سوف تتكيف بدلة الفضاء المستقبلية مع بشرة رائد الفضاء

بالنسبة لرواد الفضاء في المستقبل، قد تكون عملية ارتداء بدلة الفضاء على النحو التالي: بدلًا من الضغط على بدلة ضغط عادية وضخمة، سيتعين على رائد الفضاء فقط ارتداء بدلة خفيفة الوزن تتمدد وفقًا لجسمه أبعاد

[ترجمة د.نحماني موشيه]
بالنسبة لرواد الفضاء في المستقبل، قد تكون عملية ارتداء بدلة الفضاء على النحو التالي: بدلًا من الضغط داخل بدلة ضغط عادية وضخمة، سيتعين على رائد الفضاء فقط ارتداء بدلة خفيفة الوزن وقابلة للتمدد ومحاطة بلفائف صغيرة. مثل الأحزمة. وفي الخطوة التالية، سيتم توصيل البدلة بالنظام الكهربائي للمركبة الفضائية وسيتم شد الأحزمة والتفاف البدلة حول جسم رائد الفضاء.

لن تدعم البدلة التي تعانق الجسم رائد الفضاء فحسب، بل ستمنحه أيضًا حرية أكبر في الحركة أثناء التجارب الفضائية. من أجل إزالة البدلة، كل ما هو مطلوب هو تطبيق القليل من القوة التي تعيد البدلة إلى حالتها المريحة والمرتخية.

الآن، أصبح الباحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) على بعد خطوة واحدة من تطوير مثل هذه البدلة النشطة، وهي نوع من "الجلد الثاني" للجسم: دافا نيومان، أستاذ الطيران والملاحة الفضائية والأنظمة الهندسية في المعهد نجحت وزملاؤها في تطوير ملابس يتم تنشيطها بالضغط، وتتضمن ملفات صغيرة تشبه الزنبرك والتي يتم شدها استجابة للحرارة. تتكون الملفات من "سبائك الذاكرة" (أو سبائك ذاكرة الشكل أو الننتول أو السبائك الذكية، ويكيبيديا) - وهو نوع من المواد التي "تتذكر" شكلها الأصلي، وبعد ثني شكلها أو تشويهه، يمكنها العودة إلى شكلها الأصلي. ردا على التدفئة.

قام الباحثون بتضمين هذه الملفات داخل كفة قابلة للنفخ تشبه العاصبة، ثم طبقوا جهدًا كهربائيًا لتوليد الحرارة. عند درجة حرارة بدء محددة، تقلصت الملفات مرة أخرى إلى شكلها الأصلي، مثل النوابض التي تعود إلى طولها الأصلي، أثناء شد الكفة. وفي تجارب لاحقة، وجد فريق البحث أن الضغط الناتج عن الملفات يساوي الضغط المطلوب لدعم رائد الفضاء بشكل كامل في ظروف الفضاء.

ويقول الباحث الرئيسي الذي كان قد تم بحثه: "عند الحديث عن بدلات الفضاء العادية، فإن رائد الفضاء يكون في الواقع داخل منطاد غاز يوفر ثلث الغلاف الجوي الطبيعي، في حين أن هذه هي الكمية اللازمة له للبقاء على قيد الحياة في فراغ الفضاء". العمل طوال العقد الماضي على تطوير بدلة فضائية مرنة مستقبلية. "أردنا تحقيق نفس الضغط، ولكن من خلال معادلات ميكانيكية - تطبيق ضغط مباشر على الجسم، مما يلغي الحاجة إلى الغاز للضغط. في تطويرنا قمنا بدمج المواد المرنة المتسامحة مع المواد الفعالة. خلاصة القول، الميزة الرئيسية لنظامنا تكمن في قدرته العالية على الحركة وكونه بدلة خفيفة الوزن مناسبة للتجارب في الفضاء.

على الرغم من أنه تم اقتراح بدلات ضيقة للجسم في الماضي، إلا أن مشكلة تصميم ثابتة وعنيدة ظلت قائمة منذ ذلك الحين: كيفية ضغط وتحرير بدلة الضغط التي ستكون أيضًا خفيفة الوزن. عند هذه النقطة قد توفر سبائك زوكرو الحل. تنكمش هذه المواد فقط استجابة للحرارة، ويمكن إعادتها بسهولة إلى شكلها الأصلي بعد التبريد. ومن أجل العثور على المادة الأكثر ملاءمة للاستخدام في الفضاء، قام الباحثون بفحص 14 نوعًا من مواد الذاكرة - بدءًا من اللدائن العازلة للكهرباء إلى بوليمرات الذاكرة - حتى اختاروا سبائك الذاكرة المصنوعة من النيكل والتيتانيوم. عندما يتم تشكيل هذه السبيكة على شكل نوابض ضيقة للغاية ذات قطر صغير، فإنها تنكمش عند تسخينها وتولد قوة كبيرة، ونظرًا لكتلتها المنخفضة، فهي مثالية للاستخدام في الملابس الضيقة وخفيفة الوزن. عادة ما يتم إنتاج المادة نفسها على شكل لفائف من ألياف مستقيمة ورقيقة للغاية. ومن أجل تحويل الألياف إلى ملفات، استخدم الباحثون طريقة أخرى تم تطويرها في نفس المعهد (MIT) والتي استخدمت ملفات النيكل والتيتانيوم لتطوير دودة روبوتية يتم تنشيطها بالحرارة (فيديو).

