الفضاء

روبوتات رباعية الأرجل تستعد لاستكشاف المريخ المستقل

mm
نُشر في
تم التحديث في

في يوم من الأيام، قد يستخدم استكشاف الفضاء رواد فضاء يعيشون بشكل دائم خارج الأرض، كما تصوّر بعثات أرتيميس للقمر، أو إيلون ماسك للمريخ.

مع ذلك، حتى مع وجود البشر، سيُنجز الكثير من الأعمال المطلوبة في الفضاء بواسطة الروبوتات، إذا لم يكن هناك سبب آخر، لأنها أسهل بكثير في الاستبدال من رواد الفضاء البشريين وأقل عرضة للهواء السام أو الفراغ أو الإشعاع أو درجات الحرارة القاسية، إلخ.

مثاليًا، يجب أن تكون معظم المركبات الروبوتية قادرة على التعامل مع نفسها للمهام البسيطة، مع مشاركة البشر على الأرض أو في الموقع فقط للمساعدة في حل مشاكل محددة أو تحديد مهامهم اليومية.

مع تقدم الذكاء الاصطناعي بسرعة، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي الفيزيائي، وهو مفهوم يدعمه الآن رائد الذكاء الاصطناعي NVIDIA، قد تصبح هذه الرؤية الخيالية علميًا واقعية بالفعل.

بالنسبة للبعثات الأكثر بعدًا، مثل تلك على أقمار المشتري، فإن تأخر الاتصال الذي قد يصل إلى ساعة واحدة يجعل أي تحكم مباشر أكثر صعوبة، مما يجعل أي قرار مستقل من قبل المجسات ذا قيمة إضافية.

“تم تصميم المركبات الجوالة لتكون فعّالة في استهلاك الطاقة وآمنة، وللتحرك ببطء عبر التضاريس الخطرة. نتيجة لذلك، يقتصر الاستكشاف عادةً على جزء صغير فقط من موقع الهبوط، حيث تسير المركبات عادةً مسافات تصل إلى بضع مئات من الأمتار في اليوم، مما يصعّب جمع بيانات جيولوجية متنوعة.”

خطوة أخرى ستكون منح روبوتات استكشاف الفضاء قدرة أكبر على التحرك بحرية. فالعجلات والمسارات قد تكون أكثر موثوقية، لكن ليس كأن هناك طرقًا تنتظرها على القمر أو المريخ.

وبالتالي، ركّزت معظم مهمات الاستكشاف الروبوتية حتى الآن على مناطق مستوية نسبيًا وسهلة التنقل. لكن هذه المناطق قد لا تكون الأكثر فائدة لاستعمار الفضاء المستقبلي.

على سبيل المثال، قد تكون الأنابيب البركانية ملاذًا مثاليًا مسبقًا لرواد الفضاء المستقبليين، لكننا لم نستكشف أحدها بشكل صحيح، على الرغم من التخطيط لاستكشاف الأنابيب البركانية باستخدام الذكاء الاصطناعي. ومن المرجح أن تُعثر على معظم الموارد في الحفر العميقة (المياه) أو المناطق الجبلية (المعادن والموارد المعدنية الأخرى).

“على القمر، تقع العديد من الموارد الأساسية في تضاريس يصعب الوصول إليها، بما في ذلك الرواسب البركانية الغنية بالتيتانيوم والمتقلبة، وصخور الكريب الحاوية للعنصر النادر الأرضي، وجليد الماء داخل المناطق المظللة دائمًا بالقرب من القطب الجنوبي. وعلى المريخ، تم تحديد وجود تجلطات جليدية مائية وتربة غنية بالمعادن في المناطق ذات الارتفاعات العالية ودوائر العرض العليا، غالبًا داخل منحدرات غير مستقرة أو إعدادات جيولوجية متشققة.”

لذا هناك حاجة إلى روبوتات أكثر تقدمًا، مع “كلاب روبوتية” رباعية الأرجل كخيار محتمل، حيث يزداد انتشار هذا التصميم على الأرض أيضًا.

يتم اختبار هذا الاحتمال من قبل باحثين سويسريين في ETH زيورخ، جامعة زيورخ، معهد نوتشاتل لاستكشاف الفضاء، جامعة بازل، وجامعة برن.

استخدموا روبوتًا رباعيًا، واختبروا ما إذا كان بإمكانه التعامل مع الاستكشاف شبه المستقل وجمع العينات في بيئة فضائية مُعاد إنشائها، ونشروا نتائجهم في مجلة Frontiers In Space Technologies1 تحت عنوان “استكشاف شبه مستقل للأنالوجات المريخية والقمرية باستخدام روبوت رباعي الأرجل مزود بذراع روبوتية مجهزة برامان ومجهرية”.

