لقد مرت 50 عامًا منذ هبوط الرجل على سطح القمر [و 62 عامًا منذ وضع أول قمر صناعي في مداره / تقريبًا. ترجمة.] ، ولكن على الرغم من كل التقدم التكنولوجي المذهل الذي حصل منذ تلك اللحظة ، لا يزال يتعين علينا الذهاب إلى الفضاء السحيق أبعد من برنامج أبولو. القفزة العملاقة التي كان الجميع ينتظرها بعد هبوط القمر ، على سبيل المثال ، رحلة مأهولة إلى كوكب الزهرة ، لم تحدث. منذ ذلك الحين ، عالقنا في مدار أرضي منخفض (DOE) ، ويتم تأخير العودة إلى الفضاء السحيق باستمرار لبضع سنوات أخرى.
لكن لماذا؟ باختصار ، السفر إلى الفضاء مكلف للغاية. إنها أيضًا خطيرة ومعقدة ، لكن الحجج الأخيرة تتلاشى قبل النتيجة المذهلة التي سيواجهها أي بلد عندما يحاول إرسال أشخاص إلى الفضاء على بعد بضع مئات من الكيلومترات فوق سطح الأرض. من أجل أن تتاح لنا فرصة الطيران بعيدًا عن هذا الحجر ، يجب أن تنخفض تكلفة وضع كيلوغرام من البضائع في المدار بحدة.
لحسن الحظ ، بدأنا أخيرًا في ملاحظة التطورات الإيجابية على هذه الجبهة ، حيث بدأت شركات الفضاء الخاصة في خفض تكلفة وضع الحمولات الصافية في الفضاء. في أفضل سنوات ، يمكن لمكوك الفضاء إطلاق 27500 كجم من الشحنات في وحدة الأوزون الوطنية بتكلفة 500 مليون دولار لكل عملية إطلاق. اليوم ، يمكن لشركة SpaceX’s
Falcon Heavy أن تحمل 63،800 كيلوغرام من البضائع بأقل من 100 مليون دولار ، وحتى الآن ، ليس تافهًا ، بل تغيير ثوري تقريبًا.
فالكون وحدة الصواريخ الثقيلة الحمولةومع ذلك ، هناك فارق بسيط. الصواريخ التي تنتجها SpaceX وغيرها من الشركات الخاصة صغيرة نسبيا. على الرغم من أن Falcon Heavy ترفع الحمل أكثر من ضعف المكوك ، فإن حجمه الداخلي أقل بكثير. لن تكون هذه مشكلة إذا حملنا طوبًا من الرصاص في الفضاء ، لكن أي مركبة فضائية مخصصة للبشر يجب أن تكون كبيرة نسبيًا ، ويجب أن يكون هناك الكثير من المساحة الحرة فيها. على سبيل المثال ، لن تتلاءم أكبر وحدة ISS ماديًا مع هدية Falcon Heavy ، على الرغم من أن وزنها لا يتجاوز 15900 كجم.
لزيادة قدرات الصواريخ بأحجام محدودة ، من الضروري تغيير نهج تطوير وبناء السفن المأهولة. المصممة خصيصا للرحلات الطويلة الأجل. اتضح أنه في هذا الموضوع يتم إجراء دراسات مثيرة للاهتمام. بدلاً من إرسال السفينة المجمعة إلى المدار ، من المأمول أن نتمكن في النهاية من إرسال المواد الخام إلى الفضاء وطباعة كل شيء في مكانه.
الجمعية الإضافية المطلوبة
استغرق الأمر أكثر من 20 عامًا و 36 عملية إطلاق مكوكية لتجميع محطة الفضاء الدولية إلى حالتها الحالية ، ومع ذلك ، في المجموع ، جميع الوحدات حوالي 400000 كجم. إذا تمكنا من العمل فقط مع الكتلة الكلية ، وإذا أمكننا إذابة محطة الفضاء الدولية ووضعها في المدار في شكل أكثر كثافة ، فإن الصواريخ التجارية مثل Falcon Heavy أو New Glenn من Blue Origin يمكنها القيام بذلك في عدد قليل من الرحلات الجوية.
من الواضح أنه لا توجد تقنيات تسمح لنا بجمع محطة فضائية عاملة أو سفينة للطيران إلى المريخ من نوع ما من السائل. ولكن حتى مع الوضع الحالي لتقنية
نمذجة الترسيب المنصهرة (MMD) ، أو الطباعة ثلاثية الأبعاد ، وفقًا لبعض الباحثين ، يمكننا إنشاء هياكل كبيرة في المدار. تخيل أننا أطلقنا على مقلتي العين صاروخًا مملوءًا بالمواد الخام وطابعة آلية قادرة على البثق والتجميع من الأجزاء الهيكلية.
الأيدي الروبوتية تجمع أدلة الطابعة ثلاثية الأبعادفي هذه الحالة ، يمكن لصاروخ ثقيل واحد ، من حيث المبدأ ، أن يجمع مواد لبناء مزرعة ، سيتجاوز حجمها كل ما وضعته البشرية في الفضاء. عند الانتهاء من الطباعة الأساسية ، يمكن لعمليات الإطلاق التالية توصيل المعدات وتثبيتها ، على سبيل المثال ، الألواح الشمسية والوحدات السكنية للفريق. وعلى الرغم من أن إنشائها سيظل يتطلب أعمال التجميع على الأرض ، إلا أن القدرة على إنشاء "هيكل عظمي" في المدار ستقلل من تكلفة وتكلفة بناء مثل هذه الهياكل بشكل لا يصدق.
