بعد الهبوط التاريخي على القمر، تتعاون الشركة الأمريكية مع Space Forge لتطوير نظام عودة تجاري - نحو إنتاج بلورات نقية في مدار حول الأرض لسوق الرقائق العالمية.
هل سيتم إنشاء الجيل القادم من الرقائق خارج الغلاف الجوي؟ تعاون جديد بين شركة الفضاء الأمريكية آلات بديهية إلى شركة التكنولوجيا البريطانية الفضاء فورج تم تصميمه لوضع الأساس لصناعة تصنيع الرقائق الفضائية - بما في ذلك تصميم نظام إطلاق وإرجاع تجاري يمكنه إرجاع المكونات الإلكترونية الدقيقة المتقدمة المصنعة في ظروف الجاذبية الصغرى.
في العام الماضي، حظيت شركة Intuitive Machines بشهرة دولية واسعة النطاق بعد أن صنعت التاريخ كأول شركة أمريكية خاصة تُنزل مسبارًا بنجاح على سطح القمر. كان هذا الهبوط، الذي نُفذ في فبراير 2024 كجزء من مهمة ناسا IM-1، أول هبوط سلس للولايات المتحدة على سطح القمر منذ أكثر من 50 عامًا. عزز هذا الإنجاز مكانة الشركة كشريك استراتيجي لوكالات الفضاء والصناعات الدفاعية وشركات التكنولوجيا المتقدمة، ووفر لها قاعدة ثقة واسعة لقيادة البنية التحتية الفضائية المستقبلية، بما في ذلك مشاريع التصنيع التجارية خارج الغلاف الجوي وإعادة الحمولات العلمية والحساسة إلى الأرض. هذه المركبة الفضائية غير قادرة بعد على إعادة عينات من القمر إلى الأرض، لكنها كانت دليلاً على قدراتها.
تُموّل مبادرة إعادة عينات مدار الأرض بمنحة من صندوق تكساس لاستكشاف الفضاء والأبحاث، وتشمل مرحلة أولية مدتها 12 شهرًا لتطوير نموذج أولي لمسبار مداري، بما في ذلك مراجعة التصميم الدقيق وبناء نموذج أرضي كامل الحجم. تُعدّ هذه المرحلة إنجازًا هامًا نحو رحلات العودة التجارية، والتي ستُستخدم أيضًا في مشاريع مستقبلية مثل إعادة عينات القمر والحمولات الطبية أو التقنية الحيوية الحساسة.
تكنولوجيا الجاذبية الدقيقة للتصنيع الدقيق
أحد أهداف هذا التعاون هو الحصول على مزايا فيزيائية فريدة من نوعها لظروف الفضاء - في المقام الأول الجاذبية الصغرى.الفضاء فورج يُؤكَّد أن إنتاج بلورات البذور في بيئة انعدام الوزن يسمح ببنية موحدة وخالية من العيوب، على عكس الظروف على الأرض. ستُشكِّل هذه البلورات أساسًا لرقائق فائقة الدقة، يُمكن من خلالها تصنيع آلاف المكونات المتطورة دون عيوب هيكلية.
وفقًا لميشيل فليمنج، رئيسة شركة Space Forge:
رؤيتنا هي رقائق نقية بجودة لم يسبق لها مثيل على الأرض. ولكن لتحقيق ذلك، يجب أن تتوفر إمكانية موثوقة للإطلاق والإرجاع، مما يُغلق حلقة الإنتاج.
التكيف مع السوق، وليس فقط مع المساحة
يتميز هذا المشروع بتصميمه المسبق وفقًا للمتطلبات التجارية: إذ تعمل شركتا سبيس فورج وروديوم ساينتيفيك (المتخصصة في التكنولوجيا الحيوية الفضائية) على تطوير حمولات مخصصة، تُحدد المتطلبات البيئية والسلامة والهندسية لمركبة العودة. بمعنى آخر، لا يُبنى النظام كتقنية فضائية فحسب، بل كمركبة نقل تُدمج في منظومة من الصناعات المتقدمة التي تسعى إلى إنتاج مكونات في ظروف جوية خارج الغلاف الجوي وإعادتها بأمان.
وأوضح البروفيسور تيم كرين، المدير التكنولوجي لشركة Intuitive Machines:
تُقاس قيمة استكشاف الفضاء بما ننجح في استعادته منه. ولتحقيق ذلك، لا بد من بنية تحتية منتظمة ودقيقة ومتاحة للعودة. ونحن نبني هذه البنية التحتية بدعم من ولاية تكساس وشركاء تكنولوجيا عالميين.
