford University in 1962, he stayed to study astronomy. He decided to leave when he found that studying sunspots, which was all the observatory was equipped for, did not appeal to him and that he was more interested in theory than in observation.[4] He left Oxford for Trinity Hall, Cambridge, where he engaged in the study of theoretical astronomy and cosmology.

Almost as soon as he arrived at Cambridge, he started developing symptoms of amyotrophic lateral sclerosis (colloquially known as Lou Gehrig’s disease), a type of motor neuron disease which would cost him the loss of almost all neuromuscular control. During his first two years at Cambridge, he did not distinguish himself, but, after the disease had stabilized and with the help of his doctoral tutor, Dennis William Sciama, he returned to working on his Ph.D.[4] Stephen revealed that he did not see much point in obtaining a doctorate if he was to die soon. Hawking later said that the real turning point was his 1965 marriage to Jane Wilde, a language student.[4] After gaining his Ph.D. Stephen became first a Research Fellow, and later on a Professorial Fellow at Gonville and Caius College.

Jane Hawking, née Wilde, Hawking’s first wife, with whom he had three children, cared for him until 1991 when the couple separated, reportedly due to the pressures of fame and his increasing disability. Hawking married his nurse, Elaine Mason (who was also the previous wife of David Mason, designer of the first version of Hawking’s talking computer), in 1995. In October 2006, Hawking filed for divorce.[8]
In 1999, Jane Hawking published a memoir, Music to Move the Stars, detailing her own long-term relationship with a family friend whom she later married. Hawking’s daughter Lucy Hawking is a novelist. Their son Robert Hawking emigrated to the United States, married, and has one child, George Edward Hawking. Reportedly, Hawking and his first family were reconciled in 2007.[9]
Hawking was elected as one of the youngest Fellows of the Royal Society in 1974, was created a Commander of the Order of the British Empire in 1982, and became a Companion of Honour in 1989. Hawking is a member of the Board of Sponsors of The Bulletin of the Atomic Scientists.
At the celebration of his 65th birthday on January 8, 2007, Hawking announced his plans for a zero-gravity flight in 2007 to prepare for a sub-orbital spaceflight in 2009 on Virgin Galactic’s space service. Billionaire Richard Branson pledged to pay all expenses for the flight, costing an estimated £100,000.[10] Stephen Hawking’s zero-gravity flight in a “Vomit Comet” of Zero Gravity Corporation, during which he experienced weightlessness eight times, took place on April 26, 2007.[11]

He became the first quadriplegic to float free in a weightless state. This was the first time in 40 years that he moved freely beyond the confines of his wheelchair. The fee is normally $3,750 for 10-15 plunges, but Hawking was not required to pay the fee. A bit of a futurist,[12] Hawking was quoted before the flight saying “Many people have asked me why I am taking this flight. I am doing it for many reasons. First of all, I believe that life on Earth is at an ever increasing risk of being wiped out by a disaster such as sudden global warming, nuclear war, a genetically engineered virus, or other dangers. I think the human race has no future if it doesn’t go into space. I therefore want to encourage public interest in space.”[13]
Research fields
Hawking’s principal fields of research are theoretical cosmology and quantum gravity.

In the late 1960s, he and his Cambridge friend and colleague, Roger Penrose, applied a new, complex mathematical model they had created from Albert Einstein’s general theory of relativity.[14] This led, in 1970, to Hawking proving the first of many singularity theorems; such theorems provide a set of sufficient conditions for the existence of a singularity in space-time. This work showed that, far from being mathematical curiosities which appear only in special cases, singularities are a fairly generic feature of general relativity.[15]
He supplied a mathematical proof, along with Brandon Carter, Werner Israel and D. Robinson, of John Wheeler’s “No-Hair Theorem” – namely, that any black hole is fully described by the three properties of mass, angular momentum, and electric charge.
Hawking also suggested that, upon analysis of gamma ray emissions, after the Big Bang, primordial or mini black holes were formed. With Bardeen and Carter, he proposed the four laws of black hole mechanics, drawing an analogy with thermodynamics. In 1974, he calculated that black holes should thermally create and emit subatomic particles, known today as Hawking radiation, until they exhaust their energy and evaporate.[16]

In collaboration with Jim Hartle, Hawking developed a model in which the Universe had no boundary in space-time, replacing the initial singularity of the classical Big Bang models with a region akin to the North pole: one cannot travel North of the North pole, there is no boundary there. While originally the no-boundary proposal predicted a closed Universe, discussions with Neil Turok led to the realisation that the no-boundary proposal is consistent with a Universe which is not closed also.
Among Hawking’s many other scientific investigations, included are the study of: quantum cosmology, cosmic inflation, helium production in anisotropic Big Bang universes, large N cosmology, the density matrix of the universe, topology and structure of the universe, baby universes, Yang-Mills instantons and the S matrix; anti de Sitter space, quantum entanglement and entropy; the nature of space and time, including the arrow of time; spacetime foam, string theory, supergravity, Euclidean quantum gravity, the gravitational Hamiltonian; Brans-Dicke and Hoyle-Narlikar theories of gravitation; gravitational radiation, and wormholes.

At a George Washington University lecture in honour of NASA's 50th anniversary, Prof. Hawking theorised on the existence of extraterrestrial life: "Primitive life is very common and intelligent life is fairly rare."[17]
Losing an old bet
Main article: Thorne-Hawking-Preskill bet

Hawking was in the news in July 2004 for presenting a new theory about black holes which goes against his own long-held belief about their behavior, thus losing a bet he made with Kip Thorne and John Preskill of Caltech. Classically, it can be shown that information crossing the event horizon of a black hole is lost to our universe, and that thus all black holes are identical beyond their mass, electrical charge and angular velocity (the “no hair theorem”). The problem with this theorem is that it implies the black hole will emit the same radiation regardless of what goes into it, and as a consequence that if a pure quantum state is thrown into a black hole, an “ordinary” mixed state will be returned. This runs counter to the rules of quantum mechanics and is known as the black hole information paradox.

