راز ماشین هزارساله ایرانی که بدون موتور و چرخ‌دنده گندم را آرد می‌کرد

تصور کنید در روزگاری زندگی می‌کنید که نه خبری از برق است، نه موتورهای صنعتی و نه ماشین‌آلات پیشرفته. برای تبدیل گندم به آرد، باید سنگی سنگین را به حرکت درآورید؛ کاری که به نیروی انسان، حیوان یا جریان آب نیاز دارد. اما اگر در سرزمینی زندگی کنید که آب کمیاب است و بادهای قدرتمند ماه‌ها بی‌وقفه می‌وزند، چه راهی پیش روی شما قرار دارد؟

قرن‌ها پیش، مردمان شرق ایران پاسخی هوشمندانه برای این پرسش پیدا کردند. آن‌ها دستگاهی ساختند که با استفاده از خشت، چوب و سنگ، نیروی باد را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کرد و بدون نیاز به موتور، گندم را آرد می‌کرد. نام این اختراع «آسباد» بود؛ یکی از نمونه‌های برجسته مهندسی سنتی ایران که هنوز می‌توان بقایای آن را در بخش‌هایی از خراسان و سیستان مشاهده کرد.

برای دیدن یکی از تماشایی‌ترین نمونه‌های این فناوری باید به نشتیفان، در شهرستان خواف استان خراسان رضوی، سفر کنیم. جایی که مجموعه‌ای از سازه‌های خشتی در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند و از دور بیشتر به بقایای قلعه‌ای قدیمی شباهت دارند تا ماشین‌هایی که روزگاری بخش مهمی از زندگی مردم را به حرکت درمی‌آوردند.

دیوارهای قطور، پله‌های خشتی، درهای چوبی و سازه‌های مشبکی که بالاتر از دیوارها قرار گرفته‌اند، نخستین چیزهایی هستند که در این مجموعه جلب توجه می‌کنند. معماری آسبادها ساده به نظر می‌رسد؛ اما پشت همین سادگی، راه‌حلی مهندسی پنهان است که برای درک آن باید ابتدا با یکی از قدرتمندترین پدیده‌های طبیعی شرق ایران آشنا شویم.

در بخش‌هایی از شرق ایران، به‌ویژه سیستان، بادهای شدیدی می‌وزند که به «بادهای ۱۲۰ روزه» شهرت دارند. این بادها معمولاً از اواخر بهار تا پایان تابستان شدت بیشتری پیدا می‌کنند و در بسیاری از روزهای این دوره، از جهت غالب نسبتاً مشخصی می‌وزند. سرعت آن‌ها گاهی چنان زیاد می‌شود که می‌توانند گردوغبار گسترده‌ای ایجاد کنند و زندگی روزمره را تحت تأثیر قرار دهند.

بر اساس پژوهشی درباره الگوهای باد در جنوب‌شرق ایران، بادهای ۱۲۰ روزه معمولاً از میانه ماه مه تا میانه سپتامبر (حدود اواخر اردیبهشت تا اواخر شهریور) بر منطقه تأثیر می‌گذارند؛ هرچند مدت و شدت آن‌ها در نقاط مختلف یکسان نیست.

برای ساکنان این سرزمین، باد همواره پدیده‌ای دوگانه بوده است. از یک طرف می‌توانست با خود گردوخاک و دشواری به همراه بیاورد و از طرف دیگر، منبعی نیرومند و تقریباً رایگان از انرژی بود. در منطقه‌ای که جریان آب دائمی برای به حرکت درآوردن آسیاب‌ها همیشه در دسترس نبود، استفاده از همین باد می‌توانست راه‌حل ارزشمندی باشد.

نبوغ سازندگان آسباد دقیقاً از همین‌جا آغاز شد: آن‌ها به‌جای تلاش برای متوقف‌کردن باد، ساختمان‌هایی طراحی کردند که بتوانند آن را مهار کنند.

اما یک پرسش اساسی وجود داشت. چگونه می‌شد نیروی هوایی نامرئی را به اندازه‌ای متمرکز کرد که سنگی سنگین به حرکت درآید؟ راز ماجرا در شکل ساختمان نهفته بود.

اگر به آسیاب‌های بادی مشهور هلند نگاه کرده باشید، احتمالاً تصویری از برج‌های بلند با چهار پره بزرگ در ذهن دارید. در بسیاری از این آسیاب‌های اروپایی، پره‌ها حول محوری افقی می‌چرخند و برای انتقال نیرو به سنگ آسیاب، باید جهت حرکت با مجموعه‌ای از چرخ‌دنده‌ها تغییر کند.

اما سازندگان آسبادهای ایرانی راه دیگری انتخاب کرده بودند.

در آسباد، مجموعه پره‌های چوبی حول محوری عمودی می‌چرخید؛ یعنی محور چرخش از همان ابتدا در راستایی قرار داشت که برای حرکت سنگ آسیاب مورد نیاز بود. این تفاوت ظاهراً ساده، بخش مهمی از پیچیدگی مکانیکی دستگاه را از میان برمی‌داشت.

پره‌ها در طبقه بالایی ساختمان، موسوم به «پرخانه»، قرار می‌گرفتند. در نمونه‌های بررسی‌شده در نهبندان، سازه از سه طرف با دیوارهایی خشتی احاطه شده بود. این دیوارها صرفاً نقش محافظ یا تکیه‌گاه نداشتند؛ بلکه بخشی از سامانه هدایت باد بودند.

دهانه‌ای در سمت باد غالب قرار داشت که جریان هوا را به بخش مؤثر پره‌ها هدایت می‌کرد. آرایش دیوارها و فضای پیرامون پره‌ها کمک می‌کرد نیروی باد در یک سمت چرخش بیشتر اثر بگذارد و دستگاه بتواند حول محور مرکزی حرکت کند.

به بیان ساده‌تر، ساختمان فقط محفظه‌ای برای نگهداری ماشین نبود؛ خود ساختمان، بخشی از ماشین به شمار می‌رفت.

این نکته از آن جهت اهمیت دارد که در آسباد، معماری و مکانیک از یکدیگر جدا نبودند. زاویه قرارگیری دیوارها، اندازه دهانه ورودی، ارتفاع پره‌ها و استحکام سازه، همگی در عملکرد دستگاه نقش داشتند.

در پژوهشی علمی که سال ۲۰۲۱ درباره مدل‌سازی سه‌بعدی آسباد نهبندان منتشر شد، پژوهشگران با بررسی میدانی، اندازه‌گیری قطعات و گفت‌وگو با آسیابانان، جزئیات این ارتباط میان معماری و مکانیک را بازسازی کردند. یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که حتی فرم پلکانی دیوارهای خشتی در پایداری ساختمان و محافظت از اجزای مکانیکی مؤثر بوده است.

اما حالا به پرسش اصلی برگردیم. فرض کنیم باد وارد ساختمان شده و پره‌های چوبی را به حرکت درآورده است. چگونه این چرخش به سنگ آسیاب منتقل می‌شد؟

در مرکز مجموعه پره‌ها، یک محور چوبی بلند قرار داشت که در بعضی از آسبادها به آن «تیرپل» می‌گفتند. پره‌ها به این محور متصل بودند و با چرخیدن آن‌ها، تیرپل هم می‌چرخید.

نکته شگفت‌انگیز این بود که محور چوبی از سقف طبقه پایین عبور می‌کرد و مستقیماً به سازوکار سنگ آسیاب می‌رسید.

در نتیجه، برخلاف بسیاری از آسیاب‌های بادی با محور افقی، در این طراحی نیازی به مجموعه چرخ‌دنده‌هایی برای تغییر جهت چرخش نبود. نیروی باد از طریق محور عمودی و قطعات اتصال‌دهنده به سنگ بالایی منتقل می‌شد.

