نخستین سکوهای فرود قابل استفاده مجدد برای مأموریت های ماه ساخته می شوند
به گزارش جاوید شو، مهندسان آمریکایی سکوهای فرود قابل استفاده مجدد را توسعه می دهند که برای ماموریت های آینده ماه به کار خواهند رفت.
به گزارش جاوید شو به نقل از ایسنا، اگر واقعا طی چند سال آینده پایگاهی روی ماه ساخته شود، مسئله برخاستن و فرود منظم مطرح خواهد شد و برای چنین پایگاهی، ساختمان ها و سازه های تخصصی مورد نیاز خواهند بود که هم اکنون توسط مهندسان در دست توسعه هستند.
به نقل از یونیورس اسپیس تک، مهندسانی که برای ساخت چنین سازه هایی در سیاره های دیگر یا ماه تلاش می کنند، هنوز اطلاعات زیادی را درباره ی مواد محلی ندارند. با این وجود، به سبب هزینه های انتقال مقادیر زیادی از مواد از زمین به ماه، آنها باید یاد بگیرند که حتی برای کاربردهای حیاتی مانند سکوی فرود برای پشتیبانی از فرود/صعود موشک های بزرگ مورد استفاده در عملیات تأمین مجدد، از آن مواد استفاده نمایند.
پژوهش جدید «شرلی دایک»(Shirley Dyke) پژوهشگر «دانشگاه پردو»(Purdue University) و گروهش، نحوه ساخت یک سکوی فرود روی ماه را با حداقل دانش پیشین درباره ی خواص مواد رگولیت مورد استفاده برای ساخت آن شرح می دهد.
اما چرا باید یک سکوی فرود ساخت؟ آیا موشک «استارشیپ»(Starship) یا یک موشک سنگین با ظرفیت مشابه نمی تواند بسادگی در هر جایی که الگوریتم پروازش تشخیص می دهد به میزان کافی مسطح است، فرود بیاید؟ این ایده در نظریه امکانپذیر است اما دود حاصل از موشک های بازگشت، مقدار زیادی سنگ و گرد و غبار را به هوا پرتاب می کند که نه فقط به سازه های مجاور مانند یک پایگاه قمری نوپا لطمه می رساند، بلکه ممکنست به خود موشک هم لطمه برساند.
طراحان ماموریت برای پیشگیری از این سرنوشت عموماً بر سر نیاز به یک سکوی فرود ساختاریافته تر مشابه آن چه حدودا هر روز روی زمین استفاده می نماییم، توافق دارند. در اینجا این پرسش مطرح می شود. آیا میتوان چنین باندهایی را روی ماه با استفاده از مواد محلی آن بازسازی کرد؟
ساخت یک سکوی فرود روی ماه به همان روش ساخت روی زمین نیست، بلکه مستلزم استفاده از رگولیت محلی است چونکه هزینه حمل بتن کافی به سطح ماه برای ساخت یک سکوی فرود با استفاده از مواد زمین خیلی بالا خواهد بود.
بگفته دکتر دایک، هنوز چیزهای زیادی درباره ی خواص مکانیکی رگولیت ماه وجود دارد که ما نمی دانیم؛ خصوصاً درباره ی استواری بخش ها هنگام جوش خوردن به یکدیگر که فرایند مورد علاقه فعلی برای ایجاد یک ساختار منسجم و سفت از جنس رگولیت محلی است تا بعنوان سکوی فرود عمل کند.
هر کسی که با آزمایش های رگولیت ماه آشنا باشد، احتمالا می پرسد چرا از مواد شبیه سازی شده برای انجام دادن برخی آزمایش های اولیه استفاده نمی گردد. این ماده نزدیک ترین چیزی است که می توانیم به نمونه حقیقی روی ماه پیدا نماییم و برای همه چیز از آزمایش های غنی سازی گرفته تا پرورش گیاهان از آن استفاده شده است اما بگفته دکتر دایک، دلیلی وجود دارد که به مواد شبیه سازی شده، مواد شبیه سازی شده می گویند. باآنکه تعدادی از خواص مواد ممکنست یکسان باشند اما تنها راه برای دانستن نحوه واکنش حقیقی یک ماده خصوصاً در محیطی منحصربه فرد مانند ماه، آزمایش آن در محل است.
خطرات تخریب سکوی فرود ماه
عمل فرود/صعود تنها فشار عمده ای نیست که سکوی فرود متحمل می شود. سکوی فرود تحت تاثیر چرخه ۲۸ روزه روز/شب قمری قرار می گیر که در آنها دما بشدت تغییر می کند. انبساط و انقباضی که سکو در طول آن چرخه متحمل می شود، توسط اصطکاک با خاک سست رگولیت زیر آن با مقاومت مواجه می شود.
محققان می دانند که اگر تغییرات دما بطور یکنواخت در سراسر سکو پخش نشود، انبساط لایه داغ می تواند به پیچ خوردن کل آن منجر شود و تنشی را بوجود آورد که شکستگی را به همراه دارد.