السياق الاستراتيجي: الأمن والاستقلال الصناعي والمنافسة العالمية
تؤكد شركة "إنتويتيف ماشينز" أن القدرة على إعادة المواد الأساسية من الفضاء ليست مجرد ضرورة تكنولوجية، بل هي أيضًا هدف استراتيجي وطني، لا سيما في ظل اعتماد الأسواق الغربية على الرقائق من الإنتاج الآسيوي. إن القدرة على إنتاج مكونات رقائق دقيقة في مدارات منخفضة وإعادتها إلى الأرض في موقع مُتحكم به قد تُشكل في المستقبل بديلاً تجاريًا وأمنيًا للصناعات الحساسة في مجالات الإلكترونيات والطب الحيوي والطاقة وغيرها.
إلى أين هو ذاهب؟
في هذه المرحلة، من المقرر إكمال النموذج الأرضي والمراجعة الهندسية بحلول أوائل عام ٢٠٢٦. ومن المتوقع بعد ذلك أن تجمع الشركات تمويلًا إضافيًا، وتوسّع قاعدة شركائها، وتمضي قدمًا في بناء أول نموذج طيران. في الوقت نفسه، يجري حوار مع مؤسسات الحكومة الأمريكية بشأن تكييف البنية التحتية للهبوط المدني، وتشجيع الاستثمار، ووضع اللوائح التنظيمية المناسبة.
بالتأكيد، هنا هو التفسير العلمي لعيوب البلورات ومزايا التصنيع في الفضاء - مصاغة في فقرات واضحة ومتواصلة للنشر كمقالة متابعة أو إضافة إلى المقالة الرئيسية على الموقع. العلم:
كيف تسمح ظروف الفضاء بإنتاج رقائق ذات جودة لم يتم الوصول إليها على الأرض من قبل؟
تُشكّل البلورة أساس معظم المكونات الإلكترونية الحديثة، من الرقائق إلى المستشعرات. وهي بنية مُرتّبة تُشكّل فيها الذرات شبكةً منتظمة، وتُعدّ دقتها الهيكلية بالغة الأهمية للوظيفة الكهربائية للمادة. ومع ذلك، عند زراعة البلورات على الأرض، غالبًا ما تنشأ عيوب هيكلية، مما قد يُعطّل الأداء، بل ويُسبّب أعطالًا على مستوى المكونات.
تشمل هذه العيوب، من بين أمور أخرى، عيوبًا نقطية (ذرات مفقودة أو غريبة)، وعيوبًا صفية (انحرافات في صفوف الذرات)، وحدودًا حبيبية (انتقالات بين مناطق البلورة في اتجاهات مختلفة)، وحصر ملوثات مثل الأكسجين أو المعادن. غالبًا ما يكون مصدر العيوب في الظروف الفيزيائية لبيئة النمو: إذ تُولّد الجاذبية تيارات من الحرارة والمواد داخل السائل المنصهر، مما يُسبب عدم تجانس تركيب المادة. بالإضافة إلى ذلك، تميل المواد الثقيلة إلى الهبوط إلى الأسفل أثناء عملية النمو، مما يُسبب تفاوتًا في التركيزات وعيوبًا هيكلية.
هنا تحديدًا يأتي دور الفضاء. ففي المدار حول الأرض، تسود ظروف انعدام الجاذبية، ما يعني أن قوة الجاذبية تكاد تكون غير محسوسة. هذا يعني أن ظواهر مثل الحمل الحراري، أو الحمل الحراري، أو ترسب الشوائب، لا تُؤثر تقريبًا. تتصلب المادة ببطء وبشكل متساوٍ، دون أي اضطرابات ميكانيكية أو حرارية، وتكون النتيجة بلورات نظيفة ومتجانسة خالية من العيوب الهيكلية.
يُعد هذا إنجازًا حقيقيًا لصناعة الرقائق. على سبيل المثال، تخطط شركة سبيس فورج لإنتاج بلورات بذرة عالية الجودة في الفضاء، ثم استخدامها على الأرض لإنتاج رقائق سيليكون خالية من العيوب. يمكن لكل رقاقة من هذا النوع أن تسمح بإنتاج آلاف الرقائق الدقيقة، مقارنةً ببضع عشرات فقط من الرقائق التقليدية.
قد تكون الآثار التكنولوجية لهذا واسعة النطاق: رقائق الحوسبة الكمومية، والمعالجات العصبية الشكلية، وأجهزة الاستشعار الطبية عالية الدقة، والمكونات العاملة بترددات عالية للغاية. وإذا أضفنا إلى ذلك الحاجة المتزايدة إلى رقائق متطورة في صناعات الذكاء الاصطناعي والأمن القومي والاتصالات، فإن إمكانات التصنيع خارج الغلاف الجوي تتحول من فكرة تجريبية إلى بنية تحتية صناعية حقيقية.
خلاصة القول هي أن ظروف الفضاء تسمح لأول مرة بإنتاج بلورات شبه مثالية، وهو مكون كانت قوانين الفيزياء الأرضية تحد منه. ومع تحسن قدرات الإطلاق وإعادة المدار، قد نشهد انطلاقة صناعة الرقائق الإلكترونية، حرفيًا.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
