Why doesn't everyone have a jetpack? - Richard Browning

Translator: sadegh vn Reviewer: Masoud Motamedifar

On April 12, 1961, Soviet cosmonaut Yuri Gagarin

در ۱۲ آپریل ۱۹۶۱، فضانورد روسی، یوری گاگارین

piloted a 2,400 kilogram spacecraft in humanity’s first manned space flight.

یک فضاپیما ۲,۴۰۰ کیلوگرمی را در اولین پرواز فضایی سرنشین‌دار تاریخ هدایت کرد.

One week later, Bell Aerosystems debuted another advancement in aviation:

یک هفته بعد، شرکت «بِل اِروسیستم» پیشرفت تازه‌ای در صنعت فضانوردی آغاز کرد:

the gas-powered rocket pack.

کوله‌پشتی پرنده با سوخت گاز.

Capable of flying 35 meters in just 13 seconds,

که قادر بود ۳۵ متر را تنها در ۱۳ ثانیه طی کند،

the rocket pack thrilled onlookers.

این محصول تماشاچیان را به وجد آورد.

But the device’s engineers were less enthused.

اما مهندسان پروژه اشتیاق کمتری داشتند.

چون علی‌رغم سال‌ها کار کردن بر روی این تکنولوژی جدید،

Despite years of cutting-edge work,

they knew this short flight was all the rocket pack could muster.

می‌دانستند پرواز در ارتفاع کم تمام چیزی است که این کوله می‌توانست ارائه دهد.

So why was a massive spacecraft easier to send flying than a single pilot?

پس چرا به پرواز در آوردن یک فضاپیمای عظیم آسان‌تر از یک وسیله تک خلبانی است؟

According to Newton's laws of motion,

با توجه به قوانین حرکت نیوتن،

the physics behind flight are actually quite simple.

(مبانی) فیزیک پرواز در واقع بسیار ساده است.

All you need is a powerful enough upward force

تنها چیزی که نیاز دارید یک نیروی رو به بالای به اندازه کافی قدرتمند است

to counteract the downward force of gravity.

تا بر نیروی جاذبه رو به پایین مقابله کند.

And since objects with more mass experience stronger gravitational forces,

و از آنجایی که اجسام سنگین‌تر نیروی جاذبه قوی‌تری را متحمل می‌شوند،

lighter objects should be easier to get off the ground.

پس اجسام سبک‌تر باید آسان‌تر از سطح زمین جدا شوند.

However, modern jet engines, our primary tool for flight,

اگر‌چه موتور‌های جت کنونی که ابزار اولیه ما برای پرواز هستند،

actually get more efficient the larger they are.

در واقع هر چه بزرگ‌تر باشند کارامدیشان افزایش می‌یابد.

Jet engines work by sucking in huge volumes of air,

نحوه کار موتور‌های جت به این شکل است که حجم بسیاری هوا را مکش کرده

and then expelling that air as quickly as possible.

و سپس با سرعت هر چه ممکن آن‌ها را خارج می‌کنند.

While most of this actually bypasses the inner machinery,

در واقع، در حالی که بیشتر آن‌ها از کنار قطعات داخلی عبور می‌کنند،

it still contributes to a huge portion of the engine's thrust.

هنوز هم نیروی پیشران زیادی به اجزای موتور می‌رسانند.

But the air that does enter the engine’s core gets compressed

اما هوایی که وارد هسته مرکزی موتور شده

by a series of tightly packed blades.

به وسیله تیغه‌های نزدیک‌به‌هم و محکمی فشرده می‌شود.

That compressed air then enters the combustion chamber,

هوای فشرده سپس وارد محفظه احتراق،

where it is injected with jet fuel and ignited.

(جایی که سوخت جت در آن آتش گرفته)، وارد می‌شود.

The heat causes the compressed air to rapidly expand,

گرمای به وجود آمده باعث می‌شود تا هوای فشرده سریعاً منبسط شده و پخش شود،

bursting out of the exhaust and propelling the engine forward.

و با فشار زیاد از اگزوز خارج شده و موتور به سمت جلو رانده شود.

As air leaves the engine it also turns a turbine embedded in the exhaust nozzle.

هوای خارج شده از موتور همچنین توربین تعبیه شده در انتهای اگزوز را می‌چرخاند.

This turbine powers the fan and the compressor blades,

این توربین به فن و پره‌های کمپرسور نیرو می‌دهد،

creating a cycle that maintains thrust for as long as there’s fuel to burn.

و چرخه‌‌ای ایجاد می‌کند که تا زمان وجود سوخت برای سوختن،نیروی پیشران را حفظ می‌کند

The more air an engine can take in and expel the more thrust it can produce.

هرچه یک موتور هوای بیشتری دریافت کند، نیروی پیشران بیشتری می‌تواند تولید کند.

On a modern jet, the diameter of a frontal fan is larger than a truck.

در جت‌های امروزی، قطر یک فن‌ جلویی بیشتر از یک کامیون است.

And even spinning at relatively low speeds,

و حتی این موتور‌ها با چرخشی با سرعت نسبتاً پایین،

these engines produce more than enough thrust to maintain the necessary speed

نیروی پیشران بیش از حد کافی برای حفظ سرعت لازم

for flying a passenger aircraft.