Hawking had earlier speculated that the singularity at the centre of a black hole could form a bridge to a “baby universe” into which the lost information could pass; such theories have been very popular in science fiction. But according to Hawking’s new idea, presented at the 17th International Conference on General Relativity and Gravitation, on 21 July 2004 in Dublin, Ireland, black holes eventually transmit, in a garbled form, information about all matter they swallow:“ The Euclidean path integral over all topologically trivial metrics can be done by time slicing and so is unitary when analytically continued to the Lorentzian. On the other hand, the path integral over all topologically non-trivial metrics is asymptotically independent of the initial state. Thus the total path integral is unitary and information is not lost in the formation and evaporation of black holes. The way the information gets out seems to be that a true event horizon never forms, just an apparent horizon.[18] ”


Having concluded that information is conserved, Hawking conceded his bet in Preskill’s favour, awarding him Total Baseball, The Ultimate Baseball Encyclopedia. Thorne, however, remained unconvinced of Hawking’s proof and declined to contribute to the award.[19] Another older bet – about the existence of black holes – was described by Hawking as an “insurance policy” of sorts. To quote from his book, A Brief History of Time:“ This was a form of insurance policy for me. I have done a lot of work on black holes, and it would all be wasted if it turned out that black holes do not exist. But in that case, I would have the consolation of winning my bet, which would win me four years of the magazine Private Eye. If black holes do exist, Kip will get one year of Penthouse. When we made the bet in 1975, we were 80 % certain that Cygnus was a black hole. By now, I would say that we are about 95 % certain, but the bet has yet to be settled. ”
—Stephen Hawking, A Brief History of Time (1988)[1]


According to the updated 10th anniversary edition of A Brief History of Time, Hawking has conceded the bet “to the outrage of Kip’s liberated wife” due to subsequent observational data in favour of black holes.
Illness


Hawking on 5 May 2006, during the press conference at the Bibliothèque nationale de France to inaugurate the Laboratory of Astronomy and Particles in Paris and the French release of his work God Created the Integers.
Hawking is severely disabled by amyotrophic lateral sclerosis, or ALS (a type of motor neurone disease); this condition is commonly known in the United States as Lou Gehrig’s Disease.

When he was young, he enjoyed riding horses and playing with other children. At Oxford, he coxed a rowing team, which, he stated, helped relieve his immense boredom at the university. Symptoms of the disorder first appeared while he was enrolled at Cambridge. He lost balance and fell down a flight of stairs, hitting his head. Worried of losing his genius, he took the Mensa International test to verify that his intellectual abilities were intact. The diagnosis came when Hawking was 21, shortly before his first marriage, and doctors said he would not survive more than two or three years.

Hawking gradually lost the use of his arms, legs, and voice, and is now almost completely paralysed. During a visit to the research centre CERN in Geneva in 1985, Hawking contracted pneumonia, which in his condition was life-threatening. It resulted in acute difficulty of breathing, which could only be overcome through a tracheotomy by which Stephen Hawking lost his natural speech ability. He has since used an electronic voice synthesizer to communicate. The voice synthesizer, which has an American accent, is of a model that is no longer produced. Asked why he has still kept it after so many years, Hawking mentioned that he has not heard a voice he likes better and because he identifies with it. Hawking is said to be looking for a replacement since, other than being obsolete, the synthesizer (a DECtalk DTC01) is now considered large and fragile. However, as of present, finding a software alternative has been difficult.

Despite his disease, he describes himself as “lucky" – not only has the slow progress of his disease provided time to make influential discoveries, it has also afforded time to have, in his own words, “a very attractive family”.[20] When Jane was asked why she decided to marry a man with a 3-year life expectancy, she responded: “Those were the days of atomic gloom and doom, so we all had a rather short life expectancy."
Computer

The computer system attached to his wheelchair is operated by Hawking via an infra-red 'blink switch' clipped onto his glasses. By scrunching his right cheek up, he is able to talk, compose speeches and research papers, browse the World Wide Web, and write e-mails. The system also uses radio transmission to provide control over doors in his home and office. His computer was created by an American engineer. He once joked that his computer "had an American accent."

Hawking receives a new computer every 18-24 months donated by Intel. The latest computer was donated in June of 2007 and is based on the Centrino chipset. It consists of two pieces, a rear chassis which houses a single 300 watt hour battery, a laptop computer, and various external peripherals, and a front chassis, which houses a touchscreen LCD and speakers which project his hardware-synthesized voice. The two chassis are connected via a custom-designed umbilical cable which allows power and electrical signals to travel back and forth. Hawking’s computer can run for up to 7 hours without needing a recharge, or be switched to run directly from his wheelchair battery when needed. [21]

The computer utilizes a wireless data card that runs on mobile phone networks. This allows Hawking to check his email and browse the web while away from a wireless LAN. Hawking can also make and receive voice phone calls via a mobile phone with an external microphone in front of his computer speakers.
Acclaim

Statues
On 19 December 2007, a unique statue of Professor Stephen Hawking by renowned late artist Ian Walters has been unveiled at Centre for Theoretical Cosmology, Cambridge University.[22]

Distinctions

Hawking’s belief that the lay person should have access to his work led him to write a series of popular science books in addition to his academic work. The first of these, A Brief History of Time, was published on April 1, 1988 by Hawking, his family and friends, and some leading physicists. It surprisingly became a best-seller and was followed by The Universe in a Nutshell (2001). Both books have remained highly popular all over the world. A collection of essays titled Black Holes and Baby Universes (1993) was also popular. His most recent book, A Briefer History of Time (2005), co-written by Leonard Mlodinow, aims to update his earlier works and make them accessible to an even wider audience. He and his daughter, Lucy Hawking, have recently published a children’s book focusing on science that has been described to be “like Harry Potter, but without the magic.” This book is called George’s Secret Key to the Universe and includes information on Hawking Radiation.
Hawking is also known for his wit; he is famous for his oft-made statement, “When I hear of Schrödinger's cat, I reach for my pistol.” This was a deliberately ironic paraphrase of “Whenever I hear the word culture... I release the safety-catch of my Browning”, from the play Schlageter (Act 1, Scene 1) by German playwright and Nazi Poet Laureate, Hanns Johst. His wit has both entertained the non-specialist public and helped them to understand complex questions. Asked in October 2005 on the British daytime chat show Richard & Judy, to explain his assertion that the question “What came before the Big Bang?” was meaningless, he compared it to asking “What lies north of the North Pole?”
Hawking is an active supporter of various causes. He appeared on a political broadcast for the United Kingdom’s Labour Party, and actively supports the children’s charity SOS Children's Villages UK.[23]

Awards

1975 Eddington Medal
1976 Hughes Medal of the Royal Society
1979 Albert Einstein Medal
1982 Order of the British Empire (Commander)
1985 Gold Medal of the Royal Astronomical Society
1986 Member of the Pontifical Academy of Sciences
1988 Wolf Prize in Physics
1989 Prince of Asturias Awards in Concord
1989 Companion of Honour
1999 [1] Julius Edgar Lilienfeld Prize of the American Physical Society
2003 Michelson Morley Award of Case Western Reserve University
2006 Copley Medal of the Royal Society[2]

Hawking has appeared as himself on many television shows. For example, he has played himself on a Red Dwarf anniversary special, played a hologram of himself on the episode Descent of Star Trek: The Next Generation, appeared in a skit on Late Night with Conan O'Brien, and appeared on the Discovery Channel special Alien Planet.[24]
He has also “played” himself in several episodes of The Simpsons and one episode of Futurama. When he was portrayed on episodes of Family Guy, the voice was actually done by a speech synthesizer on a Macintosh computer, according to DVD Commentary. He has also appeared in an episode of the Dilbert cartoon. His name is mentioned in the song “White & Nerdy” by "Weird Al" Yankovic. His actual synthesiser voice was used on parts of the Pink Floyd song “Keep Talking” from the 1994 album The Division Bell, as well as on Turbonegro’s “Intro: The Party Zone” on their 2005 album Party Animals, Wolfsheim’s “Kein Zurück (Oliver Pinelli Mix)”, and was impersonated in duet with Richard Cheese on a cover of “The Girl Is Mine”.
In 2008, Hawking was the subject of and featured in the documentary series "Stephen Hawking, Master of the Universe" for Channel 4.

