يمكن أن تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد للطوب القمري باستخدام محاكاة التربة كأساس للقواعد القمرية

ربما يكون باحثون من جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا (HUST) قد اكتشفوا كيفية بناء هياكل مستدامة على القمر وما بعده بتكلفة زهيدة مقارنةً بالتكلفة المطلوبة سابقًا. يتضمن المفهوم الجديد استخدام خلطات تربة قمرية لصنع الطوب. إليك كل ما تحتاج لمعرفته.

لا يمكنك البناء بدون الإمدادات؟

إن هذه الاستراتيجية بالغة الأهمية بالنسبة للقاعدة القمرية الدولية المخطط لها، حيث سيكون من المستحيل جلب مواد البناء ولوازم البناء. وحتى مع انخفاض سعر الرطل الواحد لإطلاق أي شيء إلى المدار بشكل كبير من آلاف إلى مئات على مدى السنوات الخمس الماضية، فإن الفكرة لا تزال غير واقعية. ونتيجة لهذا، حوّل الباحثون الصينيون انتباههم إلى استخدام الإمدادات المتاحة.

مشاكل التربة القمرية

تختلف تربة القمر عن تربة الأرض في جوانب عديدة. فالقمر موجود في فراغ الفضاء، ويتعرض لإشعاعات كونية يحميها الغلاف الجوي للأرض. تتمتع هذه البيئة الفريدة والعدائية بسدس جاذبية الأرض، مما يعني أن الجسيمات الدقيقة التي تُكوّن تربة القمر ستبقى عالقة لفترة أطول بكثير من تربة الأرض.

تتميز تربة القمر بحواف حادة كالزجاج، كما أنها سهلة التفتت، وقد تطفو، مما يزيد من تعقيدها. بالنسبة للباحثين، تُسبب هذه التربة مشاكل كبيرة في المعدات، وهي خطرة جدًا على الرئتين. وإذا لم تكن كل هذه المشاكل كافية، فإن القمر يشهد موجات زلزالية نشطة باستمرار. يمكن أن تُسبب هذه الزلازل القمرية تكوّن سحب غبارية ضخمة من التربة، مما يُفاقم الوضع سوءًا.

دراسة الطوب القمري

قرر الباحثون الصينيون عدم الخجل من أهم الموارد على القمر. وبدلاً من ذلك، تخطط الأجهزة لتحويل هذا الغبار الخطير إلى طوب. وسيتم بناء هذه الطوب القمري بواسطة روبوت خاص بالطباعة ثلاثية الأبعاد. ومن شأن هذا النهج أن يسمح لرواد الفضاء بالبقاء مركزين على مهام أكثر أهمية والحد من تعرضهم لغبار القمر الخطير.

قام الباحثون بإنشاء خمسة تركيبات مختلفة لتربة القمر كجزء من استراتيجيتهم. تم تصميم ثلاثة أنواع مختلفة من مخاليط التربة لمحاكاة الأنواع المختلفة من التربة الموجودة على القمر. والجدير بالذكر أن المكونين الرئيسيين لغبار القمر هما البازلت والأنورثوسيت. وكلاهما موجود في مستويات مختلفة حسب الموقع. بالإضافة إلى ذلك، استخدم الفريق ثلاثة أساليب مختلفة للتلبيد كجزء من الدراسة.

اختبار الطوب القمري

نجح المهندسون في إنشاء تربة قمرية محاكاة، وتمكن روبوت الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاص بهم من أخذ هذا الغبار القمري وإنشاء قوالب من الطوب. تتكون هذه القوالب من مجموعة متنوعة من الخلطات المختلفة، مما يسمح للفريق بإجراء اختبارات الأداء عبر الأنواع وتحديد أفضل موقع لبناء المعسكر بناءً على أفضل مزيج من مواد البناء.

وقد أجرى الفريق اختبارات لمعرفة الحمل الذي يمكن أن يتحمله كل خليط. كما مكنت الاختبارات الحرارية الفريق من تحديد ما إذا كانت الطوب قادرة على تحمل التقلبات الشديدة في درجات الحرارة التي يتعرض لها القمر. ويمكن أن تتجاوز هذه التقلبات في درجات الحرارة 100 درجة، وهو ما قد يفرض قدرًا كبيرًا من الضغط على مواد البناء حيث تنثني وتتمدد عند درجات حرارة مختلفة.

اختبار الطوب القمري في الفضاء

أكملت الطوبات اختباراتها الأرضية وهي جاهزة للنقل إلى الفضاء. وستخضع تحديدًا لاختبارات أداء فضائية من المقرر أن تبدأ في محطة الفضاء الصينية. ومن المقرر نقلها إلى المحطة على متن مركبة الشحن الفضائية تيانتشو-8.

وبمجرد وصولها إلى المدار، سيفحص الباحثون الظروف البيئية الخاصة بالقمر وكيف تؤثر على أداء ومتانة الطوب القمري. ويريد الفريق معرفة ما إذا كانت الإشعاعات المضافة جنبًا إلى جنب مع التغيرات الشديدة في درجات الحرارة تتسبب في تفكك الطوب. والجدير بالذكر أن الاختبار سيتضمن وضع الطوب في المدار بحلول منتصف عام 2025.

