غزال زیاری: در دورانی که پرواز با هواپیما یک امر عادی است، هنوز بعضی افراد سؤالات متعددی در مورد پرواز و هواپیما دارند؛ از سوی دیگر بعضی تجربه‌ها از اولین پرواز هوایی در ذهن خیلی از افراد همیشه باقی می‌ماند. مثل هیجان لحظه‌ای که هواپیما برای برخاستن شتاب می‌گیرد و شما در صندلی‌تان فرو می‌روید، اضطرابی که با نخستین لرزش‌های هواپیما به سراغتان می‌آید و شاید حتی تجربه رفتن به دستشویی در هواپیما.
احتمالاً لحظه‌ای که در توالت هواپیما دکمه فلاش سیفون را فشار می‌دهید و محتویات کاسه توالت به شکلی جادویی به نابودی مکیده می‌شوند را به یاد دارید. با این سروصدای بلند و تمیز شدن کاسه توالت پس از آن، واضح است که نوعی اثر مشابه با جاروبرقی در کار است؛ اما واقعاً توالت‌های هواپیما چگونه کار می‌کنند؟
قانون گاز ایده آل و توالت هواپیما
بیل کراسلی، مهندس هوافضا و رئیس مدرسه هوانوردی و فضانوردی دانشگاه پردو در ایندیانا می‌گوید که پاسخ این سؤال در طراحی سیستم نهفته است که بر پایه یک اصل ساده فیزیکی عمل می‌کند: «وقتی به ارتفاع بالا می‌روید و با سرعت پرواز می‌کنید، فشار بیرون کابین خیلی کمتر از فشار داخل آن است.»
قوانین فیزیک (مخصوصاً قانون گاز ایده‌آل) می‌گویند که محتوای یک منطقه با فشار بالا تمایل دارد به منطقه‌ای با فشار پایین جریان پیدا کند. فشردن دکمه فلاش سیفون، دریچه‌ای را بین کابین تحت‌فشار و یک مخزن با فشار اتمسفری باز می‌کند که این فرایند باعث ایجاد اختلاف فشار می‌شود.
کراسلی در توضیح ساده‌تری گفت: «وقتی دکمه فلاش را می‌زنید، دریچه‌ای به بیرون باز می‌کنید و اختلاف فشار، هر چیزی که در کاسه است را می‌مکد.»
جذابیت این سیستم اینجاست که برای ایجاد این اختلاف فشار، نیازی به پمپ خلأ یا پیچیدگی‌های اضافی نیست و این سیستم فقط از تفاوت فشار موجود بین داخل و خارج هواپیما در ارتفاع بهره می‌برد. چرا که وجود اختلاف فشار ضروری است.
کراسلی می‌گوید که روی سطح زمین، سیستم توالت هواپیما از پمپ خلأ استفاده می‌کند. این پمپ تا رسیدن هواپیما به ارتفاعی که فشار جوی کافی برای کارکرد خودکار سیستم فراهم باشد، فعال باقی می‌ماند و سپس خاموش می‌شود.
یک یا چند مخزن؟
ایده اولیه این سیستم ساده است و از زمان ثبت این اختراع در سال ۱۹۷۵ میلادی تغییر چندانی نداشته.
البته نایجل جونز، مهندس بازنشسته هواپیما توضیح داده که میزان پیچیدگی اجرای این سیستم، بسته به نوع هواپیما متفاوت است. در برخی هواپیماها، همه توالت‌ها به یک مخزن تخلیه می‌شوند؛ اما در برخی دیگر از هواپیماها، مخازن کوچک‌تری به‌صورت جداگانه به کار می‌روند. برخی سیستم‌ها دارای لوله‌کشی‌های پیچیده‌ای هستند و برخی دیگر از طرح‌های ساده‌تر استفاده می‌کنند.
