الروبوتات الفضائية المستقبلية المذهلة
اكتشف آلات الفضاء المتعددة الاستخدامات التي يمكنها التدحرج والطيران والطفو والسباحة، بدءاً من أجهزة إعادة تدوير القمامة إلى المرافقين في المحطة
ستكون ”أوسام وان“ OSAM-1
أول بعثة لإعادة تزويد قمر
اصطناعي بالوقود، وهو قمر
اصطناعي لم يكن مصمماً
للخضوع للصيانة.
يرسل البشر أغراضاً إلى الفضاء منذ عام .1957 تعتبر التكنولوجيا وراء السفر الفضائي واحدة من أكثر المآثر الهندسية إثارة للإعجاب. عن طريق إرسال مجسات روبوتية ورواد فضاء بأمان إلى خارج الغلاف الجوي للأرض، تمكن العلماء من تحقيق اكتشافات مذهلة وزيادة معارفنا. ولكن كلما تعمقنا في استكشاف الفضاء، دلفنا إلى المجهول وصار استكشاف الإنسان للفضاء أكثر خطورة.
للمساعدة على تخفيف هذه المخاطر، حدثت طفرة في إنتاج الروبوتات الفضائية، والتي صارت متطورة بشكل متزايد. تشير التقديرات إلى أنه بحلول عام 2030، ستبلغ قيمة سوق الروبوتات الفضائية 5.7 بليون جنيه إسترليني (7.3 بليون دولار). تستخدم في إنتاج الروبوتات الفضائية مواد شديدة التحمل للإشعاع الشديد ودرجات الحرارة المتطرفة السائدة في الفضاء، وغالباً ما تكون النتائج أخف وأرخص في إطلاقها من رواد الفضاء. فعلى الرغم من أنه سيُطلب دائماً إلى رواد الفضاء البشريين نقل معلومات موثوق بها حول كيفية تأثير بيئات الفضاء في حياة البشر، تمنح الروبوتات العلماء الفرصة للتعمق في أقسى البيئات وتوسيع حدود استكشاف الفضاء بأمان.
آلة مغيّرة للشكل
يمكن لروبوت واحد مغيّر لشكله Shapeshifting أن يتكيف بسرعة لاجتياز المشاهد الطبيعية وحمل البضائع وإجراء إصلاحات على مركبة فضائية؛ إنه موري 3 (Mori3) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية European Space Agency (اختصاراً: الوكالة ESA). موري3 هو روبوت مؤلف من وحدات مستوحى من الأوريغامي ،Origami ولأنه مؤلف من سلسلة من الألواح المثلثة الشكل، يمكن توصيل جوانب كل وحدة منه لتشكيل أي شكل ثلاثي الأبعاد تقريباً. لا يزال موري3 قيد الإنتاج، ولكن في المستقبل القريب يركز مبتكروه في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان على إمكانية استخدام الروبوت المغيّر لشكله في المركبات الفضائية. تشمل الفوائد المحتملة لنقل موري 3 إلى مواقع مثل المريخ توفير المساحة والمرونة. يمكن تخزين الروبوت بشكل مسطح أو عمودياً، حيث يكون جاهزاً لتأدية أدوار متعددة والتكيف مع كافة التحديات المعروفة وغير المتوقعة لاستكشاف الفضاء.
العربات القمرية الجوالة
تُختبر هذه الروبوتات القمرية على التضاريس المغطاة بالحصى لجبل إتنا في إيطاليا
1 تضاريس شبيهة بالقمر MOON-LIKE TERRAIN
لمنحدرات البركان النشط في إيطاليا قوام مشابه لتربة القمر الصلبة والكاشطة.
2 عيون الكاميرات المجسمة STEREO-CAMERA EYES
تسجل الكاميرا المركزية صوراً ملونة في حين تسجل الكاميرا الأخرى باللونين الأبيض والأسود، ويمكن لكل كاميرا أن تدور بـ °180 وأن تميل بزاوية .°90
3 الوحدة الجوالة الخفيفة الوزن رقم 1 (LRU1)
المهمة الرئيسية للوحدة الجوالة الخفيفة الوزن رقم 1 (Lightweight RoverUnit 1) هي رسم خرائط التضاريس التي تغطيها بكاميراتها.
4 الوحدة الجوالة الخفيفة الوزن رقم 2 (LRU 2)
الوحدة الجوالة خفيفة الوزن رقم 2 هي شقيقة الوحدة LRU1. يمكن لهذه العربة الجوالة تحليل الأجسام السائبة على القمر.
5 الذراع الروبوتية ROBOTIC ARM
يمكن لهذا الذراع القابل للتمديد التقاط صخور بحجم كرة البيسبول وتسجيل استجابات لمسية، مما يعني أنه يمكن للعلماء تحسس الأجسام القمرية باستخدام قفاز خاص على الأرض.