در طبقه پایین، فضایی به نام «آسخانه» قرار داشت؛ اتاقی که در آن دو سنگ بزرگ آسیاب روی یکدیگر قرار می‌گرفتند. سنگ پایینی ثابت بود و سنگ بالایی با نیروی منتقل‌شده از محور چوبی می‌چرخید.

گندم از روزنه‌ای در مرکز سنگ بالایی وارد فضای میان دو سنگ می‌شد. با چرخیدن سنگ، دانه‌ها به‌تدریج خرد و آسیاب می‌شدند و آرد از بخش بیرونی سنگ‌ها خارج می‌شد.

برای درک بزرگی این دستگاه کافی است بدانیم در نمونه‌ای که پژوهشگران در نهبندان بررسی کردند، قطر هر سنگ آسیاب حدود ۱٫۴ متر بود و محور مرکزی چوبی نزدیک به پنج متر طول داشت. به گزارش مرکز میراث جهانی یونسکو درباره آسبادهای ایران، وزن سنگ‌های آسیاب در برخی نمونه‌ها می‌توانست تا حدود ۹۰۰ کیلوگرم برسد.

با این حال، شاید جذاب‌ترین ویژگی آسباد هنوز باقی مانده باشد؛ زیرا سازندگان آن فقط به چرخاندن سنگ فکر نکرده بودند.

برای اینکه آسیاب بتواند به‌طور پیوسته کار کند، باید گندم به مقدار مناسبی وارد فضای بین سنگ‌ها می‌شد. ورود بیش‌ازحد گندم می‌توانست عملکرد آسیاب را مختل کند و ورود مقدار ناکافی نیز بازده کار را کاهش می‌داد.

در آسباد بررسی‌شده در نهبندان، سازوکاری چوبی وجود داشت که از لرزش ناشی از چرخش دستگاه برای حرکت‌دادن گندم در مسیر ورودی استفاده می‌کرد. قطعه‌ای موسوم به «لک‌لکه» این لرزش را به ناودان انتقال گندم منتقل می‌کرد. با افزایش سرعت چرخش، حرکت این قطعه نیز تغییر می‌کرد و به جریان یافتن دانه‌ها کمک می‌کرد. قطعات دیگری نیز برای محدودکردن مقدار گندم ورودی به کار می‌رفتند.

این سازوکار را می‌توان نمونه‌ای ابتدایی از هماهنگ‌کردن جریان مواد با عملکرد یک ماشین دانست؛ بدون استفاده از حسگر الکترونیکی یا کنترل‌کننده برقی.

البته آسباد دستگاهی کاملاً خودکار به معنای امروزی نبود. آسیابان همچنان وظیفه راه‌اندازی، نظارت و متوقف‌کردن آن را بر عهده داشت. حتی ابزار ساده‌ای به نام «دوشاخ» وجود داشت که با درگیرکردن آن با پره‌ها و تکیه‌دادنش به دیوار، می‌شد چرخش دستگاه را متوقف کرد.

به این ترتیب، نیروی باد نه‌تنها سنگ آسیاب را می‌چرخاند، بلکه بخشی از سازوکار ورود گندم نیز از حرکت همان دستگاه نیرو می‌گرفت.

آنچه از بیرون مجموعه‌ای از دیوارهای خشتی به نظر می‌رسید، در واقع ماشینی مکانیکی بود که اجزای مختلف آن برای انجام یک وظیفه مشترک طراحی شده بودند.

البته این طراحی محدودیت‌هایی هم داشت. آسبادهای سنتی با توجه به جهت باد غالب ساخته می‌شدند و برخلاف بسیاری از آسیاب‌های اروپایی، امکان چرخاندن بخش حامل پره‌ها به سمت باد را نداشتند. اگر جهت باد به‌طور قابل‌توجهی تغییر می‌کرد، عملکرد دستگاه کاهش می‌یافت.

