كما ذكرت في العديد من الحلقات الآن ، تمر الإنسانية في فترة انتقالية قليلاً ، وهو الوقت الذي يكون فيه من المنطقي إطلاق مادة إلى أعلى وخارج جاذبية الأرض في المدار وما بعده. لكنه مكلف للغاية ، ويكلف ما يصل إلى 10000 دولار للرطل الذي تريده في المدار ، و 10 مرات إذا كنت تريده على القمر.
ولكن على مدى العقود المقبلة ، سيتم بناء المزيد والمزيد من بنيتنا التحتية الفضائية في الفضاء، المصنعة من المواد التي تم تعدينها في الفضاء.
الشيء الوحيد الذي سوف نحتاجه بالفعل لترك جاذبية الأرض العالقة جيدًا سيكون نحن ، البشر ، السائحين ، الذين يرغبون في زيارة كل تلك البنية التحتية الفضائية.
بالطبع ، من أجل تحقيق مستقبل الفضاء هذا ، سيحتاج المهندسون ومخططو المهام إلى تصميم وبناء التكنولوجيا التي ستجعل ذلك ممكنًا.
وهذا يعني اختبار نماذج وتقنيات ومنهجيات جديدة للتعدين والتصنيع القائم على الفضاء.
هذا مثال على نوع ساتل الاتصالات الذي يتم إطلاقه بانتظام إلى الفضاء. يعتمد حجم وشكل الألواح الشمسية على حقيقة أن جاذبية الأرض ... تمتص. يجب أن تكون أي مركبة فضائية مبنية قادرة على التعامل مع الجاذبية الكاملة هنا على الأرض ، طوال مرحلة الاختبار.
ثم يجب أن يكون قادرًا على التعامل مع التسارع الوحشي والاهتزاز وقوى الإطلاق الأخرى. بمجرد وصولها إلى المدار ، تحتاج إلى فتح الألواح الشمسية في تكوين يمكن أن يولد الطاقة للمركبة الفضائية.
كما هو الحال دائمًا ، أحتاج فقط إلى قول الكلمات ، James Webb Space Telescope ، لوضعك في حالة من الذعر والفزع ، تخيل التعقيد ودقة الأوريجامي التي يجب أن تحدث على بعد أكثر من مليون كيلومتر من الأرض ، في مكان يمكنه لن تتم خدمتها.
الآن ، ألقِ نظرة على الرسم التوضيحي لهذا الفنان لقمر صناعي بُنيت ألواحه الشمسية بالكامل في مدار ، ولم تشهد أبدًا صرامة جاذبية الأرض. إنها كبيرة الحجم بشكل مضحك. وكما اتضح أنها فعالة وفعالة من حيث التكلفة.
تخيل محطة الفضاء الدولية بألواح شمسية أطول بثلاث مرات ، لكنها لا تزال قوية ومستقرة تمامًا في بيئة الجاذبية الصغرى في مدار منخفض حول الأرض.
هذه هي التقنية التي سيختبرها Archinaut One من Made in Space في وقت مبكر من عام 2022 ، مما يقربنا خطوة واحدة من هذا التصنيع القائم على الفضاء الذي أستمر فيه.
في يوليو 2019 ، أعلنت وكالة ناسا أنها منحت 73.7 مليون دولار لشركة Made In Space ، وهي شركة تصنيع ثلاثية الأبعاد مقرها في ماونتن فيو ، كاليفورنيا.
سيساعد هذا العقد في تمويل بناء وإطلاق مركبة الفضاء Archinaut One التابعة للشركة ، والتي ستوضح بعد ذلك تصنيع وتجميع مكونات المركبات الفضائية في الفضاء.
سيقومون ببناء مركبة فضائية ستقوم بتجميع نظام الطاقة الخاص بها. في الفضاء.
إذا سارت الأمور على ما يرام ، سيتجه Archinaut One إلى الفضاء على متن صاروخ Rocket Lab Electron من نيوزيلندا في وقت مبكر من عام 2022.
بمجرد وصولها إلى المدار ، ستقوم المركبة الفضائية ببناء صفيفين شمسيين يبلغ طولهما عشرة أمتار ، وهو ما يكفي لتشغيل الأقمار الصناعية القياسية 200 كجم. نوع القمر الصناعي الذي يعمل كحمولة ثانوية في عمليات الإطلاق الأكبر حجمًا. بشكل عام ، فإنهم يفتقرون إلى القوة ، ولا يتوفر لهم سوى بضع مئات من الواط.
