القمر الصناعي في خدمة جمع الحطام الفضائي لناسا

تصف دراسة نشرت في مجلة Science Robotics روبوتًا تم تطويره في جامعة ستانفورد خصيصًا لتنظيف الحطام الفضائي. يستطيع الروبوت الإمساك بالأشياء المتحركة في ظروف الجاذبية الفرعية. في هذه الدراسة، طور الباحثون كماشة آلية مستوحاة من أبو بريص. وفي التجارب التي أجريت في وكالة ناسا (وكالة الفضاء الأمريكية)، أظهر الباحثون أن الملقط كان قادرا على التقاط الأجسام العائمة في ظروف الجاذبية الصغرى

بقلم دافنا هايم لانجفورد

عندما ننظر إلى السماء، يصعب علينا تخمين أنه باستثناء القمر الذي يحيط بنا، هناك أكثر من خمسمائة ألف قطعة من الحطام الفضائي بأحجام مختلفة تدور حول الأرض. ويقوم علماء من جامعة ستانفورد بتطوير أداة مستوحاة من الآلهة لجمع هذه النفايات.

يتكون الحطام الفضائي من أقمار صناعية تم إيقاف تشغيلها وبقايا صواريخ والكثير من النفايات التي صنعها الإنسان والتي وصلت إلى الفضاء في العقود الماضية. يمكن أن تصل سرعة حركة الحطام في الفضاء إلى آلاف وعشرات الآلاف من الكيلومترات في الساعة، مما يشكل خطرًا كبيرًا على جميع المشاركين في استكشاف الفضاء - رواد الفضاء والأقمار الصناعية وسفن الفضاء. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي اصطدام قطع الحطام الفضائي إلى حدوث انفجار، وهذا سيزيد من كمية الأجزاء المتحركة في الفضاء، وهو الوضع الذي يمكن أن يؤدي إلى سلسلة تصادمات كارثية، تعرف باسم متلازمة كيسلر.

تعود الحاجة إلى تطوير جهاز مخصص لجمع الحطام الفضائي إلى أن الأدوات الموجودة اليوم ليست مناسبة بشكل عام لجمع أجزاء كبيرة ذات سطح أملس. المغناطيسات ليست فعالة في التقاط قطع من الألومنيوم أو الزجاج (على سبيل المثال، بقايا الخلايا الشمسية من الأقمار الصناعية)، ولا يكون الشفط الفراغي نشطًا في غياب الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك، فإن المواد المختلفة مثل المواد اللاصقة ليست مقاومة لدرجات الحرارة القصوى في الفضاء.

وفي دراسة نشرت في مجلة Science Robotics في يونيو الماضي، تم وصف روبوت تم تطويره في جامعة ستانفورد خصيصًا لغرض تنظيف الحطام الفضائي. يستطيع الروبوت الإمساك بالأشياء المتحركة في ظروف الجاذبية الفرعية. في هذه الدراسة، طور الباحثون كماشة آلية مستوحاة من أبو بريص. وفي التجارب التي أجريت في وكالة ناسا (وكالة الفضاء الأمريكية)، أظهر الباحثون أن الملقط كان قادرا على التقاط الأجسام العائمة في ظروف الجاذبية الصغرى.

إن آلية التعلق لدى أبو بريص، والتي تسمح له بالمشي على الأسطح الملساء والالتصاق بالمقلوب على السقف بمجرد لمس أصابعه، تعتمد على عشرات الآلاف من الشعيرات المجهرية التي تنتج التعلق بالأسطح الملساء من خلال روابط ضعيفة. العديد من الروابط الضعيفة تخلق آلية تعلق قوية. ألهمت آلية التعلق لدى أبو بريص تطورات في مجالات مختلفة، بدءًا من القفازات المستخدمة في تسلق الجدران إلى المواد اللاصقة البيولوجية للصق الأنسجة.

قام الباحثون من جامعة ستانفورد بتطوير أسطح أبو بريص بشكل مشابه لساق أبو بريص، حيث اعتمدوا في قدرة الالتصاق لدى أبو بريص على عناصر يبلغ سمكها أربعين ميكرومترًا (يبلغ سمك شعر أبو بريص حوالي مائتي نانومتر). وحركة هذه العناصر في اتجاه واحد تنتج الارتباط، وحركتها في الاتجاه الآخر تؤدي إلى الانفصال. تعتبر الكمية المنخفضة من الطاقة اللازمة لإنشاء الحركة التي تؤدي إلى التعلق أمرًا مهمًا للغاية لأي إجراء في الفضاء، حيث أن الحركة المتهورة في الفضاء يمكن أن تسبب هجرة غير منضبطة للأشياء في اتجاهات غير محددة. في هذه المرحلة، يمكن للمشابك حمل أشياء يصل وزنها إلى أربعمائة كيلوغرام وحجمها أكبر بمائة مرة من حجم المشبك نفسه.

متحمسون لنتائج التجارب حتى الآن، يخطط الباحثون لتحسين استخدام الملقط أو توصيلهم بالروبوت الذي سيكون يومًا ما قادرًا ليس فقط على تنظيف الفضاء، ولكن أيضًا يمكن استخدامه لصيانة المحطات الفضائية والأقمار الصناعية والتلسكوبات كل ما يخرج من الجو في خدمة الإنسان.

يتعلم أكثر