به همین دلیل، شرایط اقلیمی شرق ایران در موفقیت این فناوری نقش تعیین‌کننده‌ای داشت. همان بادهای فصلی که برای کشاورزان و ساکنان منطقه دردسر ایجاد می‌کردند، به منبع انرژی این ماشین‌ها تبدیل شده بودند.

داستان آسبادها فقط درباره یک ابتکار مکانیکی نیست. این سازه‌ها یادآور دوره‌ای هستند که بخش مهمی از مهندسی بر شناخت دقیق محیط و سازگاری با آن استوار بود.

سازندگان آسباد از مصالحی استفاده می‌کردند که در دسترسشان قرار داشت. دیوارهای خشتی را از خاک منطقه می‌ساختند، برای قطعات متحرک از چوب استفاده می‌کردند و سنگ‌های آسیاب را از سنگ‌های مقاوم تهیه می‌کردند. با کنار هم قرارگرفتن همین مصالح ساده، دستگاهی ساخته می‌شد که برای انجام وظیفه اصلی خود نیازی به سوزاندن سوخت نداشت.

چنین سامانه‌ای البته بدون اصطکاک یا اتلاف انرژی نبود و به نگهداری و تعمیر نیاز داشت؛ اما توانایی تبدیل مستقیم انرژی باد به کار مکانیکی، بدون وابستگی به سوخت، آن را به نمونه‌ای ارزشمند از مهندسی متناسب با محیط تبدیل می‌کند.

قدمت دقیق نخستین آسبادها هنوز موضوعی تاریخی است و نباید عمر فناوری را با عمر بناهای باقی‌مانده یکسان دانست. با این حال، ایران و به‌ویژه ناحیه تاریخی سیستان در پژوهش‌های تاریخ فناوری، از خاستگاه‌های مهم آسیاب‌های بادی با محور عمودی به شمار می‌روند. سابقه این شیوه استفاده از باد به سده‌های نخست دوران اسلامی بازمی‌گردد و بعدها گونه‌های گوناگونی از آسیاب‌های بادی در مناطق دیگر جهان توسعه پیدا کردند.

در شرق ایران، آسبادها برای نسل‌های متوالی بخشی از زندگی روزمره مردم بودند؛ سازه‌هایی که به تولید آرد و تأمین نان کمک می‌کردند. اما با گسترش آسیاب‌های صنعتی و موتورهای جدید، نیاز به این ماشین‌های بادی به‌تدریج کاهش پیدا کرد.

بسیاری از آسبادها متروک شدند و شماری از آن‌ها نیز در گذر زمان آسیب دیدند یا از میان رفتند. با وجود این، مجموعه‌هایی مانند آسبادهای نشتیفان همچنان پابرجا هستند و امکان مشاهده یکی از شیوه‌های کهن استفاده از انرژی باد را فراهم می‌کنند.

اهمیت این سازه‌ها به اندازه‌ای است که ایران در سال ۲۰۱۷ پرونده «آسبادهای ایران» را در فهرست موقت میراث جهانی یونسکو ثبت کرد؛ مرحله‌ای مقدماتی که نباید آن را با ثبت نهایی در فهرست میراث جهانی اشتباه گرفت.

امروز وقتی به دیوارهای خشتی نشتیفان نگاه می‌کنیم، شاید در نگاه اول فقط بنایی تاریخی ببینیم؛ اما پشت این دیوارها داستان مردمانی پنهان شده است که توانستند یکی از دشوارترین ویژگی‌های سرزمین خود را به فرصتی برای زندگی تبدیل کنند.

باد هنوز هم در شرق ایران می‌وزد؛ همان نیرویی که روزگاری پره‌های چوبی را به حرکت درمی‌آورد، محورهای بلند را می‌چرخاند و گندم را میان سنگ‌های سنگین به آرد تبدیل می‌کرد.

شاید بزرگ‌ترین درس آسبادها همین باشد: گاهی برای ساختن یک فناوری شگفت‌انگیز، بیش از هر چیز باید طبیعت را خوب شناخت.