دایک و گروهش با درنظر گرفتن این رفتارها می گویند که برای یک کاوشگر به وزن ۵۰ تن، ضخامت سکو باید حدود یک سوم متر باشد. وقتی از دایک پرسیده شد که چرا آنرا متراکم تر نمی کنند تا حاشیه خطای کافی ایجاد شود، اشاره کرد که افزایش عمق، احتمال شکستگی سکو را تحت تنش های حرارتی بیشتر می کند و در حقیقت موجب می شود که سکو سریع تر از نسخه کوچکتر از بین برود.
با این وجود، انتظار می رود تعدادی از لطمه ها رخ دهند. پوسته پوسته شدن یکی از آن لطمه هاست. در این فرایند، تراشه های سکو به سبب انبساط/انقباض حرارتی ترک می خورند؛ در حالیکه میتوان سکو را طوری طراحی کرد که یکپارچگی کلی ساختار خویش را حفظ کند. با گذشت زمان و وقوع انفجارهای مکرر موشک، این امر می تواند یکپارچگی ساختاری سکو را تضعیف کند و موجب شود که نتواند موشک هایی با اندازه یکسان را تحمل کند.
شاید بزرگترین نگرانی، شکستگی خود سکو باشد. شکستگی سکو می تواند ناشی از تنش های حرارتی، پوسته پوسته شدن، از میان رفتن یکپارچگی آن یا حتی فرود آمدن موشک با زاویه نامناسب باشد. حدودا در هر مرحله از فرایند طراحی، مواردی از عدم قطعیت بروز می کنند. به همین دلیل، دایک و همکارانش یک طرح ساده را برای اثبات عملکرد پد پیشنهاد داده اند که «آزمایش درجا» نام دارد.
به احتمال زیاد، گام اول برای اکتشاف ماه، ساخت سکویی برای فرود/پرتاب مداوم موشک نخواهد بود. ماموریت های اولیه می توانند داده های بیشتری را درباره ی مواد مورد استفاده برای این سکو جمع آوری کنند و خصوصاً برای انجام دادن آزمایش درجا تحت گرانش ماه و شرایط جوی که ایجاد آنها روی زمین دشوار است، در موقعیت مناسبی قرار دارند.
چشم انداز ساخت سکوی فرود
وقتی در نهایت یک سکوی فرود در محل خود قرار بگیرد، تجهیزات آن و جمع آوری داده ها به بهبود طراحی با گذشت زمان کمک خواهدنمود. دایک بیشتر به نحوه تغییر شکل سکو زیر بار و در طول چرخه های حرارتی شدید روز/شب علاقه مند است. با این دانش، او می تواند پیش بینی نماید که ترک ها چه طور شکل می گیرند و احتمالا از پیش یک راهبرد را برای کاهش خسارت عرضه نماید.
کاهش این شکاف ها و ساخت سکو در مجموع احتمالا در عرصه کاری روبات ها خواه از راه دور و خواه کاملا خودکار خواهد بود. سعی برای ساخت چنین سکویی با استفاده از نیروی انسانی خصوصاً وقتی یک لباس فضایی حجیم پوشیده باشند که آنها را در خلاء فضا زنده نگه می دارد، غیر ممکن است. بگفته دکتر دایک، روبات ها بخش کاملا حیاتی معادله برای ساخت سکوی فرود و نگهداری آن بعد از ساخت خواهند بود.
احتمالا هنوز سال ها تا ساخت نخستین نمونه از این سکو فاصله داریم چونکه ناسا و سایر آژانس های فضایی بازهم بطور فعال در سعی برای برگرداندن فضانوردان به ماه هستند. با ادامه این روند، امیدواریم مهندسان روی زمین بتوانند داده های بیشتری را برای بهبود مدلهای خود درباره ی نحوه عملکرد یک سکوی فرود روی ماه به دست بیاورند.
حتی اگر این اتفاق نیفتد، فرایند آزمایش، یادگیری و طراحی تکراری که در این تحقیق پیشنهاد شده است، در نهایت می تواند یک نقطه ورود سالم و ایمن به نزدیکترین همسایه میان سیاره ای ما باشد.
این تحقیق در مجله «Acta Astronautica» به چاپ رسید.
بطور خلاصه، این ماده نزدیک ترین چیزی است که می توانیم به نمونه واقعی روی ماه پیدا نماییم و برای همه چیز از آزمایش های غنی سازی گرفته تا پرورش گیاهان از آن استفاده شده است اما بگفته دکتر دایک، دلیلی وجود دارد که به مواد شبیه سازی شده، مواد شبیه سازی شده می گویند. کاهش این شکاف ها و ساخت سکو در مجموع احیانا در حوزه کاری ربات ها خواه از راه دور و خواه کاملا خودکار خواهد بود. حتی اگر این اتفاق نیفتد، فرآیند آزمایش، یادگیری و طراحی تکراری که در این پژوهش پیشنهاد شده است، در نهایت می تواند یک نقطه ورود سالم و ایمن به نزدیکترین همسایه میان سیاره ای ما باشد.
منبع: javidsho.ir
این پست جاوید شو را پسندیدید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب