ناسا تبحث تنظيم وجود بشري دائم على سطح القمر

عقد اتحاد ابتكار سطح القمر ورشة عمل حول مرافق الإطلاق والهبوط في 23 يوليو، نظمها مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز (APL) في لوريل بولاية ماريلاند. شارك متخصصون من وكالة ناسا والصناعة والأوساط الأكاديمية، وكل ذلك بهدف تنظيم وجود بشري دائم على سطح القمر.

تتضمن مبادرة ماسون التي تمولها وكالة ناسا من قبل شركة ريدواير تطوير طرق قمرية

قالت سارة حسنين من مختبر الفيزياء التطبيقية، وهي المشاركة في قيادة الكونسورتيوم في التنقيب والبناء القمري، لسبيس نيوز: "إن الهبوط والإطلاق مساعٍ معقدة بشكل لا يصدق، ونقطة تحول في أي نشاط لاستكشاف سطح القمر". "يبدأ مستقبلنا المستدام على القمر بالقدرة على إعادة زيارة المواقع وإعادة استخدام البنية التحتية والأصول هناك".

أقرأ أيضا| تخوض شركة Umbra غمار تصنيع الأقمار الصناعية المخصصة

وقال حسنين إن الورشة سلطت الضوء على عملية اتخاذ القرار متعددة التخصصات والمتطلبات الفنية اللازمة "لضمان سلامة واستدامة الأنظمة منذ البداية".

وقد عززت بعض التحديات، مثل معرفة كيفية تصنيع مرافق الإطلاق والهبوط على القمر، بالفعل قدرًا كبيرًا من البحث والاختبار. كما قامت وكالة ناسا بزرع مفاهيم أخرى مثل البناء الآلي أو تطوير أدوات الحفر التي تعمل في ظروف قمرية قاسية من خلال منح أبحاث الأعمال الصغيرة.

وقال إريك فرانكس، الذي يرأس شركة ناشئة مقرها لوس أنجلوس، كاليفورنيا، للحفر والبناء القمري تسمى Cislune: "لا أشعر بوجود أي عقبات أمام تطوير مرافق الإطلاق والهبوط القمري".

وقد طورت Cislune، التي حصلت على العديد من جوائز أبحاث وكالة ناسا، عملية التلبيد بالميكروويف التي تأخذ تربة القمر وتحولها إلى هياكل مختلفة، بما في ذلك منصات الهبوط والإطلاق والموائل والحواجز الواقية. يتضمن التلبيد تسخين المواد حتى تذوب جزئيًا وتندمج معًا، لتكوين كتلة صلبة. وتسمح هذه التقنية بإنشاء هياكل متينة باستخدام مواد محلية، مما يقلل من الحاجة إلى نقل مواد البناء من الأرض.

وقال فرانكس إن هناك فرصة كبيرة لوكالة ناسا للاستفادة من الاختبار غير المأهول المتوقع لنظام الهبوط البشري Starship التابع لشركة SpaceX قبل مهمة Artemis 3 - أول هبوط مأهول للبرنامج على القمر. وقال إن الرحلة يمكن أن تنشر حمولات لأغراض الاختبار على سطح القمر.

وقال فرانكس: "إن الاستمرار في تمويل وإعطاء الأولوية لبناء البنية التحتية سيساعد في جعل مرافق الهبوط حقيقة واقعة".

مطلوب: هياكل قوية

قال كيفن كانون، كبير علماء جيولوجيا القمر في شركة إيثوس سبيس ريسورسز في لوس أنجلوس، إن أي حركة روتينية للهبوط على القمر ستتطلب هياكل قوية. ويشير إلى الضرر الذي لحق بالمنصة أثناء إطلاق اختبار الطيران المتكامل 1 التابع لستارشيب في أبريل 2023.

اقرأأ يضا|  أقمار صناعية صغيرة أثقل وزنًا تثقل توقعات السوق

قال كانون إن الأمر لا يتطلب الكثير من الخيال لمعرفة أن مركبة الهبوط ستارشيب أو بلو مون التابعة لبلو أوريجين ستفجر حفرًا عملاقة في الأرض إذا حاولت الهبوط على سطح قمري غير مُجهز.

وقال كانون: "ستحتاج منصات الهبوط الصلبة إلى الدمج في أرتميس، والعديد من الأفكار المطروحة، مثل وضع البلاط على الأرض أو رش الريجوليث بالبوليمرات، لن تنجح ببساطة".