نظریه نسبیت


اصل نسبیت یکی از اصول موضوعهٔ نظریهٔ نسبیت خاص است که اینشتین در سال ۱۹۰۵ میلادی آن را مطرح کرد. مطابق این اصل:

قوانین فیزیک در تمام چارچوب‌های لَخت شکل یکسانی دارند.
توضیح
اصل نسبیت (با کمی ساده‌سازی و چشم‌پوشی از برخی جزئیات) می‌گوید که اگر شما در آزمایشگاه سربسته‌ای قرار داشته باشید و آن آزمایشگاه با سرعت ثابتی نسبت به زمین حرکت کند، شما با هیچ روشی نمی‌توانید تعیین کنید که سرعت‌تان نسبت به زمین چقدر است. (در این بیان از اصل نسبیت فرض شده است که زمین یک چارچوب لخت است (این موضوع دربارهٔ زمین فقط به تقریب صادق است) و نیز فرض شده است که شما نسبت به زمین به نرمی حرکت می‌کنید و آزمایشگاه هیچ لرزش و تکانی ندارد.) به زبان دیگر، هیچ تمایزی میان یک چارچوب لخت و چارچوب لخت دیگری که با سرعت ثابتی نسبت به آن جرکت می‌کند، وجود ندارد، یعنی هیچ چارچوب لخت متمایزی وجود ندارد.
تاریخچه
اصل نسبیت پیش از اینشتین به شکل محدودتری بیان شده بود. گالیله اولین بار اشاره کرد که هیچ راهی وجود ندارد که مشخص کنیم که آیا جسمی به طور یکنواخت حرکت می‌کند یا ساکن است. در مکانیک نیوتنی هم که در آن شتاب به جای سرعت نقش بسیار مهمی دارد، این اصل به شکل بسیار دقیقی دربارهٔ قوانین مکانیک بیان شده بود. اما اینشتین اصل نسبیت را به برهمکنشهای الکترومغناطیسی و، با قبول فرض‌هایی، به همهٔ قوانین فیزیک تعمیم داد. این اصل برای اینشتین به صورت ابزار مهمی برای کشف شکل صحیح قوانین فیزیک درآمد.
نسبیت خاص نظریهای دربارهٔ برخی از مهم‌ترین مفاهیم فیزیک، یعنی فضا و زمان است. این نظریه در سال ۱۹۰۵ میلادی توسط آلبرت اینشتین مطرح شد. نسبیت خاص درک فیزیکی ما از فضا و زمان را، که پیش از این با مکانیک کلاسیک فهمیده می‌شد، گسترش داد و اصلاح کرد.

اثرهای نسبیت خاص برای اجسامی که با سرعت‌های بسیار زیاد (نزدیک به سرعت نور) حرکت می‌کنند مهم می‌شود. برای اجسامی که سرعت‌شان بسیار کمتر از سرعت نور است (یعنی تقریباً همهٔ پدیده‌های روزمره) نسبیت خاص به همان نتایجی منجر می‌شود که پیش از این در فیزیک کلاسیک نیز به تقریب پیش‌بینی می‌شد. بنابراین در مطالعهٔ بسیاری از پدیده‌های روزمره همچنان از مکانیک کلاسیک استفاده می‌شود.


اصل موضوع اول: سرعت جهانی نور
سرعت نور در خلاء (c) برای تمام ناظران لَخت ثابت است و به حرکت چشمهٔ نور یا حرکت ناظر بستگی ندارد.

مقالهٔ اصلی: سرعت جهانی نور

اگر شما سوار اتومبیلی باشید که با سرعت ۵۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کند، و اتومبیل دیگری با سرعت ۲۰ کیلومتر بر ساعت به شما نزدیک شود، سرعت نسبی اتومبیل شما و اتومبیل مقابل ۷۰ کیلومتر بر ساعت خواهد بود. اما، طبق اصل موضوع اول نسبیت خاص، اگر چشمهٔ نوری با سرعت دلخواهی به شما نزدیک شود، و شما هم با سرعت متفاوتی به سمت آن چشمه حرکت کنید، باز هم سرعت نور نسبت به شما همان c خواهد بود. این ادعا کاملاً مخالف شهود روزمرهٔ ما از حرکت و سرعت اجسام است.

اصل موضوع دوم: اصل نسبیت
قوانین فیزیک در تمام چارچوب‌های لَخت شکل یکسانی دارند.

مقالهٔ اصلی: اصل نسبیت

اصل نسبیت (با کمی ساده‌سازی و چشم‌پوشی از برخی جزئیات) می‌گوید که اگر شما در آزمایشگاه سربسته‌ای قرار داشته باشید و آن آزمایشگاه با سرعت ثابتی نسبت به زمین حرکت کند، شما با هیچ روشی نمی‌توانید تعیین کنید که سرعت‌تان نسبت به زمین چقدر است. (در این بیان از اصل نسبیت فرض شده است که زمین یک چارچوب لخت است (این موضوع دربارهٔ زمین فقط به تقریب صادق است) و نیز فرض شده است که شما نسبت به زمین به نرمی حرکت می‌کنید و آزمایشگاه هیچ لرزش و تکانی ندارد.) به زبان دیگر، هیچ تمایزی میان یک چارچوب لخت و چارچوب لخت دیگری که با سرعت ثابتی نسبت به آن حرکت می‌کند، وجود ندارد، یعنی هیچ چارچوب لخت متمایزی وجود ندارد.

پیامدهای نسبیت خاص
دو اصل موضوع نسبیت خاص به همراه فرض‌های دیگری، مانند همگن و همسانگرد بودن فضا، منجر به نتایجی می‌شوند که همانند خودِ این اصل موضوع‌ها خلاف شهود و تجربه‌های روزمرهٔ ما هستند. با وجود این، این پیامدها بارها در آزمایش‌های گوناگون آزموده شده و مورد تأیید قرار گرفته‌اند. امروزه نسبیت خاص کاملاً پذیرفته شده است و جزئی از دانش عملی هر فیزیکدانی به شمار می‌آید.


نسبی بودن هم‌زمانی
اگر یک ناظر لَخت دو پدیدهٔ آ و ب را هم‌زمان ببیند، ناظر لخت دیگری که با سرعت نسبت به ناظر اول حرکت می‌کند، بسته به شرایط ممکن است پدیدهٔ آ را زودتر، هم‌زمان، یا دیرتر از پدیدهٔ ب ببیند. هم‌زمانی در نسبیت خاص معنای مطلق و نیوتنی خود را از دست می‌دهد و پدیده‌ای نسبی می‌شود.


انقباض طول
یک میله که در راستای طول خود در حرکت است، به چشم یک ناظر ساکن، کوتاه‌تر به نظر می‌رسد.