يقوم Archinaut One بطباعة حزم الدعم ثلاثية الأبعاد ، ثم يقوم بفك الألواح الشمسية على جانبي المركبة الفضائية.
من خلال تصنيع الصفيف بأكمله في الفضاء ، سيكون للقمر الأصغر إمكانات القوة لمركبة فضائية أكبر بكثير - 5 أضعاف الطاقة - قادرة على تشغيل المزيد من أدوات العلوم وأجهزة الاتصال ، إلخ.
هذا منطقي هنا في مدار الأرض ، ولكنه أكثر منطقية في النظام الشمسي ، حيث تنخفض كمية الطاقة الشمسية المتاحة للمركبة الفضائية.
تزور المركبة الفضائية جونو التابعة لوكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) حاليًا المشتري ، وتحتوي المركبة الفضائية التي يبلغ وزنها 4 أطنان على ثلاثة صفيفات شمسية بطول 9 أمتار تحتوي على 18698 خلية شمسية. هنا في الأرض ، هم قادرون على توليد 14 كيلووات من الكهرباء. ولكن في مدار المشتري ، تحصل الخلايا الشمسية على مقدار 1/25 فقط من ضوء الشمس للعمل معه.
تستثمر وكالة ناسا في العديد من التقنيات التي تطلق عليها "نقاط التحول". هذه تقنيات محفوفة بالمخاطر أو معقدة للغاية بالنسبة لشركات الطيران لتطويرها بشكل مربح. ولكن إذا تمكنت وكالة ناسا من تقليل المخاطر ، فقد تستفيد من استكشاف الفضاء التجاري.
كانت هذه ثاني جهة اتصال تُمنح لبرنامج Made in Space لبرنامج Archinaut. كان العقد الأول ، الذي تم منحه مرة أخرى في عام 2016 ، لاختبار أرضي لـ Archinaut.
تم وضعه في بيئة اختبار الفراغ الحراري لنورثروب غرومان ، والتي يمكن أن تحاكي درجات الحرارة القصوى والضغط المنخفض للفراغ القريب من الفضاء.
داخل الغرفة ، كان Archinaut قادرًا على تصنيع وتجميع الهياكل المختلفة. أثبتت أنه يمكن تجميع مكونات سابقة التجهيز مثل العقد والجمالون بشكل مستقل تمامًا ، بالإضافة إلى عمليات الإصلاح المختلفة.
مع انتهاء هذا الاختبار ، ستكون المرحلة التالية هي اختبار التكنولوجيا في الفضاء ، مع إطلاق Archinaut One بشكل مثالي بحلول عام 2022.
بالإضافة إلى برنامج Archinaut ، عملت ناسا مع Made in Space منذ عدة سنوات حتى الآن.
أشهر هذه الشراكة هو مرفق التصنيع الإضافي (أو AMF) ، الموجود حاليًا على متن محطة الفضاء الدولية ، التي وصلت في مارس 2016 ، مما يوفر ترقية للطابعة السابقة للمحطة.
على مدى السنوات القليلة الماضية ، صنعت هذه الطابعة عشرات الأشياء في بيئة الجاذبية الصغرى للمدار من البولي إيثيلين. لكن AMF قادر على الطباعة بمواد مختلفة مثل المعادن والمركبات.
تسمح الشراكة مع Made in Space لوكالة ناسا بصنع قطع غيار ، وإصلاح قطع المحطة المحطمة في المدار. لكنه يسمح أيضًا لـ Made in Space باختبار خططهم الأكثر طموحًا للتصنيع الكامل المستند إلى الفضاء.
في عام 2018 ، منحتهم وكالة ناسا جائزة أبحاث الابتكار للأعمال الصغيرة للمرحلة الثانية عن نظام تصنيع فولكان. هذا نظام تصنيع قائم على الفضاء يمكنه العمل مع 30 مادة وسيطة مختلفة ، مثل الألومنيوم أو التيتانيوم أو المركبات البلاستيكية لطباعة العناصر ثلاثية الأبعاد.
ستتمكن فولكان أيضًا من طرح المواد ، وتصنيع الأجزاء إلى أشكالها النهائية. وكل ذلك يتم آليًا. الهدف هو بناء مكونات عالية القوة وعالية الدقة من البوليمر والمعدن في المدار بنفس مستوى الجودة الذي يمكن شراؤه هنا على الأرض.