من الناحية العملية، يمكن "تدريب" سبائك الذاكرة من نوع النيكل والتيتانيوم على العودة إلى شكلها الأصلي استجابة لدرجة حرارة محددة. في درجة حرارة الغرفة، يمكن تمديد الملفات أو ثنيها، على غرار مشبك الورق. ومع ذلك، عند درجة حرارة بدء محددة (60 درجة مئوية في هذه الحالة)، تبدأ الألياف في التمدد مرة أخرى إلى حالتها الأصلية. أضاف الباحثون مجموعة من هذه الملفات إلى الكفة المرنة، حيث تم ربط كل ملف بخيط صغير إلى الكفة. بعد ذلك، قاموا بتثبيت العروات المعدنية على نهايات الملفات وطبقوا جهدًا كهربائيًا لتوليد الحرارة. في نطاق درجة حرارة 160-60 درجة مئوية، تقلصت الملفات أثناء سحب الألياف المربوطة معها وبالتالي شد الكفة. يوضح الباحث الرئيسي: "هذه في الواقع أبازيم ذاتية الإغلاق". "بمجرد ارتداء البدلة، ما عليك سوى تمرير تيار كهربائي عبر كل هذه الملفات الصغيرة ومن ثم ستحكم البدلة حول جسمك وتحميه بالكامل."

وكانت الخطوة التالية للباحثين هي إيجاد طريقة لإبقاء البدلة محكمة الغلق. ويوضح الباحث أنه لتحقيق هذه الغاية هناك طريقتان فقط: إما الحفاظ على التسخين المستمر أو تنفيذ آلية قفل داخل البدلة تمنع الملفات من التفكك. قد يؤدي الحل الأول إلى ارتفاع درجة حرارة رائد الفضاء وسيتطلب استخدام بطاريات ضخمة - وهو تصميم من شأنه أن يجعل التنقل أكثر صعوبة بشكل كبير، وربما يفتقر إلى أي جدوى نظرًا لمصادر الطاقة المحدودة في ظروف الفضاء. ويقوم الباحثون حاليًا بدراسة الحل الثاني ويحاولون إيجاد الآليات الممكنة لقفل الملفات في مكانها.

أما بالنسبة للموقع الدقيق للملفات داخل البدلة، فيكمل الباحث عدة تصميمات محتملة. على سبيل المثال، شبكة من الملفات تمر عبر مركز البدلة، مع توصيل كل ملف بصمام يمتد بعرض البدلة في عدة نقاط على طولها. عندما يتم تنشيط الملفات (بالحرارة)، فإنها تكون قادرة على سحب الصمامات المتصلة بها - على غرار خيوط الدمية المتحركة - التي تشد البدلة وتضغطها على الجسم؛ أو يمكن وضع شبكات من الملفات في مواقع استراتيجية داخل البدلة للحصول على شد وضغط موضعي، وذلك حسب المكان الأمثل الذي يلزمها الحفاظ على ضغط موحد على الجسم بأكمله. وعلى الرغم من أن الباحثين يركزون بشكل أساسي على التطبيقات المناسبة لمجال الفضاء، إلا أن الباحث الرئيسي يدعي أن التصميمات والمواد النشطة التي أصبحت تحت سيطرتهم يمكن أيضًا استخدامها لأغراض أخرى، على سبيل المثال في البدلات الرياضية والزي العسكري: "يمكن لتصميمنا أن يمكن استخدامها كعاصبة في الحالات التي يفقد فيها شخص ما الكثير من الدم في ساحة المعركة"، كما تقول الباحثة "إذا كانت بدلتك مزودة بأجهزة استشعار، فستتمكن من التضييق على جسمك تلقائيًا دون أن تفكر في ذلك."

ويضيف الباحث الرئيسي: "إن البدلة المصممة خصيصًا هي فكرة رائعة لتحسين الأداء البشري". "مهمتنا هي الحفاظ على بقاء رواد الفضاء وسلامتهم وحركتهم، ولكن التصميمات الجديدة يمكن أن تكون مفيدة ليس فقط في الفضاء."

أخبار الدراسة