تأثيرات الانفجار

يرى باتريك فلاورز، مدير قسم علوم المواد في ريدواير في جاكسونفيل بولاية فلوريدا، أن الأمر مشابه.

في العام الماضي، حصلت الشركة على جائزة ناسا بقيمة 12.9 مليون دولار عن ماسون، مبادرة تصنيع البنية التحتية باستخدام الريجوليث القمري. وتتضمن ماسون مجموعة من التقنيات لتصنيف وضغط وتلبيد الموارد القمرية المحلية لصنع منصات الهبوط والطرق والأساسات.

وأخبر فلاورز المشاركين في الكونسورتيوم أن منصات الهبوط على القمر يجب أن تمنع وتحصر تأثيرات انفجار الصواريخ من ضرب وتلويث الأجهزة القمرية الحيوية القريبة.

ما الذي يهتز؟

قالت نيرما كالوك، مصممة في شركة سكيدمور، أوينجز وميريل، وهي شركة هندسة معمارية وهيكلية في سان فرانسيسكو، كاليفورنيا، إن زراعة الموائل ومنصات الهبوط على القمر قد تكون بداية غير مستقرة، حيث تواجه أي بنية تحتية قمرية تحديًا إضافيًا يتمثل في "الزلازل القمرية".

وقال كالوك إن الأحداث الزلزالية التي تم رصدها بالفعل على القمر تشير إلى أنه إذا كان مركز الزلزال على القمر قريبًا من مكان مأهول بالبشر، فقد يتسبب في إتلاف منصات الهبوط والسدود والأبراج الشاهقة والموائل وملاجئ المعدات وغيرها من الهياكل عن طريق التسبب في شقوق ناجمة عن التعب.

وقال كالوك: "من أجل التصميم المناسب لمثل هذه الأحمال الجانبية، هناك حاجة إلى بيانات حول النشاط الزلزالي من موقع المعسكر الأساسي الفعلي، في هذه الحالة القطب الجنوبي للقمر".

وحذر كالوك من أن هذه البيانات غير موجودة حاليًا، حيث تم إنشاء أجهزة قياس الزلازل لمهام أبولو بالقرب من خط استواء القمر.

وقال كالوك لـ SpaceNews: "قد يتطلب تطبيق التصميم الزلزالي الأرضي التقليدي للهياكل نهجًا مختلفًا، بمجرد الحصول على المزيد من البيانات من أجهزة قياس الزلازل القمرية المستقبلية".

المبادئ التوجيهية قيد الإعداد

يتم صياغة الاعتبارات الأولية للتعامل مع الزلازل القمرية في إرشادات هندسة البنية التحتية القمرية والتصميم والتحليل والبناء (LIEDAC).

يقول راميش مالا أستاذ الهندسة بجامعة كونيتيكت لـ SpaceNews إن هذه المبادئ التوجيهية الأولية ضرورية لإنشاء موائل بشرية على القمر بنجاح، ومرافق توليد وتوزيع الطاقة الشمسية، ومنصات الإطلاق والهبوط، ومرافق التعدين ومرافق الاتصالات، بالإضافة إلى الطرق. يقود مالا نشاط LIEDAC داخل الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين.

وقال مالا: "نظرًا لأن المهندسين المدنيين كانوا يقومون بنفس العمل بشكل أو بآخر منذ بداية الحضارة البشرية هنا على الأرض، بما في ذلك في البيئات القاسية والتحديات، فيجب عليهم وسيقومون بدور رئيسي في التخطيط وتصميم وتحليل وبناء البنية التحتية على القمر".

وقال مالا إن المبادئ التوجيهية ستسلط الضوء على الضروريات الهندسية العملية، مع التركيز على مجالات رئيسية مثل المواد اللازمة، والتأثير البيئي، والهندسة الجيوتقنية والأساسية، والتصميم والتحليل الهيكلي، والهندسة المعمارية. الهدف هو تقديم توجيهات للمهام والعمليات القصيرة والمتوسطة والطويلة الأجل على القمر.

وقال مالا إن العمل المستقبلي على القمر يواجه تحديات جديدة، "حيث لا توجد إرشادات أو قواعد حاليًا لتصميم وبناء البنية التحتية على القمر مثل تلك الموجودة على الأرض".