6 عجلات قمرية LUNAR WHEELS
يمكن توجيه كل من عجلات العربة الجوالة بشكل منفرد للتنقل عبر التضاريس الصعبة.
7 كاميرات ومجسات CAMERAS AND SENSORS
تتلمس الوحدة الجوالة خفيفة الوزن رقم 2 طريقها باستخدام الكاميرات والمجسات، كما تتعرف على التركيبات الكيميائية للعينات القمرية بتسليط شعاع ليزري على أي صخور تلتقطها.
8 وحدات القياس العطالية IMU
تقيس وحدات القياس العطالية (القصور الذاتي) Inertial measurement unitsللعربات الجوالة زاوية الحركة والسرعة وتسارع الحركة لموازنة العربة الجوالة، والاحتفاظ بسجل لموقعها ورسم خرائط دقيقة للمسافات المقطوعة.
سرب من الروبوتات
قد تكون دراسة المساحة السطحية لكوكب جديد مهمة شاقة لعربة جوالة واحدة. على الرغم من أن العربات الجوالة الحديثة متطورة تقنياً ومصممة لحمل جميع الأدوات اللازمة لاستخراج عينات التربة وجمعها وفحصها، إلا أنه لا يمكن لعربة واحدة أن تغطي مساحة كبيرة من الأرض خلال فترة عملها. ألهبت خيال مهندسي الروبوتات الفضائية تقنية مختلفة وهي تقنية الأسراب Swarm technology. عن طريق العمل معاً مثل النحل في مستعمرة، يمكن إرسال روبوتات محلقة صغيرة وبسيطة للطيران كسرب عبر الغلاف الجوي لكوكب جديد وتسجيل الظروف المحيطة باستخدام كاميراتها، ومجساتها وأجهزة الاتصال اللاسلكي المزودة بها. اختبرت وكالة ناسا هذه الفكرة مسبقاً باستخدام روبوتات بحجم النحل تسمى النحل المريخي Marsbees. فقد صممت روبوتات النحل المريخي هذه لكي ترفرف بأجنحتها مثل النحل، وهُندست للاتصال بقاعدة الروبوتات على المريخ. وعند إطلاق النحل المريخي، فإنها تتواصل مع بعضهما البعض ومع الروبوت الأساسي، الذي يرسلها في اتجاهات مختلفة ضمن دائرة نصف قطرها 1.5 ميل. فقد فتح مفهوم أسراب الروبوتات إمكانيات جديدة للمهام الاستكشافية في المستقبل القريب.
مسح أقمار زحل
بعد اختباره في مختبر الدفع النفاث Jet Propulsion Laboratory التابع لوكالة ناسا، يمكن اختبار الروبوت المغيّر لشكله على أقمار زحل بحلول عام 2026. خلال تحليله لمواقع على تلك الأقمار – حيث اكتُشفت بعض السوائل السطحية الوحيدة في الفضاء على شكل بحيرات من الميثان – يمكن للروبوت أن يتدحرج ويطير ويطفو ويسبح. لتنفيذ هذه الحركات العديدة، يحتاج الروبوت إلى تغيير شكله. في حالته المعيارية، يتألف الروبوت من وحدة معيارية واحدة. ولكن عندما يوجد في موقع فريد يلزم استكشافه بتعمق، يمكن للروبوت أن يتحول. يتكون النظام من عدة وحدات أصغر تسمى الكوبوتات Cobots، وهي هياكل بسيطة مدورة قليلاً تشبه الأجزاء الخماسية الأضلاع لكرة القدم. واعتماداً على الملامح الطبوغرافية، يمكن أن تتحد هذه الكوبوتات لتشكل كرة متدحرجة، أو روبوت مسطح محلق أو آلة سابحة ذاتية الدفع.
نموذج وكالة ناسا للروبوت السابح
كيف يمكن للروبوتات السابحة الدقيقة أن تستكشف البحار تحت القشرة الجليدية للأقمار المتجمدة
1 مسبار مذيب للجليد Ice-Melting Probe
تغرس عربة الهبوط هذا المسبار في الجليد المغطي لأقمار زحل أو المشتري. تشق الحرارة المنبعثة من البطارية النووية للمسبار طريقاً عبر الجليد إلى المياه تحت سطحه.
2 الروبوت السباح Swimmer Robot
يبلغ طول كل روبوت ذاتي الدفع نحو 12 سم، وبه أدوات لتسجيل وإبلاغ درجة الحرارة والملوحة والضغط والتركيب والحمضية.
3 إطلاق الروبوت Robot Release
بعد إذابته للجليد، يطلق المسبار 50 روبوتاً سباحاً صغيراً مستقلاً للاستشعار Sensing With Independent Micro- swimmer (اختصاراً: الروبوت SWIM).