اتّساع زمان
یک ساعت متحرک، به چشم یک ناظر ساکن، کندتر از ساعت مشابهی که ساکن است کار می‌کند. به زبان دیگر، زمان در چارچوب متحرک، به چشم ناظر ساکن، کندتر می‌گذرد. این پدیده ربطی به ساختار فیزیکی ساعتها ندارد.


افزایش جرم
وقتی به جسمی نیرو وارد می‌شود، آن جسم شتاب می‌گیرد. به نسبت نیرو به شتاب، جرم لختی می‌گویند. در مكانیك كلاسیك، همه اجسام با هر سرعتی كه در حال حركت باشند، در اثر یك نیروی مشخص یك شتاب ثابت می‌گیرند. اما در نسبیت خاص چون هیچ سرعتی بالاتر از سرعت نور وجود ندارد، هرچه سرعت جسم بیشتر بشود، در مقابل یك نیروی خاص كمتر شتاب می‌گیرد. انگار كه جرم لختی آن بیشنر شده‌است.


هم‌ارزی جرم و انرژی
انرژی کل یک ذره در نسبیت خاص برابر است با E = mc2 که در آن m جرم ذره و c سرعت نور است. انرژی در حال سکون ذره برابر است با E = m0c2 که در آن m0 جرم سکون ذره است.


برخی از کاربردهای نسبیت خاص
انرژی اتمی، چه نوع انفجاری‌اش (در بمب اتمی) و چه نوع کنترل‌شده‌اش (در نیروگاه هسته‌ای) از رابطهٔ معروف E = mc2 پیروی می‌کند.
جهش گونه‌های زیستی: یکی از منشاءهای احتمالی برای جهش‌های ژنتیکی، پرتوهای کیهانی است. جزء اصلی پرتوهای کیهانی که به سطح دریا می‌رسند، ذره‌ای به نام میوئون است. این ذره در لایه‌های بالایی جو از برخورد اتمها با پروتونهای پرتوهای کیهانی ساخته می‌شود و بسیار ناپایدار است. میوئون‌ها سرعت بسیار زیادی دارند و اگر به خاطر اتساع زمان نسبیتی، طول عمرشان زیاد نمی‌شد، این ذره‌ها خیلی پیش از آن که به سطح دریا برسند، نابود می‌شدند.
سیستم مکان‌یابی بین‌المللی (جی‌پی‌اس) متشکل از ماهواره‌هایی است که در مدار زمین قرار دارند. گیرنده‌های ویژه‌ای موسوم به گیرنده‌های جی‌پی‌اس به کمک این ماهواره‌ها می‌توانند طول و عرض جغرافیایی و زمان را با دقت زیادی اندازه بگیرند. در طراحی این ماهواره‌ها و گیرنده‌ها، اثرات نسبیت خاص (و نیز اثرات نسبیت عام) به دقت در نظر گرفته شده‌اند و بدون آن‌ها این سیستم کاملاً بی‌فایده می‌شد.
نسبیت عام

نسبیت عام نظریه‌ایست دربارهٔ فرم هندسی فضا-زمانِ نیروی گرانش که در سال ۱۹۱۵ توسط اینشتین مطرح شد.

اصول نسبيت عام
۱ - اصل ماخ

توزيع ماده چگونگی هندسه را تعيين ميکند . ماده تعيين ميکند که فضا چگونه خميده شود و فضا تعيين ميکند که ماده چگونه حرکت کند .

۲-اصل هم ارزی

حرکت يک ذره آزمون گرانشی در يک ميدان گرانشی مستقل از جرم و ترکيب آن است يعنی صرفاً به وسيله شتاب ميتوان گرانش را به طور موضعی حذف کرد

۳ -اصل هموردايی عام

تمام ناظرين اعم از لخت و غير لخت هم ارزند


۴ - اصل کمينه جفتيدگی گرانشی اين اصل چگونگی گذار از نسبيت خاص به عام را بيان ميکند هنگام گذار از نسبيت خاص به نسبيت عام نيازی به افزودن جملات غير ضروری به معادلات نسبيت خاص نميباشد.

۵ - اصل همخوانی نظريه نسبيت عام در حالت های حدی به گرانش نيوتنی و نسبيت خاص تبديل ميشود
ظریه‌های اینشتین(نسبیت عام و خاص)

اینشتین دو نظریه دارد. نسبیت خاص را در سن 25 سالگی بوجود آورد و ده سال بعد توانست نسبیت عام را مطرح کند.

نسبیت خاص بطور خلاصه تنها نظریه ایست که در سرعتهای بالا (در شرایطی که سرعت در خلال حرکت تغییر نکند--سرعت ثابت) می‌توان به اعداد و محاسباتش اعتماد کرد. جهان ما جوریست که در سرعتهای بالا از قوانین عجیبی پیروی می‌کند که در زندگی ما قابل دیدن نیستند. مثلاً وقتی جسمی با سرعت نزدیک سرعت نور حرکت کند زمان برای او بسیار کند می‌‌گذرد. و همچنین ابعاد این جسم کوچک‌تر می‌شود. جرم جسمی که با سرعت بسیار زیاد حرکت می‌کند دیگر ثابت نیست بلکه ازدیاد پیدا می‌کند. اگر جسمی با سرعت نور حرکت کند، زمان برایش متوقف می‌شود، طولش به صفر میرسد و جرمش بینهایت می‌شود.

نسبیت عام برای حرکتهایی ساخته شده که در خلال حرکت سرعت تغییر می‌کند یا باصطلاح حرکت شتابدار دارند. شتاب گرانش زمین g که همان عدد 9.81m/sاست نیز یک نوع شتاب است. پس نسبیت عام با شتابها کار دارد نه با حرکت. نظریه ایست راجع به اجرامی که شتاب گرانش دارند. کلا هرجا در جهان، جرمی در فضای خالی باشد حتما یک شتاب گرانش در اطراف خود دارد که مقدار عددی آن وابسته به جرم آن جسم می‌‌باشد. پس در اطراف هر جسمی شتابی وجود دارد. نسبیت عام با این شتابها سر و کار دارد و بیان می‌کند که هر جسمی که از سطح یک سیاره دور شود زمان برای او کندتر می‌شود. یعنی مثلا، اگر دوربینی روی ساعت من بگذارند و از عقربه‌های ساعتم فیلم زنده بگیرند و روی ساعت آدمی که دارد بالا می‌رود و از سیارهٔ زمین جدا می‌شود هم دوربینی بگذارند و هردو فیلم را کنار هم روی یک صفحهٔ تلویزیونی پخش کنند، ملاحظه خواهیم کرد که ساعت من تند تر کار می‌کند. نسبیت عام نتایج بسیار شگرف و قابل اثبات در آزمایشگاهی دارد. مثلاً نوری که به پیرامون ستاره‌ای سنگین میرسد کمی بسمت آن ستاره خم می‌شود. سیاهچاله‌ها هم برپایه همین خاصیت است که کار می‌کنند. جرم انها بقدری زیاد و حجمشان بقدری کم است که نور وقتی از کنار آنها می‌‌گذرد به داخل آنها می‌‌افتد و هرگز بیرون نمی‌آید.


