أخبار تكنولوجيا الفضاء
الإعلان عن تنفيذ مصعد إلى الفضاء بسرعة 200 كلم في الساعة
تم الإعلان من قبل شركة يابانية عن اعتزامها تنفيذ مصعد فضائي على شكل أنابيب زجاجية تمكن البشر من اختراق الفضاء.
هدف الشركة من انشاء المشروع
تهدف الشركة من خلال هذا المصعد إلى الوصول نحو ارتفاعات شاهقة قد تصل إلى نحو 96 كيلو متراً في الفضاء, وذلك بهدف نقل الركاب في رحلات سياحية فضائية
وتضيف الشركة, أنه من خلال هذا الإنجاز الجديد سنتمكن من إيصال البضائع من وإلى المدار الفضائي, باستخدام المواد الجديدة المتوفرة.
كما أتاحت الدراسة الجديدة القدرة على جعل المصعد المبتكر يُصلح نفسه عند الحاجة, وذلك من خلال تكنولوجيا مستوحاة من علم الأحياء.
مصعد الفضاء
حيث يتكون المصعد الفضائي من الناحية النظرية من سلك أو حزمة من الأسلاك التي تمتد آلاف الأميال إلى ثقل موازن في الفضاء الخارجي.
والجدير بالذكر, أن دوران الأرض سيبقي السلك مشدودًا، وستقوم مركبات النقل بالتحرك إلى الأعلى والأسفل بسرعة القطار, ومن المحتمل أن تستغرق رحلة مصعد الفضاء أيامًا.
ومع ذلك فبمجرد بناء مصعد الفضاء يمكن لرحلة الفضاء أن تكون أقل تكلفة وأكثر أمانًا من الصواريخ, ويتم الآن اختبار تكنولوجيا مصعد الفضاء في الحقيقة ضمن تجربة يابانية تحمل اسم “STARS-Me”.
وترجع فكرة المصعد الفضائي إلى تجربة خيالية جرت عام 1895 بواسطة رائد الفضاء الروسي كونستانتين تسيولكوفسكي-Konstantin Tsiolkovsky.
ومنذ ذلك الحين تظهر مثل هذه الهياكل العملاقة في قصص الخيال العلمي.
صعوبات في التنفيذ
المشكلة الرئيسية في إنشاء المصاعد الفضائية هي بناء سلك قوي بما يكفي لتحمل القوى الكبيرة التي قد يواجهها, وتعتبر أنابيب الكربون بأبعاد النانومتر هي الاختيار الطبيعي والوحيد لمادة بناء سلك المصعد الفضائي.
ووجدت الأبحاث السابقة أن مثل هذه الأنابيب النانوية الكربونية يمكن أن تتحمل 100 ضعف قدرة تحمل الفولاذ ضمن وزن يعادل سُدس وزن الفولاذ.
ولكن يمكن للعلماء في الوقت الحالي أن يصنعوا أنابيب الكربون النانوية بطول 21 بوصة (55 سم) كحد أقصى.
أحد البدائل هو استخدام المواد المركبة التي تحوي أنابيب الكربون النانوية ولكنها ليست قوية وحدها بما يكفي.
كما اقترح الباحثون الآن أن يستلهموا من علم الأحياء ما قد يساعد المهندسين في بناء المصعد الفضائي باستخدام مواد متوفرة.
وفي ذات السياق, قال العالم شون صن-Sean Sun- المشارك في الدراسة، وهو مهندس ميكانيك في جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور: «نأمل أن يُلهِمَ ذلك شخصًا ما ليحاول بناء مصعد فضائي».
وأشارَ العلماء إلى أنه عند قيام المهندسين بتصميم الهياكل فإنهم في أغلب الأحيان يصممون هذه المواد للعمل عند نصف قوة الشد القصوى التي تتحملها فقط (أو أقل من ذلك).
يُخفض هذا التصميم فرص فشل الهياكل لأنه يمنحها مجالًا أكبر للتعامل مع التغيرات في القوة أو الظروف غير المتوقعة.
وعلى العكس تقاوم أوتار الإنسان بشكل روتيني الإجهاد الميكانيكي حدود قدرتها العظمى لتحمل الشد.
وقال الباحثون أنّ علم الأحياء يستطيع دفع المواد إلى العمل باستطاعتها القصوى بسبب آليات الإصلاح المستمرة.
