تقریباً هر چیزی که نژاد بشر تا به حال ساخته است، از ابزار ابتدایی گرفته تا خانه های یک طبقه گرفته تا بلندترین آسمان خراش ها، دارای یک محدودیت کلیدی بوده است: گرانش زمین. با این حال، با کمک برخی از دانشمندان، ممکن است این مشکل به زودی تغییر کند.
در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) در حال حاضر یک جعبه فلزی به اندازه یک برج کامپیوتر رومیزی وجود دارد. در داخل، یک نازل به ساخت قطعات آزمایشی کوچکی کمک میکند که ساخت آنها روی زمین ممکن نیست. اگر مهندسان سعی میکردند این سازهها را روی زمین بسازند، تحت گرانش زمین شکست میخوردند.
آریل اکبلاو، معمار فضایی که ابتکار اکتشاف فضایی MIT و یکی از محققان (روی زمین) که این پروژه را تأسیس کرد، میگوید: “اینها اولین نتایج ما برای یک فرآیند واقعاً جدید در ریزگرانش خواهند بود.”
فرآیند گروه MIT شامل گرفتن یک پوست سیلیکونی انعطافپذیر، به شکل بخشی که در نهایت ایجاد میکند، و پر کردن آن با یک رزین مایع است.
مارتین نیسر، مهندس MIT و یکی دیگر از محققان این پروژه میگوید: “شما می توانید آنها را به عنوان بالن در نظر بگیرید. به جای تزریق هوا به آنها رزین تزریق کنید.” هم پوست و هم رزین، محصولاتی هستند که به صورت تجاری در دسترس هستند.
رزین به نور ماوراء بنفش حساس است. هنگامی که بالون ها فلاش فرابنفش را تجربه می کنند، نور از طریق پوست نفوذ می کند و روی رزین می شود. خشک می شود و سفت می شود و به یک ساختار جامد تبدیل می شود. پس از آن، فضانوردان می توانند پوست را جدا کرده و قسمت داخل آن را آشکار کنند.
چگونگی ساخت در ایستگاه فضایی
همه اینها در داخل جعبه ای اتفاق می افتد که در 23 نوامبر پرتاب شد و قرار است 45 روز در ISS بماند. اگر همه چیز موفقیت آمیز باشد، ISS برخی از قطعات آزمایشی را برای آزمایش محققان MIT به زمین ارسال خواهد کرد. محققان MIT باید اطمینان حاصل کنند که قطعات ساخته شده از نظر ساختاری سالم هستند. پس از آن، آزمایشات بیشتر.
اکبلاو می گوید: “گام دوم احتمالاً تکرار آزمایش در داخل ایستگاه فضایی بینالمللی خواهد بود. شاید برای امتحان اشکال کمی پیچیده تر، یا تنظیم فرمول رزین.”
پس از آن، آنها می خواهند سعی کنند قطعاتی را در خارج، در خلاء خود فضا بسازند. مزیت ساخت قطعاتی مانند این در مدار این است که اصلی ترین عامل استرس زا زمین – گرانش سیاره – دیگر یک عامل محدود کننده نیست. فرض کنید سعی کرده اید با این روش تیرهای بلند بسازید. اکبلاو میگوید: “جاذبه باعث افتادگی آنها میشود.”
در ریزگرانش ایستگاه فضایی بین المللی؟ نه چندان اگر آزمایش موفقیت آمیز باشد، جعبه آنها می تواند قطعات آزمایشی را تولید کند که برای ساخت روی زمین بیش از حد طولانی هستند.
محققان آینده ای نزدیک را تصور می کنند که در آن، اگر فضانوردی نیاز به تعویض قطعه تولید انبوه (مثلاً یک مهره یا پیچ) داشته باشد، نیازی به ارسال آن از زمین نداشته باشد.
در عوض، آنها فقط میتوانستند یک پوسته مهرهای یا پیچشکل را در جعبهای مانند این قرار دهند و آن را با رزین پر کنند.
اما محققان همچنین درازمدت فکر می کنند. آنها فکر می کنند اگر آنها بتوانند قطعات بسیار طولانی در فضا بسازند، آن قطعات می توانند پروژه های ساختمانی بزرگ، مانند ساختارهای زیستگاه های فضایی را سرعت بخشند. همچنین ممکن است از آنها برای تشکیل قابهای ساختاری پانلهای خورشیدی استفاده شود که انرژی یک زیستگاه را تامین میکند یا رادیاتورهایی که از گرم شدن بیش از حد زیستگاه جلوگیری میکنند.
مزیت ساخت در ایستگاه فضایی
ساختن وسایل در فضا چند مزیت کلیدی نیز دارد. اگر تا به حال موشکی را شخصاً دیده باشید، میدانید که – به همان اندازه که چشمگیر هستند – وسعت خاصی ندارند.
این یکی از دلایلی است که سازههای بزرگی مانند ایستگاه فضایی بینالمللی یا Tiangong چین به صورت تکه تکه بالا میروند و در طول سالها یک ماژول را در یک زمان مونتاژ میکنند.
امروزه برنامه ریزان مأموریت اغلب مجبورند تلاش زیادی را برای فشرده کردن تلسکوپ ها و سایر وسایل نقلیه در فضای بار کوچک صرف کنند. به عنوان مثال، تلسکوپ فضایی جیمز وب دارای یک آفتابگیر به اندازه زمین تنیس است. برای جا دادن آن در موشک، مهندسان باید آن را با ظرافت جمع میکردند و پس از رسیدن JWST به مقصد، فرآیندی مفصل برای باز کردن آن برنامهریزی میکردند. هر پنل خورشیدی که می توانید در مدار زمین جمع آوری کنید، یک پنل خورشیدی کمتر است که باید در یک موشک قرار دهید.
یکی دیگر از مزایای کلیدی هزینه است. هزینه پرتاب های فضایی، با توجه به تورم، از زمان آغاز اولین شاتل فضایی در سال 1981 بیش از 20 برابر کاهش یافته است. اما هر پوند محموله همچنان می تواند بیش از 1000 دلار هزینه داشته باشد تا به فضا ارسال شود. اکنون فضا در دسترس شرکتهای کوچک و گروههای تحقیقاتی دانشگاهی متوسط است، اما آخرین اونس تفاوت قیمتی قابل توجهی ایجاد میکند.
وقتی نوبت به جهانهای دیگری مانند ماه و مریخ میرسد، متفکران و برنامهریزان مدتهاست در مورد استفاده از موادی که در حال حاضر وجود دارد فکر کردهاند: سنگساخت ماه یا خاک مریخ، بدون ذکر آب که در هر دو جهان یخ زده یافت میشود. در مدار زمین، این کاملاً ساده نیست. (معماران نمی توانند دقیقاً کمربندهای تشعشعی ون آلن را به مصالح ساختمانی تبدیل کنند.)
اینجاست که اکبلاو، نیسر و همکارانشان امیدوارند که رویکرد رزینریزی آنها برتر باشد. این اجزای پیچیده یا مدارهای پیچیده ای در فضا ایجاد نمی کند، اما هر بخش کوچکی کمتر از آن است که فضانوردان باید خودشان آن را بردارند.
نیسر می گوید: “در نهایت، هدف از این کار این است که این فرآیند تولید را در دسترس و در دسترس سایر محققان قرار دهیم.”