فرمول معروف اینشتین (دست خط خود اینشتین)


نظریه نسبیت عام همه ما برای یک‌بار هم که شده گذرمان به ساعت‌فروشی افتاده است و ساعتهای بزرگ و کوچک را دیده ایم که روی ساعت ده و ده دقیقه قرار دارند. ولی هیچگاه از خودمان نپرسیده ایم چرا؟ انیشتین در نظریه نسبیت خاص با حرکت شتابدار و یا با گرانش کاری نداشت. نخستین موضوعات را در نظریه نسبیت عام خود که در 1915 انتشار یافت مورد بحث قرار داد. نظریه نسبیت عام دید گرانشی را بکلی تغییر داد و در این نظریه جدید نیروی گرانش را مانند خاصیتی از فضا در نظر گرفت نه مانند نیرویی میان پیکرها، یعنی برخلاف آنچه نیوتن گفته بود! در نظریه او فضا در مجاورت ماده کمی انحنا پیدا می‌کرد. در نتیجه حضور ماده اجرام، مسیر یا به اصطلاح کمترین مقاومت را در میان خمه‌ها (منحنیها) اختیار می‌کردند. با این که فکر انیشتین عجیب به نظر می‌رسید می‌توانست چیزی را جواب دهد که قانون گرانش نیوتن از پاسخ دادن آن عاجز می‌‌ماند. سیاره اورانوس در سال 1781 میلادی کشف شده بود و مدارش به دور خورشید اندکی ناجور به نظر می‌رسید و یا به عبارتی کج بود!

نیم سده مطالعه این موضوع را خدشه‌ناپذیر کرده بود. بنابر قوانین نیوتن می‌‌بایست گرانشی برآن وارد شود. یعنی باید سیاره‌ای بزرگ در آن سوی اورانوس وجود داشته باشد تا از طرف آن نیرویی بر اورانوس وارد شود. در سال 1846 میلادی اخترشناس آلمانی دوربین نجومی خودش را متوجه نقطه‌ای کرد که «لووریه» گفته بود و بی هیچ تردید سیاره تازه‌ای را در آنجا دید که از آن پس نپتون نام گرفت. نزدیک‌ترین نقطه مدار سیاره تیر (عطارد) به خورشید در هر دور حرکت سالیانه سیاره تغییر می‌کرد و هیچ گاه دوبار پشت سر هم این تغییر در یک نقطه ویژه اتفاق نمی‌افتاد. اخترشناسان بیشتر این بی نظمی‌ها را به حساب اختلال ناشی از کشش سیاره‌های مجاور تیر (عطارد) می‌‌دانستند! مقدار این انحراف برابر 43 ثانیه قوس بود. این حرکت در سال 1845 به وسیله لووریه کشف شد بالاخره با ارائه نظریه نسبیت عام جواب فراهم شد این فرضیه با اتکایی که بر هندسه نااقلیدسی داشت نشان داد که حضیض هر جسم دوران کننده حرکتی دارد علاوه برآنچه نیوتن گفته بود. وقتی که فرمولهای انیشتین را در مورد سیاره عطارد به کار بردند، دیدند که با تغییر مکان حضیض این سیاره سازگاری کامل دارد. سیاره‌هایی که فاصله شان از خورشید بیشتر از فاصله تیر تا آن است تغییر مکان حضیضی دارند که به طور تصاعدی کوچک می‌شوند.اثر بخش‌تر از اینها دو پدیده تازه بود که تنها نظریه انیشتین آن‌را پیشگویی کرده بود. نخست آنکه انیشتین معتقد بود که میدان گرانشی شدید موجب کند شدن ارتعاش اتمها می‌شود و گواه بر این کند شدن تغییر جای خطوط طیف است به طرف رنگ سرخ! یعنی اینکه اگر ستاره‌ای بسیار داغ باشد و به طوری که محاسبه می‌کنیم بگوییم که نور آن باید آبی درخشان باشد در عمل سرخ رنگ به نظر می‌رسد کجا برویم تا این اندازه نیروی گرانشی و دمای بالا را داشته باشیم، پاسخ مربوط به کوتوله‌های سفید است.دانشمندان به بررسی طیف (بیناب) کوتوله‌های سفید پرداختند و در حقیقت تغییر مکان پیش بینی شده را با چشم دیدند! نام این را تغییر مکان انیشتینی گذاشتند. انیشتین می‌‌گفت که میدان گرانشی پرتوهای نور را منحرف می‌کند چگونه ممکن بود این مطلب را آزمود؟. اگر ستاره‌ای در آسمان آن سوی خورشید درست در راستای سطح آن واقع باشد و در زمان خورشیدگرفتگی خورشید قابل رؤیت باشد اگر وضع آنها را با زمانی که فرض کنیم خورشیدی در کار نباشد مقایسه کنیم خم شدن نور آنها مسلم است. درست مانند موقعی که انگشت دستتان را جلوی چشمتان در فاصله 8 سانتیمتری قرار دهید و یکبار فقط با چشم چپ و بار دیگر فقط با چشم راست به آن نگاه کنید به نظر می‌‌رسد که انگشت دستتان در مقابل زمینه پشت آن تغییر جا می‌دهد ولی واقعاً انگشت شما که جابجا نشده است!