وقال شون: «مع وجود تقنية الإصلاح الذاتي يمكن تصميم الهياكل الهندسية بشكل مختلف وأكثر قوة».
على سبيل المثال فإن المحرك الذي يحرك السوط الخيطي الذي تستخدمه العديد من البكتيريا لتتمكن من السباحة والتحرك، يدور بسرعة نحو 10 آلاف دورة في الدقيقة، ولكنه يقوم أيضًا بإصلاح جميع مكوناته خلال دقيقة.
وقال شون: «هذا يشبه القيادة على الطريق بسرعة 100 ميل في الساعة (160 كم/ساعة) مع إخراج محرك سيارتك وناقل الحركة لاستبدالهما».
طور الباحثون طريقة رياضية لاستنتاج طول المدة التي يمكن أن يستمر فيها المصعد الفضائي بالعمل في حال حدوث تمزق عشوائي في أجزاءٍ من حبله مع قيام بنيته بالإصلاح الذاتي لنفسها.
ووجد الباحثون أنه من الممكن بناء مصعد فضائي آمن باستخدام مواد موجودة حاليًا إذا خضع لمعدلات إصلاح معتدلة مثل الروبوتات.
وبالنظر إلى الألياف الصناعية المتوفرة في السوق المعروفة باسم (M5)، قال شون: «من الممكن أن تتحمل قوة 4 مليارات طن من الكتلة، هذا يساوي نحو عشرة آلاف ضعف كتلة برج خليفة أطول مبنى في العالم.
وبكلام أكثر واقعية فإن مُركّبًا مثل الأنابيب النانوية الكربونية سيقوم بهذا العمل»
ومن جهة أخرى, ذكرت وكالة الأنباء اليابانية “كيودو” أن “شركة “أوباياشي” تخطط لصناعة مصعد قادر على الارتفاع إلى مسافة 96 ألف كلم عن سطح الأرض بحلول العام 2050، ما سيمكن الأشخاص الذين يصعدون فيه من الوصول إلى الفضاء”.
الخيال العلمي أصبح حقيقة
وقالت الشركة إن “مصعد الفضاء الذي وصف في قصص الخيال العالمي قد يتحول إلى حقيقة عام 2050.
وساهم في إمكانية تحقيق ذلك اكتشاف الأنابيب النانوية الكربونية عام 1991، وهي عبارة عن مواد خفيفة الوزن وأقوى بـ20 مرة من الفولاذ”.
وأضافت أنها “تعتزم بناء محطة مدارية على ارتفاع 36 ألف كلم، كوجهة لسياح الفضاء تضم منشآت للاختبارات والسكن ويمكن للعلماء أن يواصلوا السفر نحو القمة”، لافتة إلى أنها ” ستبدأ عملية البناء عام 2025″.
وتوقعت الشركة اليابانية أن “يتحرك المصعد المؤلف من 6 عربات بسرعة 200 كلم في الساعة، وسيكون قادراً على نقل 30 شخصاً على أن يحتاج 7 أيام ونصف للوصول إلى المحطة المدارية”.
آلية العمل في المصعد
وقالت الشركة إن “صاروخ سيطلق لنقل بكرتين لأسلاك تستخدم فيها الأنابيب النانوية الكربونية وغيرها من المواد على ارتفاع 300 كلم.
حيث سيتم تركيب سفينة فضائية، تكون مهمتها فك الأسلاك باتجاه الأرض، فيما تستمر في الارتفاع إلى قمة مسافتها 96 ألف كلم، وهي نحو ثلث المسافة من الأرض إلى القمر”.
وأشارت إلى أن ” الأسلاك ستعزز من الأرض باستخدام عربات المصعد التي سترتفع إلى القمة، على أن يتم شدها 150 مرة”، موضحة أن ” المصد سيعمل جزئياً بالطاقة الكهربائية من الفضاء”.
وعن تكلفة بناء المصنع، قالت الشركة إنه “لا يمكن احتساب تكلفة المصعد في الوقت الحالي كما لم يتم اختيار المكان الذي يمكن أن يتم البناء فيه”
اقرأ أيضا: بعد ابتعاده عن الأرض بمليون كيلو متر.. مسبار الأمل يرسل أول صورة من الفضاء