إعادة خلق المريخ على الأرض

استخدم الباحثون مرافق مارس لابور في جامعة بازل، التي تحاكي ظروف سطح الكوكب باستخدام صخور تمثيلية، وتربة (غبار كوكبي)، وإضاءة تمثيلية لإعادة بيئة مطابقة للمريخ باستثناء الجاذبية.

يضم مارس لابور غرفة مساحتها 80 م² تحتوي على سرير اختبار مساحته 40 م² مكوّن من مواد تمثيلية للمريخ. وشملت ذلك صخورًا ذات قدرة قوية على حفظ البصمات الحيوية، مثل الجبس أو صخور الكربونات، والتي ستكون ذات اهتمام كبير في استكشاف مريخي حقيقي يهدف إلى دراسة النشاط البيولوجي السابق على الكوكب الأحمر.

بالإضافة إلى ذلك، تم تضمين أنواع صخور تدل على وجود مياه جارية في الماضي، مثل صخور الكربونات السيليكلستية والصخور البركانية الحاوية للكبريت.

كان جزء من الغرفة يُعيد أيضًا خلق ظروف القمر، مع أنواع صخور قد تكون مصدرًا مفيدًا للأكسيدات، التيتانيوم، الألمنيوم، والسيليكون.

المستكشفون رباعية الأرجل

روبوت متعدد الاستخدامات مع حساسات

الروبوت المستخدم في هذه الدراسة هو روبوت ANYmal من صنع الشركة السويسرية ANYbotics، المتخصصة في الفحص الصناعي في المناطق الخطرة. لتمكين الخرائط وتحديد المواقع، تم تزويد ANYmal بجهاز LiDAR من طراز VLP-16 Puck LITE من Velodyne، وستة حساسات RealSense D435 ستيريو نشطة من Intel لتصوير الارتفاع، وكاميرتين عريضتي الزاوية من طراز FLIR Blackfly لتوفير تدفقات صور RGB.

تم تزويد الروبوت بمجهر (MICRO) ومطياف رامان MIRA RTX من إنتاج الشركة السويسرية Metrohm. تم تثبيت هذه الحساسات على ذراع روبوتية تم تطويرها داخليًا من قبل ETH (المدرسة التقنية الفدرالية السويسرية).

كان يُتحكم فيه عن بُعد بواسطة مشغل يستخدم واجهة مستخدم رسومية (GUI) تُظهر خريطة ارتفاع رقمية وصور الكاميرا حيث تُنقل الأوامر والمهام.

هدف مجهر MICRO هو التقاط صور مقربة لملمس العينات الصخرية، وحبوبها، ولونها، وهو مجموعة بيانات حاسمة لتحديد نوع الصخر وتركيبه. يضم المجهر ميكروسكوب USB، وحلقة من 48 صمام LED أحمر-أخضر-أزرق، وحساس وقت الطيران (ToF)، وإلكترونيات تحكم. تمنع حلقة الفوم دخول الضوء المتشتت عندما يكون MICRO على اتصال بالهدف.

يحتوي مطياف الرامان على ليزر إثارة تحت الحمراء بطول موجة 785 نانومتر وقوة قصوى 100 مليواط، مع نطاق يمتد من 400 إلى 2,300 سم⁻¹ بدقة 8–10 سم⁻¹. تكمل البيانات التي ينتجها الرامان ملاحظات MICRO من خلال الكشف عن التركيب الكيميائي للصخور المدروسة.

التحقيق مع وبدون البشر

مفهومان تشغيليان للمسح العلمي الروبوتي: أحدهما بالتحكم البشري التقليدي، والآخر بالجمع المتعدد للأهداف، مع أخذ عينات شبه مستقلة وتدخل بشري محدود.

في الطريقة المدعومة بالبشر، يحدد المشغل هدفًا في صورة الكاميرا ويختار نقطة توجيه في الواجهة الرسومية. ثم يمكن للمشغل مراجعة البيانات الواردة على الفور وتحديد ما إذا كانت هناك حاجة إلى قياسات إضافية. كما يختار المشغل عدد قياسات الرامان التي سيتم تنفيذها ويحدد مواقعها المحددة على الصخر.

في الطريقة شبه المستقلة، تُعطى أوامر مسبقة للروبوت تشمل الحركة، والتنقل عبر نقاط التوجيه، ونشر الأدوات، وإرجاع البيانات. بمجرد تحميل التعليمات، ينفّذ الروبوت جميع المهام بشكل مستقل، من الحركة إلى نشر الذراع الروبوتية وإجراء القياسات العلمية.