دانشمندان در موقع خورشیدگرفتگی در جزیره پرنسیپ پرتغال واقع در افریقای غربی دیدند که نور ستاره‌ها به جای آنکه به خط راست حرکت کنند در مجاورت خورشید و در اثر نیروی گرانشی آن خم می‌شوند و به صورت منحنی در می‌‌آیند. یعنی ما وضع ستاره‌ها را کمی بالاتر از محل واقعیش می‌بینیم. ماهیت تمام پیروزیهای نظریه نسبیت عام انیشتین اخترشناختی بود ولی دانشمندان حسرت می‌‌کشیدند که‌ای کاش راهی برای آزمون آن در آزمایشگاه داشتند. نظریه انیشتین به ماده به صورت بسته متراکمی از انرژی نگاه می‌‌کرد به همین خاطر می‌‌گفت که این دو به هم تبدیل پذیرند یعنی ماده به انرژی و انرژی به ماده تبدیل می‌شود. E = mc² دانشمندان به ناگاه پاسخ بسیاری از پرسش‌ها را یافتند. پدیده پرتوزایی به راحتی توسط این معادله توجیه شد. کم کم دانشمندان دریافتند که هر ذره مادی یک پادماده مساوی خود دارد و در اینجا بود که ماده و انرژی جدایی‌ناپذیر شدند. تا اینکه انیشتین طی نامه‌ای به رئیس جمهور امریکا نوشت که می‌توان ماده را به انرژی تبدیل کنیم و یک بمب اتمی درست کنیم و امریکا دستور برپایی سازمان عظیمی را داد تا به بمب هسته‌ای دست پیدا کند. برای شکافت هسته اتم اورانیوم 235 انتخاب شد. اورانیوم عنصری است که در پوسته زمین بسیار زیاد است. تقریباً 2 گرم در هر تن سنگ! یعنی از زر (طلا) چهارصد مرتبه فراوانتر است اما خیلی پراکنده. در سال 1945 مقدار کافی برای ساخت بمب جمع شده بود و این کار یعنی ساختن بمب در آزمایشگاهی در «لوس آلاموس» به سرپرستی فیزیکدان امریکایی «رابرت اوپنهایمر» صورت گرفت. آزمودن چنین وسیله‌ای در مقیاس کوچک ناممکن بود. بمب یا باید بالای اندازه بحرانی باشد یا اصلاً نباشد و در نتیجه اولین بمب برای آزمایش منفجر شد. در ساعت 5/5 صبح روز 16 ژوئیه 1945 برابر با 25 تیرماه 1324 و نیروی انفجاری برابر 20 هزار تن تی.ان.تی آزاد کرده دو بمب دیگر هم تهیه شد. یکی بمب اورانیوم بنام پسرک با سه متر و 60 سانتیمتر طول و به وزن 5/4 تن و دیگری مرد چاق که پلوتونیم هم داشت. اولی روی هیروشیما و دومی روی ناکازاکی در ژاپن انداخته شد. صبح روز 16 اوت 1945 در ساعت ده و ده دقیقه صبح شهر هیروشیما با یک انفجار هسته‌ای به خاک و خون کشیده شد. با بمباران هیروشیما جهان ناگهان به خود آمد، 160000 کشته در یک روز وجدان خفته فیزیکدان ‌ها بیدارر شد! «اوپنهایمر» مسئول پروژه بمب و دیگران از شدت عذاب وجدان لب به اعتراض گشودند و به زندان افتادند. انیشتین اعلام کرد که اگر روزی بخواهم دوباره به دنیا بیایم دوست دارم یک لوله‌کش بشوم نه یک دانشمند

E=MC2

Albert Einstein is perhaps the most famous scientist of this century. One of his most well-known accomplishments is the formula
Despite its familiarity, many people don't really understand what it means. We hope this explanation will help!

One of Einstein's great insights was to realize that matter and energy are really different forms of the same thing. Matter can be turned into energy, and energy into matter.
For example, consider a simple hydrogen atom, basically composed of a single proton. This subatomic particle has a mass of
0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 672 kg
This is a tiny mass indeed. But in everyday quantities of matter there are a lot of atoms! For instance, in one kilogram of pure water, the mass of hydrogen atoms amounts to just slightly more than 111 grams, or 0.111 kg.
Einstein's formula tells us the amount of energy this mass would be equivalent to, if it were all suddenly turned into energy. It says that to find the energy, you multiply the mass by the square of the speed of light, this number being 300,000,000 meters per second (a very large number):

= 0.111 x 300,000,000 x 300,000,000
= 10,000,000,000,000,000 Joules

This is an incredible amount of energy! A Joule is not a large unit of energy ... one Joule is about the energy released when you drop a textbook to the floor. But the amount of energy in 30 grams of hydrogen atoms is equivalent to burning hundreds of thousands of gallons of gasoline!

If you consider all the energy in the full kilogram of water, which also contains oxygen atoms, the total energy equivalent is close to 10 million gallons of gasoline!
Can all this energy really be released? Has it ever been?

The only way for ALL this energy to be released is for the kilogram of water to be totally annhilated. This process involves the complete destruction of matter, and occurs only when that matter meets an equal amount of antimatter ... a substance composed of mass with a negative charge. Antimatter does exist; it is observable as single subatomic particles in radioactive decay, and has been created in the laboratory. But it is rather short-lived (!), since it annihilates itself and an equal quantity of ordinary matter as soon as it encounters anything. For this reason, it has not yet been made in measurable quantities, so our kilogram of water can't be turned into energy by mixing it with 'antiwater'. At least, not yet.

Another phenomenon peculiar to small elementary particles like protons is that they combine. A single proton forms the nucleus of a hydrogen atom. Two protons are found in the nucleus of a helium atom. This is how the elements are formed ... all the way up to the heaviest naturally occuring substance, uranium, which has 92 protons in its nucleus.
It is possible to make two free protons (Hydrogen nuclei) come together to make the beginnings of a helium nucleus. This requires that the protons be hurled at each other at a very high speed. This process occurs in the sun, but can also be replicated on earth with lasers, magnets, or in the center of an atomic bomb. The process is called nuclear fusion.
What makes it interesting is that when the two protons are forced to combine, they don't need as much of their energy (or mass). Two protons stuck together have less mass than two single separate protons!
When the protons are forced together, this extra mass is released ... as energy! Typically this amounts to about 7% of the total mass, converted to an amount of energy predictable using the formula .

Elements heavier than iron are unstable. Some of them are very unstable! This means that their nuclei, composed of many positively charged protons, which want to repel from each other, are liable to fall apart at any moment! We call atoms like this radioactive.
Uranium, for example, is radioactive. Every second, many of the atoms in a chunk of uranium are falling apart. When this happens, the pieces, which are now new elements (with fewer protons) are LESS massive in total than the original uranium atoms. The extra mass disappears as energy ... again according to the formula ! This process is called nuclear fission.

Both these nuclear reactions release a small portion of the mass involved as energy. Large amounts of energy! You are probably more familiar with their uses. Nuclear fusion is what powers a modern nuclear warhead. Nuclear fission (less powerful) is what happens in an atomic bomb (like the ones used against Japan in WWII), or in a nuclear power plant.

Albert Einstein was able to see where an understanding of this formula would lead. Although peaceful by nature and politics, he helped write a letter to the President of the United States, urging him to fund research into the development of an atomic bomb ... before the Nazis or Japan developed their own first. The result was the Manhatten Project, which did in fact produce the first tangible evidence of ... the atomic bomb!

معرفی شاتل فضایی به زبان ساده


شاتل در لغت به اتوبوسهایی اطلاق می شود که در یک مسیر مشخص رفت و آمد می نمایند. آن ها اتوبوسهایی هستند که برای حمل انسان،محموله های فضایی و بردن ماهواره به فضا،توسط اداره هوانوردی و فضایی ملی ایالات متحده آمریکا(NASA ) در دهه هفتاد میلادی طراحی شده است.

شاتل فضایی بعنوان یک موشک قابل استفاده مجدد و فضاپیمای قابل بازیابی مطرح شد زیرا تا آن زمان در تکنولوژی پرتاپ با موشک،قسمت های مختلف از موشک جدا شده و به زمین سقوط نموده و یا اینکه در فضا سرگردان می ماندند برای مثال موشک ساترن 5 با جرمی حدود 2900 تن و ارتفاع 111 متر به فضا پرتاب شد ولی در بازگشت آنچه از این آسمان خراش پرنده باقی مانده بود توده ای 6 تنی بود که در اقیانوس آرام فرود آمد و راهی موزه شد.