در این میان، هواپیمای لاکهید تری‌استار (Lockheed TriStar) که بین سال‌های ۱۹۶۸ تا ۱۹۸۴ ساخته می‌شد، همچنان محبوب‌ترین هواپیمای جونز است. توالت‌های این هواپیما به‌طور معروفی به‌صورت دایره‌ای چیده شده بودند و پشت‌صحنه آن‌ها نیز به‌اندازه ظاهرشان عجیب بود.
جونز دراین‌باره توضیح می‌داد: «سیستم مدیریت فلاش در هواپیمای تری‌استار کاملاً منطقی بود. یک مخزن در جلو برای توالت‌های جلویی و یک مخزن دیگر برای پنج یا شش توالت عقب. فکر می‌کنم این هواپیما سه پمپ توالت داشت و جعبه منطقی سیستم، فلاش‌ها را نوبتی تخصیص می‌داد؛ اگر توالت شماره پنج نیاز به فلاش داشت، جعبه منطقی می‌گفت: “خب، نوبت پمپ شماره یک است.” این سیستم بسیار پیچیده، فقط برای فلاش کردن توالت‌ها طراحی شده بود. شاید بعضی‌ها بگویند که این سیستم بیش‌ازحد مهندسی‌شده بود. هر بار که مشکلی پیش می‌آمد و با نگاه کردن به پمپ نمی‌توانستیم مشکل را حل کنیم، دقیقاً همین احساس را داشتیم. اگر مجبور می‌شدیم سراغ جعبه منطقی برویم، باید روی مخزن دراز می‌کشیدیم. خب این تجربه اصلاً خوشایند نبود.»
شاید وجود چنین پیچیدگی‌هایی اغراق‌آمیز به نظر برسد؛ اما جونز یادآوری کرده که مقداری پیچ‌وخم در مسیر لوله‌کشی برای یک دلیل ساده ضروری است: کاهش سرعت حرکت فاضلاب. او می‌گوید: «مسیر بین توالت تا مخزن مستقیم نیست و نمی‌تواند هم باشد. فشار خلأ به حدی است که اگر لوله‌ها بدون انحنا باشند، فاضلاب با نیروی قابل‌توجهی به دیواره مخزن برخورد می‌کند. نیرویی که حتی می‌تواند مخزن را بشکند و حتی اگر این اتفاق هم رخ ندهد، صدای حاصل از آن واقعاً نگران‌کننده خواهد بود.»
یخ آبی؛ بدتر از چیزی که به نظر می‌رسد
قبل از ابداع سیستم فلاش مبتنی بر خلأ، در هواپیماها از سامانه‌های شیمیایی مشابه با سرویس‌های بهداشتی سیار امروزی استفاده می‌شد که در آن کاسه توالت مستقیماً به یک مخزن پر از مایع آبی‌رنگ متصل بود.
این موضوع منشأ اصطلاح “یخ آبی” است که به فضولاتی که به نحوی از مخزن فرار می‌کنند گفته می‌شود. در ارتفاع بالا، این فضولات فوراً یخ می‌زنند و تا رسیدن به زمین منجمد باقی می‌مانند و در آن زمان چهره واقعی خود را به هرکسی که در مسیرشان باشد نشان می‌دهند.
امروزه این سیستم‌ها به‌ندرت مورداستفاده قرار می‌گیرند و فقط در هواپیماهایی که ملزم به داشتن توالت هستند اما آن‌قدر کوچک‌اند که استفاده از سیستم خلأ در آن‌ها مقدور نیست، استفاده می‌شوند.
طبق گفته کراسلی تنها هواپیماهایی که هنوز از این روش در آن‌ها استفاده می‌شود، جت‌های تجاری کوچک هستند که گاهی به چیزی شبیه “دستشویی سیار لوکس” مجهز می‌شوند: «در هواپیماهای بزرگ‌تر، سیستم خلأ واقعاً تنها گزینه موجود است. این سیستم تمام ویژگی‌هایی که از یک سامانه در هواپیما انتظار دارید را داراست: اول اینکه ایمن است، دوم قابل‌اعتماد است و سوم وزن کمی دارد.»
منبع: popsci
۲۲۷۲۲۷