الفوائد التي تجلبها الطوب القمري للصناعة

من السهل فهم سبب رغبة المهندسين في العمل بموارد محلية بدلاً من استيراد مواد من الأرض. قد لا يبدو القمر غنيًا بالعناصر للوهلة الأولى، لكن التركيب الكيميائي الفريد لتربة القمر أثبت أنه مورد بناء جيد.

أقوى

وفقًا للبيانات، تفوقت الطوب القمري على نظيراتها الأرضية في كل شيء تقريبًا. فقد تفوقت على الخرسانة والطوب الأحمر من حيث المتانة، حيث أظهرت نتائج الاختبارات أن الطوب القمري أقوى بنحو 3 مرات. وقد تسمح هذه القوة الإضافية للبنائين بإنشاء هياكل باستخدام موارد أقل.

عملية الآلي

ومن بين الفوائد الرئيسية الأخرى لهذا البحث إنشاء جهاز طباعة ثلاثي الأبعاد خاص يمكنه معالجة تربة القمر وإنشاء الطوب في الموقع. وسيكون هذا الروبوت مفيدًا في إنشاء قاعدة قمرية دون تعريض رواد الفضاء لمخاطر غير ضرورية. ويمكن للروبوت أخذ التربة وضغطها وتسخينها بما يكفي لإنشاء طوب قوي ومرن.

تصميم فريد من نوعه

استخدام التصنيع مضافة إن هذه العملية تفتح الباب أمام المزيد من الإبداع والابتكار. وقد أظهرت العديد من مشاريع الطباعة ثلاثية الأبعاد للمنازل أن استخدام الجدران الهيكلية المعقدة يمكن أن يساعد في تقليل تكاليف التدفئة وهدر المواد. إن البيئة القمرية فريدة من نوعها. وعلى هذا النحو، يمكن لطابعة الطوب القمرية إنشاء تصميمات جديدة وتجريبية يمكن أن تغير قطاع البناء.

باحثون في مجال الطوب القمري

جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا (هوست) استضافت الدراسة التي قادها دينج لي يون. ويشكل المشروع جزءًا أصغر من محطة الأبحاث القمرية الدولية الأكبر حجمًا التي أعلنت عنها الصين في وقت سابق من هذا العام. ومن شأن هذا المشروع أن يخلق وجودًا دائمًا على القمر ويسمح بإجراء أبحاث متعمقة وإطلاق رحلات فضائية أقصر وأكثر من ذلك بكثير.

الشركات التي يمكن أن تستفيد من الطوب القمري

هناك العديد من الصناعات والشركات التي يمكن أن تستفيد من الإنجازات العديدة التي يُقدمها هذا البحث. أولًا، كلما كان فهم تربة القمر أفضل، سهّل على البشر استعمار القمر يومًا ما. وبالتالي، تُظهر دراسة الطوب القمري تحولًا في الاستراتيجية من توفير الإمدادات اللازمة للبقاء إلى الاعتماد على الذات في الموقع. إليكم شركة واحدة يمكن أن تستفيد من هذه الدراسة.

صاروخ مختبر

بدأت شركة Rocket Lab نشاطها في عام 2006 كشركة لإطلاق الأقمار الصناعية. وتعد الشركة جزءًا من موجة منصات الإطلاق الفضائية التي ساعدت في تقليص سعر الرطل الواحد من المواد التي يتم نقلها إلى الفضاء. وتتخصص الشركة في الأقمار الصناعية الصغيرة في الوقت الحالي، وهو أحد أكثر القطاعات نشاطًا في السوق.

(RKLB )

تعاونت مركبة الإطلاق "إلكترون" من "روكيت لاب" مع شركات ومؤسسات حكومية لإطلاق أقمار صناعية. حاليًا، ترتبط بعقود مع وزارة الدفاع الأمريكية ووكالة ناسا، وكان لها دور محوري في مهمة "جيت واي باثفايندر". ومن المتوقع أن تشهد "روكيت لاب" نموًا مستمرًا هذا العام، حيث بلغت مؤخرًا أعلى مستوياتها على الإطلاق. ولذلك، تُعتبر خيارًا استثماريًا ذكيًا.

اتبع طريق الطوب القمري

لا يزال هناك الكثير من الاختبارات التي يجب إكمالها قبل أن تصبح طوب القمر خيارًا رسميًا. ومع ذلك، قدم الباحثون حجة مقنعة تشرح لماذا وكيف ستفيد هذه العناصر رواد القمر. في الوقت الحالي، يمكنكم توقع المزيد من الأبحاث حول مفهوم طوب القمر وكيف يمكن أن يساعد الإنسان في الوصول إلى وجهات جديدة.

تعرف على مشاريع الفضاء الرائعة الأخرى اضغط هنا.