شاتل ها به ترتیب ساخت اینتر پرایز،کلمبیا،چلنجر،دیسکاوری،آتلانتیس و ایندیور نامیده شدند. اینتر پرایز توانایی پرواز به فضا را نداشت و فقط ابزاری آزمایشی و آموزشی بود. دوازدهم آوریل 1981(اوایل دهه 1360)،یعنی بعد از حدود 10 سال،شاتل فضایی کلمبیا،با موفقیت به فضا فرستاده شد تا فصل جدیدی از تجسس ای فضایی آغاز گردد. در سال 1983،اولین ماهواره به وسیله چالنجر در مدار قرار داده شد. در نوامبر 1983 اولین آزمایشگاه فضایی با 71 مورد آزمایش طراحی شده به وسیله دانشمندان آمریکا و اروپا به فضا فرستاده شد و در آوریل 1984،اولین تعمیر ماهواره ای توسط شاتل صورت پذیرفت و بازیافت ماهواره های پاپالا و وستار و بازگرداندن آنها به زمین در نوامبر سال 1984 اتفاق افتد تا در 5 سال آغازین استفاده از شاتل،ماموریتهای بسیار مهمی انجام شود.پس از این موفقیت های اولیه در ژانویه سال1986،با انفجار شاتل چالنجر(چلنجر) و کشته شدن خدمه آن بعلت ایجاد شعله در مخزن سوخت بیرونی،مامریتهای شاتل برای تحقیق و تفحص به مدت 3 سال معلق ماند.


سازمان ناسا این 3 سال را صرف تکمیل و ایمن تر کردن شاتل نمود و در سال 1988 میلادی پروازهای شاتل دوباره آغاز شد.

ولی متاسفانه دوباره حادثه به سراغ شاتل های فضایی آمد،در روز شنبه 12 بهمن 1381(16 ژرانویه 2003)در حدود ساعت 14 به وقت جهانی هفت فضانورد شاتل کلمبیا در پایان یک ماموریت 16 روزه علمی حاضر بودند(آماده بودند) که به زمین بازگرند،اما در کمال حیرت مردمان این فضاپیما در اثر یک مشکل در قسمت مخازن سوخت منفجر شد و از بین رفت. پس از این حادثه بار دیگر شاتل ها به مدت 3 سال زمین گیر شدند.

لازم به ذکر است شوروی سابق نیز برنامه ای مشابه با شاتل فضایی آمریکا را در نوامبر سال 1988 آغاز کرد،در این تاریخ شوروی نخستین شاتل خود به نام بوران را برای آزمایش پرواز بدون سرنشین به مدار فرستاد. شاتل بوران تقریبا هم اندازه وهم شکل شاتل آمریکا بود.

این شاتل به همراه موشک جدید انرژیا به فضا رفت. اما این برنامه در سال 1993 یعنی بعد از فروپاشی شوروی با توقف روبرو شد. بوران دیگر هرگز پرواز نکرد.

ساختار شاتل فضایی

شاتل ها دارای سه بخش اصلی هستند:

1. مدارگرد

2. دو موشک سوخت جامد یا " بالا برنده"

3. مخزن بیرونی و بزرگ سوخت مایع

مدارگرد:

مدارگرد تنها بخشی از شاتل است که وارد مدار می شود. مدارگرد به مخزن بزرگ سوخت متصل است و هیدروژن و اکسیژن مایع موجود در آن را می سوزاند تا نیروی رانشی پرتاب ایجاد شود. طول این مدارگرد 37 متر،عرض آن از انتهای یک بال تا انتهای بال دیگر 24 متر و ارتفاع آن در حالت ایستاده روی سکوی پرتاب 17 متر است.

مدارگرد نیز پس از پایان ماموریت به زمین باز می گردد و مانند هواپیمایی با سرعت 346 کیلومتر در ساعت بر باند ویژه فضاپیما ها می نشیند. مدارگرد نیز دست کم صد بار می تواند در مدار زمین قرار گیرد و هر بار مدت پرواز آن از 5 تا حداکثر 30 روز است. مدارگرد دارای سه بخش است: کابین فضانوردان،آفت یا اتاق بار و موتورها.

کابین فضانوردان،در بخش جلویی شاتل قرار دارد و به طور میانگین گنجایش 7 نفر و در شرایط اضطراری 10 نفر را داراست.

اتاق بار یا آفت قسمتی است در طبقه ی عقبی پرواز که متخصصان فنی و علمی در آنجا می نشینند. ان ها را به ترتیب متخصصان ماموریت(فضانوردان ناسا) و متخصصان بار(که فضانورد نیستند و عموما دانشمندند) می نامند. منظور از بار، ماهواره یا تجهیزاتی است که در فضاپیما با خود به مدار زمین می برد.

در یک شاتل،51 موتور به کار رفته است. موتورهای موشکی سوخت جامد که فقط در دو دقیقه نخست پرتاب به کار می روند. سه موتور اصلی در جریان پرتاب روشن اند. این موتورها نیروی لازم برای کشش 170 تن جرم شاتل را تولید می کنند. دو موتور مانور در مدار، فضاپیما را قادر می سازند تا مدار خود را بدور زمین اصلاح کند و یا تغییر مسیر دهد. لازم به ذکر است که توان موتورهای شاتل فضایی حین برخاستن 140 میلیون اسب بخار است.(یعنی معادل توان حدود 1.5 میلیون پژو 206)

بالا برنده ها:

دو موشک با سوخت جامد،بزرگ ترین موشک های سوخت جامدی اند که تا بحال برای پروازهای فضایی ساخته شده اند، این دو موشک قادرند هزار و سیصد تن جرم را رو به بالا بکشند و فقط صعود فضاپیما را تند تر می کنند. هر کدام از این موشک ها 43 متر ارتفاع و در هنگام پر بودن 60 تن وزن دارند. یک موشک پرتاب کننده نیروی رانشی معادل 1.5 میلیون کیلو گرم در هنگام پرتاب ایجاد می کند. این دو موشک پس از اینکه شاتل فضایی را بع ارتفاع 45 کیلومتری از زمین رساندند یعنی بالای ضخیم ترین لایه های جوی زمین از فضاپیما جدا می شوند و با چتر در اقیانوس فرود می آیند. این موشک ها قابل بازیافت بوده و در ماموریت های بعدی مورد استفاده قرار می گیرند.

مخزن سوخت بیرونی:

طول مخزن سوخت بیرونی 48 متر و عرض آن حدود 8 متر است و با 705 تن سوخت هیدرازین و نیتروکسید نیتروزین در کل 738.5 تن جرم دارد. این مخزن سه موتور موشکی مدارگرد را تغذیه می کند. این مخزن سوخت پس از رساندن مدارگرد به ارتفاع مورد نظر،از آن جدا می شود و طبق برنامه بر اثر برخورد با جو زمین می سوزد و از بین می رود.

ارتفاع مدارهایی که شاتل در آنها قرار می گیرند از 185 تا 1110 کیلومتر با توجه به ماموریتشان تغییر می کند. گرچه بیشتر اوقات به مدار 240 کیلومتری می روند. در آنجا هر 90 دقیقه یک بار دور زمین می گردند.

