في ظل التقدم التكنولوجي المستمر، يسعى فريق هندسي من جامعة فلوريدا بالتعاون مع وكالة مشاريع الأبحاث المتطورة الدفاعية (DARPA) ومركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا إلى استكشاف كيفية تصنيع هياكل معدنية دقيقة في المدار باستخدام تكنولوجيا الليزر. يُعد هذا المشروع خطوة جريئة نحو تطوير البنية التحتية الفضائية.
رؤية جديدة للبناء في الفضاء
يتمثل الهدف الرئيسي للمشروع في بناء هياكل كبيرة في الفضاء، مثل صفائف شمسية بطول 100 متر، باستخدام تكنولوجيا الليزر المتقدمة. وكما أوضح الأستاذ ميلر، فإن المشروع المعروف باسم NOM4D، والذي يرمز إلى التصنيع المداري والقمري الجديد، يسعى إلى تحويل الطريقة التي يفكر بها الناس في تطوير البنية التحتية الفضائية.
تتطلع الفرق البحثية إلى بناء هياكل ضخمة مثل هوائيات الأقمار الصناعية والألواح الشمسية والتلسكوبات الفضائية وحتى أجزاء من محطات الفضاء مباشرة في المدار. سيكون هذا تطورًا كبيرًا نحو عمليات فضائية مستدامة ومهمات أطول.
تحديات التصنيع في الفضاء
يواجه مشروع NOM4D تحديات كبيرة تتعلق بقيود الحجم والوزن للشحنات الصاروخية. للتغلب على هذه المشكلات، يعمل الفريق على تطوير تكنولوجيا التشكيل بالليزر لتتبع أنماط دقيقة على المعادن وثنيها إلى الشكل المطلوب. إذا تم تنفيذ هذا بشكل صحيح، يمكن للحرارة الناتجة من الليزر ثني المعدن دون لمس بشري، مما يعد خطوة حاسمة نحو جعل التصنيع المداري حقيقة واقعة.
أوضح ناثان فريب، أحد أعضاء الفريق، أن هذه التكنولوجيا تفتح العديد من الاحتمالات الجديدة لاستكشاف الفضاء، وأنظمة الأقمار الصناعية، وحتى المساكن المستقبلية.
الاختبارات والتجارب في الظروف الفضائية
بدأت الأبحاث في عام 2021 وقد أحرزت تقدمًا كبيرًا، ولكن يجب تطوير التكنولوجيا بشكل أكبر قبل أن تكون جاهزة للاستخدام في الفضاء. يتعاون الباحثون مع مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا لزيادة مستوى الجاهزية التكنولوجية من خلال اختبار التشكيل بالليزر في ظروف شبيهة بالفضاء داخل غرفة فراغ حراري توفرها ناسا.
يقود فريب هذه الاختبارات باستخدام الغرفة لمراقبة كيفية استجابة المواد للبيئة القاسية في الفضاء. وقد أوضح أن عوامل عديدة مثل معلمات الليزر وخصائص المواد والظروف الجوية تؤثر بشكل كبير على النتائج النهائية.
تحليل الخصائص المادية والتحديات التقنية
تعد عملية ثني الليزر معقدة، لكن الحصول على الشكل الصحيح من المعدن هو جزء واحد فقط من المعادلة. التحدي يكمن في ضمان أن تبقى خصائص المادة جيدة أو تتحسن خلال عملية التشكيل بالليزر. يقوم الطلاب بإجراء اختبارات محكمة على الألمنيوم والسيراميك والفولاذ المقاوم للصدأ لتحليل كيفية تأثير متغيرات مثل إدخال الليزر والحرارة والجاذبية على كيفية انحناء المواد وسلوكها.
وقال وي، أحد أعضاء الفريق، إنهم يجرون العديد من الاختبارات المحكمة ويجمعون بيانات مفصلة حول كيفية استجابة المعادن المختلفة للطاقة الليزرية، ومدى انحنائها، ومدى تسخينها، وكيف تؤثر الحرارة عليها.
الخاتمة
يعتبر مشروع NOM4D خطوة رائدة نحو مستقبل التصنيع في الفضاء. على الرغم من التحديات التقنية التي تواجه الفريق في الحفاظ على سلامة المواد خلال عملية التشكيل بالليزر، إلا أن التفاؤل لا يزال سائدا بين أعضاء الفريق. مع كل تجربة ومحاكاة، يقترب فريق جامعة فلوريدا خطوة نحو عصر جديد من البناء ليس فقط على الأرض، بل في الفضاء أيضًا.