قد يبدو هذا خيالًا علميًا لك ، ولكن كان لتوضيح هذه القدرات أن Made in Space من Mountain View ، كاليفورنيا ، قد
حصلت مؤخرًا
على عقد قيمته 74 مليون دولار من وكالة ناسا. في السنوات القليلة المقبلة ، تخطط الشركة لإطلاق القمر الصناعي
Archinavt-1 ، القادر على استخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد في الفضاء ، والتي قدمتها لأول مرة على متن المحطة الفضائية الدولية في عام 2014. بعد دخوله المدار ، سيقوم القمر الصناعي بإنشاء عوارض طولها 10 أمتار ، تاركًا من جانبي السفينة. إذا نجحت ، فإن "جناحيها" من Archinaut سيكون أكبر من المكوك ؛ على الرغم من حقيقة أنه سوف يذهب إلى الفضاء في
مقصورة مصغرة من مركبة الإطلاق "إلكترون" واسعة 1.2 متر.
قائمة ورشة الرطب
عند تطوير صاروخ Saturn-5 الضخم لبرنامج Apollo ، حصل Werner von Braun على فكرة رائعة. لماذا لا تستخدم المرحلة الثانية من الصاروخ كمحطة فضائية منفصلة ، بدلاً من إسقاطه بعد نفاد الوقود؟
لقد اعتقد أن خزان الهيدروجين السائل سيمنح رواد الفضاء مساحة كافية للعيش والعمل هناك - إنهم بحاجة فقط لوضع الغاز المتبقي في الفضاء. بعد ذلك ، سيفتح الفريق الذي يصل إلى الصاروخ الثاني الفتحة في الجزء العلوي من الخزان ويدخل في "وحدة المعدات" ، والتي ستحتوي على مخزون ومعدات وبوابة لرسو السفن.
لسوء الحظ ، فإن هذه المحطة الافتراضية ، التي كانت تسمى "الورشة الرطبة" ، لأنه كان من المفترض أن تدخل حيز الفضاء مع الهيدروجين السائل داخل ، لم تتجاوز لوحات الرسم. نتيجة لذلك ، قررت ناسا تزويد المرحلة الثالثة من زحل -5 بمحطة فضائية منفصلة مباشرة على الأرض ، وإطلاقها مباشرة في الفضاء. ما يسمى تحولت "الورشة الجافة" في النهاية إلى سكايلاب ، أول محطة فضائية أمريكية.
على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست "رطبة" كما تصورها فيرنر فون براون في تلك السنوات ، إلا أنها قد تسمح لنا في النهاية بإنشاء محطات فضائية وفق مبدأ مماثل. تستخدم شركات مثل Lockheed Martin و Relativity Space بالفعل
الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء خزانات وقود على الأرض. إذا نجحت محاولات طباعة المزارع في الفضاء في Made In Space ، فستكون الخطوة المنطقية التالية هي تحسين هذه التقنية لخزانات الطباعة للمساحة.
إذا كان في الفضاء سيكون من الممكن طباعة أسطوانة جوفاء ذات قوة وقطر كافيين ، فسيكون من الممكن تركيب البوابات فيها والتقاط الهواء. بعد التحقق من التسريبات ، يمكن لفرق من الناس تثبيت المعدات وجميع الأدوات اللازمة لتحويلها إلى وحدات سكنية للمحطات أو السفن في هذه الأسطوانات. يمكن تصنيع هذه الوحدات المطبوعة بأي طول ، اعتمادًا على احتياجات المهمة - بما في ذلك الأطوال التي تتجاوز بكثير قدرات الدبابات على الحمولة على أي من الصواريخ الحالية أو المخطط لها.
إلى القمر وما بعده
يمكن أن تلعب المطبوعة في هياكل المدار دوراً في عودة البشرية إلى القمر وفي رحلة مستقبلية إلى المريخ. تعد الوفورات المحتملة من خلال إطلاق الصواريخ بمواد البناء أكبر من أن يتم تجاهلها. من المؤكد أن هذا النهج يواجه مشاكل فنية ، ولكنه لا يبدو مستحيلاً ، بالنظر إلى الدراسات التي يتم تنفيذها بالفعل باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد على متن محطة الفضاء الدولية.
ومع ذلك ، بصرف النظر عن كيفية وصول الناس إلى أقرب جار سماوي ، الكوكب الأحمر ، سيجدون بالتأكيد أن الطباعة ثلاثية الأبعاد أداة لا تقدر بثمن. على الرغم من أننا نتعلم فقط كيفية الطباعة في الفضاء ، لدينا العديد من العقود من الخبرة في تصنيع المواد المضافة على أرض صلبة. لن تؤدي الجاذبية المنخفضة على القمر أو المريخ إلى تغيير فيزياء MMN بشكل أساسي ، وقد تكون المواد المحلية مناسبة لإنشاء هياكل كبيرة منها.
لذا ، سواء كان الناس سيستخدمون الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء محطة فضائية حيث يتدربون ، أو سفينة سيغادرون الأرض عليها ، أو هياكل سيجرون فيها أبحاثًا على سطح الكواكب ، هناك شيء واحد واضح: هذه التكنولوجيا ستصبح أداة لا تقدر بثمن للدراسة المستقبلية عوالم أخرى.