برای پرواز یک هواپیمای مسافربری را فراهم می‌کنند.

But smaller engines simply can’t take in this much air.

اما موتور‌های کوچکتر نمی‌توانند به سادگی این مقدار هوا را دریافت کنند.

For most of the 20th century, engineers couldn’t produce an engine

تا اواخر قرن بیستم، مهندسان هنوز قادر نبودند موتوری بسازند

small and light enough for an individual to wear,

که برای حمل یک نفر به اندازه کافی کوچک و سبک باشد،

yet powerful enough to lift itself alongside its pilot and fuel.

و به اندازه‌ای قدرتمند باشد تا خلبان و سوخت را به همراه هم از زمین بلند کند.

Designs could only carry enough fuel for 30 seconds of flight,

طرح‌های آن زمان فقط می‌توانستند سوخت کافی برای ۳۰ ثانیه پرواز را حمل کنند،

and when airborne, the powerful thrust in a single direction

و در هنگام پرواز، نیروی قدرتمند پیشران در یک جهت مشخص

made jetpacks difficult and dangerous to control.

کنترل جت‌پک(کوله‌جت) را بسیار دشوار و خطرناک می‌کرد.

But the new millennium brought advances in materials, manufacturing,

اما در هزاره جدید دستاورد‌های شگرفی در زمینه‌های مواد، ساخت،

and computing technology,

و تکنولوژی محاسباتی رخ داد

including systems which could manage fuel injection with incredible precision.

که شامل سیستم‌هایی بودند که می‌توانستند تزریق سوخت را با دقت بی‌نظیری انجام دهند.

Together, these dramatically improved the fuel efficiency

همه اینها با هم، راندمان سوخت و نسبت نیرو به وزن موتور‌های جت را

and power-to-weight ratio of jet engines.

به طرز چشمگیری بهبود بخشید.

By 2016, micro-engines the size of a coffee can

در سال ۲۰۱۶، موتور‌های میکرو‌جت که به اندازه‌ یک قوطی قهوه بودند

and weighing less than 2kg

و جرمی کمتر از ۲ کیلوگرم داشتند،

could achieve 220 Newtons of force.

توانستند به نیروی ۲۲۰ نیوتنی دست یابند.

This was when an English engineer named Richard Browning

همین موقع بود که مهندس انگلیسی به نام ریچارد براونینگ،

saw the opportunity to create a new kind of lightweight jetpack.

فرصت را برای ساختن نسل جدیدی از جت‌پک‌های سبک‌وزن غنیمت شمرد.

In addition to a single engine strapped to the back,

علاوه‌بر یک موتوری که در پشت سر قرار گرفته شده بود،

this so-called Jet Suit involved a pair of micro-engines on each arm

در این محصول که به لباس‌جت معروف بود، یک جفت میکرو موتور کنار هر بازو

to split and balance the thrust.

برای تقسیم‌بندی و بالانس نیروی پیشران تعبیه شده بود.

Working with the back engine, these provided three-points of stability,

با پرواز با موتور پشتی، سه نقطه پایداری شکل می‌گرفت

which some pilots describe as being akin to comfortably leaning on crutches

که برخی خلبانان آن را به راحت تکیه دادن به عصا در هنگامی که

while a friend supports your back.

یک دوست از پشت هوایتان را دارد، توصیف کردند.

It may seem complicated to manage all these engines at once,

ممکن است کنترل همزمان همه این موتور‌ها پیچیده به نظر برسد،

but many pilots master it in less than a day

اما بسیاری از خلبانان در کمتر از یک روز

with the help of another advanced computer system— their brain.

به کمک سیستم محاسبه‌گر پیشرفته دیگری یعنی مغز خودشان بر آن تسلط پیدا کردند.

Various brain regions and multiple sensory systems

مناطق مختلف مغز و حواس چندگانه متعدد

perfectly calibrate our sense of balance and spatial orientation,

حس تعادل و تعیین موقعیت مکانی ما را کالیبره و تنظیم می‌کنند.

helping pilots smoothly direct their flights.

که خلبانان به کمک آنها به آرامی پرواز‌هایشان را هدایت می‌کنند.

Slight movements of the arms allow operators to increase and decrease lift,

سرنشین می‌تواند با کمک حرکات جزئی دستانش ارتفاعش از زمین را افزایش و یا کاهش دهد،

quickly turn in mid-air, or glide forward for up to 5 minutes.

در همان حالت به سرعت بچرخد و یا بدون حرکت خاصی تا ۵ دقیقه رو به جلو پرواز کند.

This technology is still fairly new,

این تکنولوژی هنوز هم نسبتاً جدید است،

and without major advances in fuel efficiency and engine technology,

و بدون پیشرفت‌های عمده در بهره‌وری سوخت و فناوری موتور،

don’t expect to have a jetpack of your own any time soon.

به این زودی‌ها انتظار داشتن جت‌پک شخصی خودتان را نداشته باشید.

But if reaching for the sky already got us this far,

اما اگر هدف رسیدن به آسمان ما را تا‌به‌حال به اینجا رسانده است،

who knows where we'll fly next?

چه کسی می‌داند که در آینده به کجا‌ها پرواز خواهیم کرد؟