( رسم بياني لنظام مصعد الفضاء المصمم حديثا لشركة اوباياشي اليابانية والذي من المقرر جاهزيته عام 2050 )
ربما ستشتري تذكرة باهظة الثمن للتمكن من مشاهدة المنظر من الفضاء واقعياً ، ولكن حتى ذلك الحين تعد تجربة انعدام الجاذبية للبعض لا تستغرق سوى بضع دقائق على الارض ، هل سيأتي الوقت الذي يختبر فيه الجميع انعدام الوزن لساعات طويلة وبدون تدريب ؟
في اليابان ، يعمل الباحثون على "مصعد فضائي" ليس هذا فقط وانما أيضا ً التوصل الى ذلك بطريقة قليلة التكلفة وأثر الضرر البيئي ، على عكس الصواريخ التقليدية التي تستهلك كميات هائلة من الوقود .
"مصعد الفضاء" هي مركبة كهربائية تسمى بالترجمة للعربية "متسلق" تتحرك صعودًا وهبوطًا على حبل رفيع واحد بين الأرض والقمر الصناعي في مدار ثابت ، باستخدام حبل خارجي آخر للموازنة مع قوة الطرد المركزي ، و يمتد الطول الإجمالي للحبل إلى 100000 كيلومتر أي ما يعادل (62137 ميل) .
قبل عام 1991 ، لم تكن هناك مادة قوية بما يكفي لبناء الحبل خارج الخيال العلمي - حتى اكتشف الفيزيائي الدكتور سوميو إيجيما آلية أنابيب الكربون ، وهي عبارة عن مادة بخفة وزن ممتازة وقوة ومتانة في آنٍ واحد وتلك الميزات كافية لتحقيق المبتغى المنشود لكفاءة حبل الصعود ، وبناء على ما تقدم أعلنت في عام 2012 شركة اوباياشي اليابانية عن خطة بناء مصععد للفضاء يربط الأرض والفضاء بحلول عام 2050.
حالة الاختبار وتطوير رابتور الدقيق :
لإلهام العلماء الشباب والترويج لمفهوم المصعد الفضائي ، أقيمت مسابقة (EUSPEC) (تحدي مصعد الفضاء الأوروبي) في جامعة ميونخ التقنية بألمانيا في أعوام 2011 و 2012 و 2016 و 2018 ، حيث دعت فريق رابتور الياباني ، وهو فريق من جامعة نيهونالتي سبق وأن شارك في جميع المسابقات الأربع ، ويتكون الفريق من كيشو كويكي وناوكي أراكاوا. كلاهما طلاب جامعيون في السنة الرابعة وأعضاء في مختبر أوكي بقيادة يوشيو أوكي وهو أستاذ في قسم هندسة الآلات الدقيقة في اليابان لكلية العلوم والتكنولوجيا .
فريق رابتور : كايشو كويكي على اليسار مصمم دائرة التحكم والبرمجة يوشيو اوكي من قسم هندسة الآلآت الدقيقة
و ناوكي اراكوا مصمم الهندسة الميكانيكية
كان الفريق يعمل على حسابات القوة ، والمتانة ، وسلامة الهياكل الميكانيكية للبناء ، بالإضافة إلى الترويج الاستباقي لأبحاث المصاعد الفضائية في تحدي 2018 ، وحقق فريق رابتور انتصار شامل في المرتبة المتقدمة وحصل على جوائز في السلامة وجودة البناء والابتكار .
طور الفريق متسلقًا ثم تم تقييمه من حيث السرعة والكفاءة والدقة ، ثم قام الفريق بنمذجة الأجزاء باستخدام برنامج (CAD) ثم قام بتجميعها ، وضبطها كما هي ، وهنا يقول كويكي : "لقد أنشأنا إطارًا حول محرك الدفع ، ووضعنا المحرك أثناء التفكير في طريقة النقل ، وصممنا وأدخلنا عجلة تحفيز وترس مخروطي". " ثم اعتمدنا طريقة تحديد الشكل من خلال تجميع الأجزاء الكبيرة أولاً ثم الانتقال تدريجياً إلى الأجزاء الدقيقة " .