4 الاستكشاف Exploration
تستكشف الروبوتات في اتجاهات متعددة، بعيداً بما يكفي عن المسبار بحيث لا تؤثر حرارة اختراقها للجليد في تسجيلات البيانات.
5 مقارنة المجسات Sensor Comparison
يمكن للبيانات الجماعية الواردة من المجسات الموجودة في مقدمة كل روبوت أن تعرض أي ملوحة أو حرارة أو تدرجات كيميائية عبر المنطقة الجاري البحث فيها.
6 الاتصالات Communication
يحتوي كل روبوت على نظام اتصالات بالموجات فوق الصوتية، ويعيد إرسال بياناته إلى مركبة الهبوط على سطح القمر فوق الجليد. تُرسل هذه البيانات المجمّعة إلى العلماء على الأرض.
أداة صيانة الأقمار الاصطناعية
مثل جميع التقنيات العاملة على الأرض، تتسم الآلات المرسلة إلى الفضاء بفترة عمرية محدودة. وعندما تتوقف عن العمل أو تكمل مهمتها، ينتهي المطاف بالعديد منها في المدار لسنوات عديدة، في حين يسقط البعض الآخر من المدار ويحترق في الغلاف الجوي. ماذا لو وجدنا طريقة لاستعادة قدرات الأقمار الاصطناعية القديمة في الفضاء؟ فإن الصيانة والتجميع والتصنيع في المدار On-orbit Servicing, Assembly and Manufacturing (اختصاراً: أوسام OSAM) هي مركبة فضائية روبوتية تابعة لوكالة ناسا، والتي يمكنها إصلاح الأقمار الاصطناعية. يمكن للروبوت أن يعلق بالأقمار الاصطناعية، ويتحكم فيها بأذرعه الروبوتية، ويزودها بالوقود ويحركها، بما في ذلك تلك التي لم تُصنع مع أخذ هذه الخدمة بالاعتبار. يخطط لإطلاق أوسام-1 OSAM-1 في عام 2025 ومن المقرر أن يقلل من أوجه قصور الأقمار الاصطناعية. عن طريق إبقائها في الفضاء لفترة أطول، وزيادة الاتصالات وجمع البيانات ستكون أكثر كفاءة وتساعد على مزيد من استكشاف الفضاء.
مساعدة بشرانية طافية
التايكوبوت Taikobot هو روبوت جديد مصمّم لمساعدة رواد الفضاء في محطة الفضاء الصينية تيانغونغ Tiangong، وعلى الرغم من كونه طويل القامة مثل الإنسان البالغ العادي، إلا أن وزن تايكوبوت وزن طفل صغير ويمكنه استخدام يديه في الإمساك بأدوات مثل المطارق والمفكات الكهربائية، كذلك كحزم متحركة: على عكس الروبوتات البشرانية على الأرض، يمكن للتايكوبوت التنقل في بيئة الفضاء عديمة الوزن بالدفع بعيداً عن الأسطح، والطفو إلى الأعلى، والوقوف عن طريق التثبيت على قضبان اليد أو قيود القدم في المحطة الفضائية، ويمكن للمجسات الخاصة به اكتشاف الحركة الأخرى في محطة فضائية وتعديل مسارها تلقائياً في الهواء لتجنب الاصطدام مع رواد فضاء آخرين، إلى جانب المهام اليدوية، يمكن للمجسات المتطورة في تايكوبوت مراقبة صحة رفاقها من البشر، مثل تسجيل مستويات تشبع الأكسجين في الدم، على الرغم من ضرورة وجود إنسان في المحطات الفضائية، إلا أن المساعدة من الإنسان الآلي يمكن أن تزيد من هذه الكفاءة. فالروبوتات لا تحتاج إلى النوم أو الطعام أو مرافق الحمام نفسها التي يحتاج إليها الناس.
في المستقبل، يمكن للروبوتات الذاتية التكاثر Self-propagating أن تغير طريقة بناء التكنولوجيا في الفضاء؛ فبدلاً من إرسال الإمدادات من الأرض إلى الفضاء، يمكن للروبوتات أن تتعلق بنفسها على النفايات الفضائية التي تدور حول الفضاء وتعيد استخدام المواد التي تتشبث بها. لن يكون بمقدورها الاعتماد حصرياً على الإمدادات الواردة من الأرض، لذلك لا يستكشف المهندسون طرقاً لاستخدام الموارد الطبيعية فحسب، بل يبحثون أيضاً عن طرق لإعادة استخدام المعدات التقنية القديمة والمهجورة من بعثات الفضاء السابقة. تعمل شركات مثل لوكهيد مارتن Lockheed Martin على جعل هذه الروبوتات حقيقة بحلول عام 2050.
يمكن للروبوتات السابحة تقليل الأخطاء في البيانات.
بقلم: إيلسا هارفي
