الملخص:
أعلن فريق بحثي في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا عن إنجاز بارز في مجال الطيران. نجح نظام تجميع فضائي يتحكم فيه روبوت بشكل مستقل في إكمال مهمة بناء هيكل في المدار، ليصبح أول حالة في تاريخ البشرية لبناء هيكل بشكل مستقل في الفضاء دون مشاركة رواد الفضاء. ومن المتوقع أن يؤدي هذا الإنجاز إلى تغيير طريقة بناء المركبات الفضائية الكبيرة المستقبلية والتلسكوبات الفضائية ومرافق الاتصالات وأنظمة توليد الطاقة الشمسية الفضائية بشكل كامل.
تم تطوير المهمة من قبل معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وبتمويل من وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة الأمريكية (DARPA) كجزء من برنامج "NOM4D". ويهدف البرنامج إلى استكشاف طرق جديدة لتصنيع وتجميع الهياكل الكبيرة مباشرة في الفضاء، وبالتالي الهروب من قيود الحجم التي تفرضها مساحة حمولة الصاروخ.
يسمى النظام الذي يقوم بالمهمة ASTRA، أو مشروع "الجمعية العاكسة للتوتر الفضائي المستقل". ويدور النظام الآلي حول الأرض طوال الأشهر الستة الماضية، بهدف بناء مجموعة من الهوائيات العاكسة يبلغ قطرها حوالي 1.4 متر. يتكون الجهاز بأكمله من أنابيب ألياف مركبة وموصلات من الألومنيوم وطبقة عاكسة خفيفة الوزن من Kapton.
على عكس الاعتماد التقليدي على رواد الفضاء للتجميع خارج المركبة، تتبنى ASTRA وضع تشغيل مستقل تمامًا. ستقوم الذراع الآلية بالتقاط القضبان الهيكلية وعقد التوصيل من أجهزة التخزين القريبة، ثم تجميعها تدريجيًا في وحدات هيكلية متكررة وفقًا لعملية محددة مسبقًا، وتشكيل إطار تروس كبير في النهاية.
وقال قائد المشروع سيرجيو بيليجرينو، أستاذ هندسة الطيران والمدنية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، إن هذه هي المرة الأولى التي يحقق فيها البشر بناء مستقل للهياكل في الفضاء. وعلى الرغم من أن رواد الفضاء قاموا بأعمال التجميع خارج مرافق مثل محطة الفضاء الدولية في الماضي، إلا أن جميع العمليات هذه المرة تم إنجازها بشكل مستقل بواسطة الروبوتات دون أي تدخل بشري.
كشف فريق البحث أنه بسبب التحديات التقنية وقيود الجدول الزمني للمهمة، لم يتمكن الروبوت في النهاية من إكمال التجميع الكامل لمجموعة الهوائيات بأكملها، وقام فقط ببناء الجزء الأولي من الهيكل المحدد مسبقًا. ومع ذلك، فإن الهدف الأهم من التجربة ليس استكمال الهوائي نفسه، بل التحقق مما إذا كان مفهوم التجميع المستقل يمكن أن يعمل في بيئة فضائية حقيقية. واستنادا إلى النتائج الحالية، فقد تم تحقيق هذا الهدف بنجاح.
تصف DARPA عملية التجميع بأكملها بأنها بناء نسخة عالية التقنية من ألعاب البناء في الفضاء. ومع ذلك، أشار الباحثون إلى أن السماح للروبوت بإكمال كل إجراء بدقة في ظروف انعدام الوزن والفراغ والتغيرات الشديدة في درجات الحرارة هو أكثر تعقيدًا بكثير من التجارب الأرضية. قد يؤدي أي خطأ بسيط إلى عدم الاستقرار الهيكلي أو تلف المكونات.
في الواقع، مر المشروع بعدة مراحل من التطوير. وفي المرحلتين الأوليين، أكمل فريق البحث خطة التصميم الشاملة والتحقق الهندسي، وأثبت جدوى المفهوم في بيئة مختبرية أرضية. وبعد ذلك، استغرق الأمر أقل من 12 شهرًا لاستكمال تصنيع واختبار وتسليم حمولة الرحلة وإرسالها إلى المدار للتحقق الميداني.
يعتقد الباحثون أن القيمة الأكثر أهمية لهذه التكنولوجيا في المستقبل تكمن في اختراق القيود المفروضة على حجم الصواريخ. في الوقت الحالي، يجب أن تتناسب أي معدات تذهب إلى الفضاء مع المساحة الموجودة داخل مركبة الإطلاق، مما يضع قيودًا صارمة على نطاق التلسكوبات الكبيرة ومنصات الاتصالات ومرافق توليد الطاقة الشمسية. وإذا أمكن بناء الهياكل مباشرة على المدار، فلن يعد حجم المرافق المستقبلية مقيدًا بظروف الإطلاق.
ذكرت DARPA أن الهدف طويل المدى لمشروع NOM4D هو تحقيق بناء هياكل فضائية كبيرة جدًا يصل طولها إلى مئات الأمتار أو حتى الكيلومترات. يتجاوز حجم هذه المنشأة القدرات التكنولوجية الحالية بكثير، ويمكن استخدامها لبناء الجيل التالي من تلسكوبات مراقبة الفضاء السحيق، ومصفوفات هوائيات الاتصالات الكبيرة، وشبكات توليد الطاقة الشمسية الفضائية في المستقبل. وأشار بيليجرينو إلى أن هذه التكنولوجيا ليست مناسبة لأبحاث علم الفلك والفيزياء الفلكية فحسب، بل تتمتع أيضًا بإمكانات كبيرة في مجالات مثل الاتصالات التجارية، والطاقة الفضائية، وبناء القواعد القمرية المستقبلية. على سبيل المثال، يمكن للألواح الشمسية الكبيرة جدًا جمع الطاقة في الفضاء ونقل الطاقة لاسلكيًا إلى الأرض، مما يؤدي إلى إنشاء نموذج جديد لإمدادات الطاقة.
يعتقد المحللون أنه على الرغم من أن مهمة ASTRA لم تكمل سوى عملية تحقق على نطاق صغير، إلا أنها تمثل الخطوة الرسمية الأولى في عصر التصنيع المداري المستقل. ومع استمرار تطور الروبوتات والذكاء الاصطناعي والمواد المتقدمة، فقد لا يعتمد البشر بعد الآن على تصنيع مركبات فضائية كاملة على الأرض في المستقبل، بل يقومون بدلاً من ذلك ببناء بنية تحتية أكبر وأكثر تعقيدًا وقوة في الفضاء بشكل مباشر.
التعليقات