كان مفتاح الحفاظ على السرعة بأقصى حمولات ثمانية يبلغ وزنها 1.1 كجم (2.42 رطل) حيث الحفاظ على وزن المتسلق نفسه خفيفًا قدر الإمكان ، باستخدام ( CNC ) ثلاثي المحاور للمعالجة ، ويقول أيضاً كويكي : " باستخدام نهج قرص العسل ، تم تفريغ الإطار الرئيسي قدر الإمكان ، وقمنا بتخفيف الوزن بنحو 60 بالمائة مع الحفاظ أيضًا على صلابة كافية ومظهر جيد .
( صورة رابتور مع شفافية لرؤية هيكله الداخلي )
كانت هناك أربعة مقاييس لهذه المنافسة : عدد الحمولات ، والسرعة ، والصعود بدقة إلى ارتفاع محدد مسبقًا (بالإضافة إلى النزول بأمان) ، واستخدام أقل قدر ممكن من الطاقة ، يقول أوكي : "كانت هياكل الطائرات قد اكتملت في منتصف الطريق فقط ، وكان التوصل إلى تصميم يرضي جميع النقاط المذكورة أعلاه صعبًا للغاية". واردف قائلاً أوكي : "صمم الفريق رابتور بوتيرة سريعة جدًا أثناء إجراء عمليات المحاكاة في نفس الوقت"، وحققت السرعة القصوى 110 كيلومترات (68 ميلاً) في الساعة ، وحتى عند استخدام الحمولة الأكثر وزناً حافظ رابتور على السرعة وآلية الكبح الفعالة ، يقول اوكي : "قبل كل شيء ، أن إنجاز المهمة الصعبة المتمثلة في التوقف على ارتفاع 100 متر بالضبط [328 قدمًا] باستخدام تقنية التحكم أصبح شيئًا حقيقيًا".
عندما أجرى فريق رابتور اختبار التشغيل ، لم تكن نسبة خفض السرعة كافية مع التصميم الأول ، ولم يكن بالإمكان رفع ثماني حمولات في آنٍ واحد ، مما دعى الفريق لإجراء تغييرات قبل المنافسة مباشرة ، وأعادوا تصميم الإطار وأعادوا صنع الترس ، تم دمج التصميم و CAM مع Autodesk فيوجن 360 ؛ وتمثل إجراء التغييرات في الشكل حيث قام الفريق بسرعة بإقتصاص جزء جديد من النموذج ، مما ترتب على ذلك توفير الوقت .
نهج هجين :
اقترح مجلس العلوم الياباني نهج "المصعد الفضائي الهجين" ، وهو ما يعني في نفس الوقت تطوير مفهوم بناء واحد من الأرض وواحد يتم بناؤه في الفضاء ، حيث يمضي قسم هندسة الآلات الدقيقة قدمًا في تطوير "المتسلق" على الأرض وأيضًا المساعدة في البحث عن بناء مصعد فضائي في الفضاء الخارجي .
بالإضافة إلى ذلك ، دعا مشروع تطوير مشترك بين جامعة شيزوكا وشركة أوباياشي ستارز-لي (المصعد الفضائي المربوط بالقمر الصناعي الآلي الروبوتي الصغير) ويتضمن تحريك متسلق صغير على حبل يربط بين اثنين من الأقمار الصناعية الصغيرة (CubeSats). حيث يتولى مختبر أوكي آلية نشر الحبل وتطوير تصميم المتسلق .
في النهاية يقول أوكي: "ما زلنا لا نملك أي تدابير لمعالجة القضايا القانونية والمتعلقة بالسلامة بشكل كافٍ حول كيفية التعامل مع التهديدات مثل الإرهاب" ، "التعامل مع مثل هذه الجوانب الصعبة سيكون مطلوبًا للمضي قدمًا. ولكن إذا تمكنا من تجاوز مثل هذه المشكلات ، وإذا دعمتنا المزيد من الشركات ، أعتقد أن المصعد الفضائي العامل لنقل البضائع من الممكن تمامًا أن يكون جاهز للعمل في ثلاثينيات القرن الحالي ".
You must be logged in to post a comment.