بعد إكمال تسلسل القياس عند كل هدف، يواصل الروبوت دورة التنفيذ تلقائيًا، متجهًا إلى الهدف التالي ويحفظ البيانات بعد كل قياس. فقط عندما تُستكمل القياسات لجميع الأهداف سيُرسل الروبوت البيانات المجمعة إلى محطة القاعدة.

أكدت نتائج التحليل فائدة الجمع بين الأدوات المختلفة، حيث زادت فرصة التعرف الصحيح على الصخر عند دمج تحليل الرامان مع MICRO.

حددت الطريقة شبه المستقلة على الأقل ثلث الأهداف في كل دورة بدقة، محققة 100٪ من التعرف على الأهداف في واحدة من أربع مهمات تمثيلية. استغرقت المهمات المتعددة الأهداف ما بين 12 و23 دقيقة، بينما استغرقت المهمة التي يوجهها بشرًا 41 دقيقة لإكمال تحليلات مماثلة.

لذا، رغم أن النتائج لم تكن مثالية، إلا أن التحليل الأكثر نجاحًا يمكن إجراؤه في كل دقيقة، مما يؤدي إلى كفاءة أعلى بشكل عام. وهذا يثبت أن الروبوتات الأكثر استقلالية يمكنها مسح مساحات واسعة من سطح الكوكب بسرعة.

بالإضافة إلى ذلك، بمجرد تحديد عينة مثيرة للاهتمام، يمكن للعلماء تحليلها يدويًا في تحقيقات إضافية.

“بدلاً من الاعتماد فقط على مجموعات أدوات كبيرة ومعقدة، يمكن للبعثات المستقبلية نشر روبوتات رشيقة تقوم بمسح البيئة بسرعة وتحديد الأهداف الواعدة للتحقيق التفصيلي.”

تحسين استكشاف الروبوتات

لاحظ الباحثون أيضًا أن الأدوات المستخدمة تم تطويرها جميعًا مع وضع التحكم البشري المباشر في الاعتبار. وهذا يعني أن الروبوت شبه المستقل كان أحيانًا يعاني من وضع ذراع غير مستهدف، مما يؤدي إلى صور MICRO مشوشة أو بيانات رامان صاخبة.

يمكن لنظام محسّن أن يعيد الاختبار مع تعديلات آلية طفيفة للذراع في حال كانت الصور مشوشة أو بيانات الطيف ضعيفة. يمكن أيضًا أن تساعد برامج الأتمتة الإضافية.

“للانتقال إلى مستوى أعلى من الاستقلالية، يمكن للروبوتات اكتشاف الأهداف ذات الاهتمام تلقائيًا بناءً على الشكل واللون والملمس. في السيناريوهات التي تكون فيها نقل البيانات بطيئًا جدًا (مثلًا في النظام الشمسي الخارجي)، يمكن للروبوت بعد ذلك اتخاذ قياسات لهذه الأهداف بشكل مستقل.”

لم يستخدم هذا النظام أيضًا أحدث ما توصل إليه الذكاء الاصطناعي، والذي يمكن أن يمنح الروبوتات استقلالية أكبر في المستقبل، كما ناقشنا في “الفضاء 2.0: صعود الروبوتات المستقلة والذكاء الاصطناعي“. لذا، قد تجلب بروتوكولات أكثر تقدمًا للكشف ثم المسح كفاءة أكبر وقياسات أكثر استقلالية. من هناك، يمكن تدريب نموذج ذكاء اصطناعي متخصص على بيانات حقيقية من روبوتات على المريخ أو القمر لجعل أجيال المستقبل من المجسات أكثر كفاءة.

الاستثمار في روبوتات الفضاء

Intuitive Machines

(LUNR )

إرسال مجسات مستقلة إلى الأجسام بين النجمية سيتطلب خبرة قوية في بناء مجسات فضائية كبيرة وإيصالها إلى المكان الصحيح سليمًا. حتى الآن، كان هذا المجال محصورًا في الغالب في المؤسسات العامة مثل NASA، ESA، والجامعات المرتبطة.

يتغير هذا الوضع مع اقترابنا من النقطة التي يمكن فيها للشركات الخاصة بدء إرسال مهمات آلية أو مأهولة لتعدين الكويكبات، خاصةً تلك القريبة من الأرض. من المرجح أن يكون هذا النوع من المشاريع الخطوة التالية أو يُنفّذ بالتوازي مع عودة المهمات المأهولة إلى القمر، المخطط لها في السنوات القادمة.

تأسست شركة Intuitive Machines في عام 2013 في هيوستن، تكساس، وهي الآن شركة تركز بشكل كبير على القمر، كما يشير رمز سهمها LUNR، وقد تم اختيارها لأربع مهمات قمرية من NASA، وتوظف أكثر من 400 شخص.

