صد سال پژوهش در حوزه هوافضا
عماد كسرايي . روزنامهنگار و مروج علم
مهندسي مکانيک سيالات يکي از پرکاربردترين حوزههاي دانش مهندسي است. از بررسي رفتار جامدات و مطالعه روي رفتار شارهها و مسائل انتقال حرارت و ترموديناميک گرفته تا طراحي و ساخت ماشينها، هواپيماها، پلها و سدها همهوهمه در مهندسي مکانيک مورد تحليل و بررسي قرار ميگيرند. در مقايسه با رفتار جامدات، رفتار سيالات در شرايط گوناگون بينهايت پيچيده است. هنوز مطالعه روي جريانهاي آرام، جريانهاي آشوبي و متلاطم موضوع کار بسياري از فيزيکدانان و مهندسان مکانيک است. دانش بشر از اين حوزه هنوز کامل نشده و چيزهاي بسياري هست که نميدانيم. مدلسازي رياضي در مکانيک سيالات حتي با وجود برنامهها و نرمافزارهاي عصر رايانه همچنان علامتسؤالهاي بسياري دارد و کاري طاقتفرسا و زمانبر است. حال تصور کنيد زماني را که تمامي اين محاسبات پيچيده به صورت دستي و با قلم و کاغذ انجام ميشده است. چيزي که روحيهاي خستگيناپذير ميطلبيده و انگيزهاي بيپايان؛ يعني درست همان کاري که لودويگ پرانتل انجام ميداده است! باري! يکي از بلندآوازهترين نامهاي مکانيک سيالات، لودويگ پرانتل است. او را که فرزند يک استاد دانشگاه در زمينه کشاورزي به نام پروفسور الکساندر پرانتل بود، بهعنوان پدر علم آيروديناميک ميشناسند. پرانتل در سال ۱۹۰۷ با راهاندازي آزمايشگاه پژوهشهاي آيروديناميک در شهر گوتينگن، پايهگذار مؤسسهاي شد که بعدها مرکز پژوهشهاي هوافضاي آلمان (DLR) نام گرفت. حتما درباره مأموريت روزتا و کاوشگر فيله شنيدهايد. اين مأموريت فضايي فوقالعاده را مرکز پژوهشهاي هوافضاي آلمان مديريت ميکرد؛ مؤسسهاي که وجود خود را مديون کارهاي پرانتل است. آزمايشگاههاي پرانتل در طول تاريخ و پس از گذشت يک قرن چنان تغييروتحول پيدا کردند که اينک مهندسان مرکز پژوهشهاي هوافضا موفق به اجراي يک مأموريت پيچيده فضايي مانند مأموريت روزتا ميشوند. پرانتل بنيانگذار مهندسي مکانيک سيالات به معناي مدرن و امروزي آن است؛ شاخه مهمي از مهندسي که سهم بزرگي در توسعه ساخت هواپيماهاي امروزي ايفا کرد. او در چهارم فوريه سال ۱۸۷۵ در فرايزينگ متولد شد و درس مهندسي خود را در مونيخ و بهعنوان دستيار آگوست فوپل تمام کرد و در سال ۱۹۰۰ در دانشگاه مونيخ موفق به اخذ مدرک دکترا شد. پرانتل جوان تا سال ۱۹۰۴ در دانشکده فني هانوفر مشغول به کار شد و ايده اوليه نظريه لايههاي مرزي را در سومين کنگره بينالمللي رياضيدانان در اين دانشگاه در قالب يک سخنراني مطرح کرد. او از سال ۱۹۰۴ بهبعد تا زمان مرگش؛ يعني در ۱۵ آگوست ۱۹۴۷ استاد فيزيک و همچنين مکانيک کاربردي دانشگاه گوتينگن بود. با تلاشهاي او نخستين تونل باد در سال ۱۹۰۸ در خيابان هيلدبراند شهر گوتينگن پايهگذاري شد و نخستين آزمايشهاي مدلسازي مکانيک سيالات نيز در اين مکان انجام گرفت. او در تمام سالهاي فعاليت خود درصدد بود پژوهشکدهاي را که به صورت کاملا تخصصي در زمينه مطالعات روي مدلسازي مکانيک سيالات راهاندازي شده بود توسعه دهد. کار پرانتل حدفاصل سالهاي ۱۹۲۵ تا ۱۹۴۷ بهعنوان مدير انستيتو تحقيقات سيالات انجمن قيصر ويلهلم (که بعدها به انجمن ماکس پلانک تغيير نام يافت) به دليل مشکلات اقتصادي و سياسي آلمان با دشواريها و سختيهاي بسياري روبهرو بود. او در سال ۱۹۱۲ مدير و پايهگذار انجمن علمي هوافضا در برلين بود و تا سال ۱۹۵۰ بهعنوان رئيس انجمن رياضيات کاربردي و مکانيک GAMM فعاليت ميکرد. در سال ۱۹۱۹ عمده فعاليت او روي مطالعاتي بود که ارتباط تنگاتنگي با طراحي بدنه و بال هواپيماها داشتند. به گواه همکاران و شاگردانش، پرانتل غير از اينکه يک پژوهشگر قابل و خستگيناپذير بود، توانايي خيرهکنندهاي هم در مديريت انجمنها و مؤسسات علمي داشت. نقش مهم او در توسعه نظريه لايههاي مرزي در مهندسي مکانيک سيالات غيرقابلانکار است. دانش امروز بشر در زمينه جريانهاي متلاطم و آشفته، ديناميک گازها، سيالات تراکمناپذير و... تا حد زيادي مديون تلاشهاي پرانتل است و عدد پرانتل در مکانيک سيالات که به نام او ثبت شده است يکي از مشهورترين و پرکاربردترين اعداد حوزه مکانيک است. پرانتل در زمان حياتش استاد راهنماي ۸۵پاياننامه دکترا در زمينه مکانيک سيالات بوده است. وبسايت مرکز پژوهشهاي هوافضاي آلمان در بزرگداشت لودويگ پرانتل و صدسالگي پژوهشهاي هوافضا در اين کشور مينويسد: لودويگ پرانتل گنجينهاي از ايدهها و طرحهاي بزرگ بود. او معلمي صبور بود که با حوصله بسيار در کنار همکاران و دانشجويانش ميايستاد و در سختيهاي محاسبات رياضي و آموزش پروتکلهاي آزمايشگاهي به آنها ياري ميرساند. بر پايه روش تفکر و همچنين متدهاي آزمايشگاهي وي، مهندسان خبره بسياري برخاستند که هرکدام به نوعي ايدههاي پرانتل را گسترش دادند. در سال ۱۹۷۰ به پاس قدرداني از اين دانشمند بزرگ، يکي از حفرههاي ماه به نام وي نامگذاري شد و همچنين دانشگاههاي بسياري در سراسر دنيا مانند دانشگاه زوريخ، پراگ، تروندهايم، بخارست و استانبول با اعطاي دکتراي افتخاري از مقام علمي بالاي وي تجليل کردهاند.