شاتل فضایی در مواجهه با جو زمین چه می کند؟

اصطکاک بدنه شاتل فضایی با جو زمین موجب می شود دما در حد بسیار بالایی بالا برود. برای حل این مشکل مهندسان ناسا سطح زیرین مدارگرد را با سرامیک می پوشانند. طرح فعلی شاتل شامل20548 قطعه سرامیک از جنس الیا سیلیکون است. هر قطعه طوری شکل گرفته که دقیقا قالب تمام زوایای فضاپیما باشد و بتواند دمایی برابر با 1260 درجه سانتیگراد را تحمل کند. کلاهک دماغه شاتل و لبه ی بال ها که در هنگام بازگشت شاتل به جو،بیشترین گرما را متحمل می شوند،با ماده ای پوشیده اند که می تواند دمایی برابر 1649 درجه سانتیگراد را تحمل کند،دمایی که فولاد در آن ذوب می شود.

آینده ی شاتل های فضایی:

قرار بود شاتل ها ابزارهای ارزان قیمتی برای پرتاب فضانوردان به مدار باشند،اما در عمل هر پرتاب حدود سیصد میلیون دلار هزینه در بر داشت. نکته دیگر این است که ناسا باید حدود دوازده هزار نفر را فقط برای پرتاب فضاپیما استخدام کند!

جایگزین آینده شاتل ها احتمالا چیزی مشابه هواپیمای ملی هوا فضا خواهد بود که ناسا و نیروی هوایی آمریکا بطور مشترک با هم ساخت اد. این هواپیما که X-33 نام دارد، سی و سومین هواپیما از یک رشته پر تعداد هواپیما های آزمایشی مشترک ناسا و نیروی هوایی است. این رشته از هواپیما ها به هواپیمای X-34 که مدل دیگری از موشک های قابل مصرف دوباره است،رسیده اند.

هواپیمای X-33 مانند یک هواپیمای جت عادی از باند پرواز بلند می شود و به سرعت مناسب جهت پرتاب به مدار زمین می رسد و همانند یک هواپیمای معمولی فرود می آید.چ

این فضاپیما طوری طراحی شده است که خودش را سریعتر و بالاتر پرتاب کند،تا جایی که جو آن قدر نازک شود که موتورهای عکس العملی آن به کار افتد. سپس در سرعت 22 ماخ(22 برابر سرعت صوت است یعنی 6.4 کیلومتر در ثانیه)، این موتورها خاموش می شوند و یک موتور موشکی، سرعت آن را به 25 ماخ(سرعت لازم برای حرکت در فضا)می رساند.

هر پرتاب هواپیمایX-33 بیش از یک میلیون دلار هزینه خواهد داشت. طرفداران این طرح مدعی اند که می توان این هواپیما را یک روز و نیم پس از فرود،دوباره به فضا فرستاد(شاتل ها باید بین پروازها چندین ماه استراحت کنند) و از آن جایی که هواپیمای هوافضا،بیشتر مانند یک جت عمل می کند تا یک موشک،می تواند در شرایط اضطراری دور بزند و به نقطه حرکتش بازگردد،قابلیتی که شاتل های فضایی ندارند.


شاتل چیست؟


شاتل به سفینه های گفته میشودکه برای ماموریت های فضایی ساخته میشود شاتلهارا در 

اصطلاح spase transport ation به معناي سامانه حمل ونقل فضايي ميگويند.و طراحی و

ساخت آنها به گونهای انجام میگیرد که بتواند که بتواند حداقل 100 مائموریت را انجام میدهند

.شاتل مثل راکت پرتاب میشود و مثل هواپیما فرود میآید در حال حاضر سه عدداز این نوع

سفینه ها ی فضایی (شاتل) فعالند.که عبارتند از دیسکاوری . اتلانتیس .اندور .گفتنی است که 

این سفینه ها تاکنون توانسته اند فقط در حدود یک چهارم از ماموریتهایی را به انجام برسانند که

برایشان در نظر گرفته شده است زمان کلی این ماموریتها بین 5 تا 16 روز است.

معمولا" در اولین پرواز این شاتلها آنها کمترین خدمه (2 نفر) را حمل میکنند بیشترین تعداد

افراد معمولا"8 نفرند . ارزش یک شاتل بیشتر از 2 میلیون پوند است و طراحی و ساخت آن

بسیار تخصصی و حساس مهندسی است که در آن از انواع رشته های مهندسی و ریاضی

فیزیک و بعضی گرایشهای شیمی و مهندسی سامانه استفاده میشود .. اولین شاتل فضایی

کلمبیا نام داشت که در سال1358 ه ش به سفارش مرکز فضایی کندی ناسا ساخته شد.شاتلهای

کلمبیا دیسکاوری چلنگر اتلانتیس انداور تا به حال 113 ماموریت فضایی انجام داده اند .این

شاتلها چیزی بیش از 1360تن بار را به فضا برده اند که شاتل تلسکوپ فضایی هابل و سایر

وسایل ساخت و تجهیزات پایگاه بین المللی فضایی Iss ميشود.گفتنی است هر شاتل از سه

قسمت اصلی تشکیل شده است

1- قسمتی که در ان خدمه هستند 2- تانکر سوخت خارجی 3- دو پیشران (تانک سوخت 

جامد) که تامین کننده بخش عمده نیروی بالا برنده شاتل در دو دقیقه اول پرتاب اند.

همه ای این اجزا در سفرهای بعدی شاتل دوباره مورد استفاد ه قرار میگیرد. بجز تانک سوخت

خارجی که بعد از اتمام سوختش در فضا رهامیشود و در اتمسفر زمین میسوزد .دو دقیثقه بعد

از پرتاب شاتل به ارتفاع 45 كيلومتري ميرسد.که در این لحظه دو تانک سوخت جامد تمام شده

و از شاتل جدا میشود و در اقیانوس جایی که نایا برایشان پیش بینی کرده اند می افتد. تیم ناسا این

تانکها را از آب گرفته و به مرکز میبرند تا برای پرتاب بعدی استفاده کنندوقتی شاتل 8 دقیقه و 

40 ثانیه مسافت متناظرش را پیمود تانک سوخت مایع خارجی سوختش تمام میشود و در فضا رها

ميشودو در جومیسوزد.در حدود 35 دقیقه بعد ازپرتاب دوپیشران موتور شروع به کار میکنند و

در مدت 3 دقیقه کارمیکنند تا شاتل را د مدار نهایی که برایشان در نظر گرفته شده قرار دهند. به

محض اتمام ماموریت و بازگشت به جو زمین شاتل بدون هیچ نیرویی بازدارنده موتوری در

پایگاه فرود می آید وبه نرمی میایستند شاتلها برای حداکثر 20 سال کار طراحی شده اند ولی

دانشمندان و مهندسان مدام در حال ارتقاء سامانه آنها هستند . ناسا تاکنون هزاران تغییر و تحول

کوچک و بزرگ اساسی در طراحی این شاتلها انجام داده است.