المصدر: Intuitive Machines

كانت أول شركة تجارية تنجح في الهبوط على القمر وإرسال بيانات علمية منه. كما نفذت أول إطلاق لمحرك LOx/LCH4 (أكسجين سائل، ميثان سائل) في الفضاء. تعمل الشركة على العديد من المشاريع التي ستشكل أساس بنية تحتية قمرية للاستكشاف والاستيطان.

الأول هو “خدمة نقل البيانات”، حيث يجري اختبار التقنية، وتستهدف في النهاية إنشاء مجموعة أقمار لنقل البيانات حول مدار القمر.

المصدر: Intuitive Machines

الجزء الثاني هو “البنية التحتية كخدمة”. يجب أن تشمل خدمات الاتصالات، وخدمات تحديد المواقع عبر GPS، ومركبات سطح القمر (LTV) قادرة على عمليات مستقلة.

المصدر: Intuitive Machines

الجزء الأخير هو توصيل المواد إلى سطح القمر. حتى الآن، قامت الشركة بتوصيل حمولات علمية باستخدام مركبة الهبوط Nova-C، وهي مركبة ارتفاعها 4.3 متر (14 قدم) قادرة على إيصال 130 كغ من الحمولة إلى القمر.

الخطوة التالية ستكون مع مركبة الهبوط Nova-D، القادرة على إيصال 1,500–2,500 كغ من المواد إلى القمر. ستكون سعة الحمولة هذا الحجم المطلوبة لتوصيل مركبة التضاريس القمرية (LTV)، وكذلك المفاعل النووي السطحي بقدرة 40 كيلواط لتوفير الطاقة لقاعدة القمر.

المصدر: Intuitive Machines

وقعت الشركة العديد من العقود القيمة مع NASA، على سبيل المثال عقد شبكة الفضاء القريبة، بقيمة محتملة قصوى تبلغ 4.82 مليار دولار. من المتوقع أن يُتخذ القرار النهائي بشأن عقد LTV بين ثلاثة موردين محتملين من قبل NASA بنهاية عام 2025، وقد يصل قيمته إلى 4.6 مليار دولار أيضًا.

إلى جانب NASA، تسعى الشركة إلى تنويع قاعدة عملائها، حيث تم اختيارها في أبريل 2025 للحصول على منحة تصل إلى 10 ملايين دولار من لجنة الفضاء في تكساس.

سيدعم ذلك تطوير مركبة عودة إلى الأرض ومختبر تصنيع مداري صُمم لتمكين التصنيع الحيوي في الجاذبية الصغرى. ستوفر هذه المركبة أيضًا خيارًا احتياطيًا وتقلل المخاطر لمهام عودة عينات القمر المستقبلية للشركة.

مشروع آخر هو تطوير أقمار صناعية نووية منخفضة الطاقة لتطبيقات التخفي للجيش الجوي وفقًا لعقد مختبر أبحاث JETSON.

مع وصول الشركة إلى نقطة تدفق نقدي حر إيجابي في الربع الأول من عام 2025، ومع عقد الاتصالات القمرية، أصبحت الآن أكثر أمانًا للمستثمرين، متحولة من شركة ناشئة تستنزف النقد إلى مزود خدمات راسخ في اقتصاد الفضاء المتنامي.

ويمكن أن تكون هذه الشركة حجر الأساس لمزيد من استكشاف الفضاء العميق واستغلال موارده، خاصةً مع كونها شريكًا موثوقًا لـ NASA على قدم المساواة مع SpaceX (قريبًا ستطرح أسهمها في الاكتتاب العام بعد دمجها مع xAI) أو Rocket Lab (RKLB ).

(يمكنك قراءة المزيد عن Intuitive Machines في تقرير الاستثمار المخصص للشركة.)

آخر أخبار وتطورات أسهم Intuitive Machines (LUNR)

الدراسة المشار إليها

1. Gabriela Ligeza, Philip Arm, et al. استكشاف شبه مستقل للأنالوجات المريخية والقمرية باستخدام روبوت رباعي الأرجل مزود بذراع روبوتية مجهزة برامان ومجهرية. Frontier Space Technologies, 31 مارس 2026. المجلد 7 – 2026 | https://doi.org/10.3389/frspt.2026.1741757 

mm

جوناثان هو باحث سابق في الكيمياء الحيوية عمل في التحليل الجيني والاختبارات السريرية. وهو الآن محلل أسهم وكاتب مالي يركز على الابتكار ودورات السوق والسياسة الجغرافية في منشورته "The Eurasian Century"