تقوم Made in Space باختبار التكنولوجيا أيضًا لتصنيع الألياف الضوئية في الفضاء. تنقل هذه الألياف كمية هائلة من البيانات ، ولكن يجب تعزيز الإشارة عبر مسافات إرسال أطول. هناك نوع خاص من البلورات يسمى ZBLAN يمكن أن يكون له فقدان إشارة بعشر أو حتى مائة من الألياف التقليدية ، ولكن من الصعب تصنيعها في جاذبية الأرض.
ستقوم تجربة حديثة تم تسليمها إلى محطة الفضاء الدولية بتصنيع ألياف ZBLAN في الفضاء ، ونأمل أن تنتج ما يصل إلى 50 كم في المرة الواحدة. نظرًا لانخفاض تكاليف الإطلاق ، قد يكون من المنطقي اقتصاديًا تصنيع كابلات الألياف الضوئية في الفضاء ثم إعادتها إلى الأرض.
ولكن من المنطقي أيضًا الاحتفاظ بها في الفضاء ، لعمل أجهزة قمر صناعي أكثر تعقيدًا لا تعرف جاذبية الأرض على الإطلاق.
تعمل Made in Space أيضًا على التكنولوجيا التي ستعيد تدوير البولي إيثيلين مرة أخرى إلى عناصر مطبوعة ثلاثية الأبعاد جديدة. عندما يكون نقل البضائع إلى المدار مكلفًا للغاية ، فإنه يجعل إعادة تدوير ما أرسلته بالفعل إلى الفضاء ، وحفظه من الإغراق في البحر لحرقه في المدار.
هذه كلها مجرد أجزاء من استراتيجية تكنولوجية أكبر بكثير تعمل شركة Made in Space من أجلها - هدف نظام تصنيع وتجميع قائم على الفضاء بالكامل.
في المستقبل ، سيتم تصميم الأقمار الصناعية والتلسكوبات وغيرها من الأجهزة الفضائية هنا على الأرض. ثم سيتم إطلاق المواد الخام إلى الفضاء باستخدام نظام تصنيع Archinaut.
ستقوم Archinaut بتصنيع جميع الأجزاء المكونة باستخدام طابعتها ثلاثية الأبعاد ، ثم يتم تجميعها معًا في الفضاء.
لدى Made in Space نكهتان من Archinaut يقترحانهما الآن. يشبه نظام DILO علبة مثمنة الشكل محاطة بألواح شمسية بذراع آلي يخرج من الأعلى.
يوجد داخل العلبة جميع المواد الخام لهوائي اتصالات فضائي. يأخذ الذراع ألواح عاكس مطوية ثم يقوم بتجميعها. تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد لإرفاق اللوحات ، ثم يتم فتحها في طبق الاتصالات.
ثم تستخدم المركبة الفضائية طابعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع طفرة اتصالات من مركزها.
النسخة الأكثر تقدما تسمى ULISSES. إنها نسخة من Archinaut مع ثلاثة أذرع روبوتية تحيط بطابعة ثلاثية الأبعاد. تقوم المركبة الفضائية بتصنيع دعامات وعقد مختلفة ثم تستخدم ذراعيها لتجميعها في هياكل أكبر وأكبر. باستخدام هذه التكنولوجيا ، فهي محدودة حقًا فقط بكمية المواد الخام التي يجب أن تعمل معها المركبة الفضائية.
يمكنها بناء تلسكوبات فضائية بعرض عشرات أو حتى مئات الأمتار.
تأتي القطع معًا من أجل التصنيع والتجميع الحقيقيين للفضاء. في وقت مبكر من عام 2022 ، سنرى مركبة فضائية تجمع الألواح الشمسية الخاصة بها في الفضاء ، مما يخلق هيكلًا لا يحتاج أبدًا إلى تجربة جاذبية الأرض.
وفي السنوات القادمة ، سنرى مركبة فضائية أكبر وأكبر بنيت بالكامل تقريبًا في المدار. وأخيرًا ، آمل أن يتم تصنيعها من مواد يتم حصادها من النظام الشمسي.
في يوم من الأيام ، سنرى إطلاق آخر صاروخ للبضائع. في المرة الأخيرة ، أزعجنا حمل أي شيء من جاذبية الأرض الضخمة جيدًا والخروج إلى الفضاء. منذ ذلك الحين ، سيكون السياح فقط.
