علماء صينيون يستكشفون تقنيات ومواد للبناء على القمر

علماء صينيون يستكشفون تقنيات ومواد للبناء على القمر
TT

علماء صينيون يستكشفون تقنيات ومواد للبناء على القمر

علماء صينيون يستكشفون تقنيات ومواد للبناء على القمر

تلقى معهد بكين للتكنولوجيا أخيرا 500 مليغرام من عينات القمر التي أعادتها مهمة تشانغ آه-5. فيما سيقوم الفريق البحثي في المعهد بدراسة خصائص المواد لهذه العينات وتكنولوجيا التصنيع المضافة ذات الصلة، مع وضع فكرة بناء محطة بحوث قمرية مستقبلية في الاعتبار.

وأشارت شن جيون الأستاذة بكلية الهندسة الميكانيكية بالمعهد المذكور، إلى أنه قد تم وضع خطط دولية ومحلية لبناء محطات بحوث قمرية، وسيركز فريقها على البحوث الأولية ذات الصلة.

وأوضحت شن «أن بناء محطة بحوث قمرية يشبه بناء منزل على القمر. وبسبب القيود الحالية في قدرة حمل الصاروخ والنفقات العالية للتنقل بين الأرض والقمر، فمن الضروري الاستفادة من المواد الأصلية على القمر في بناء محطة البحوث القمرية. وذلك يعني أن التربة على القمر ستكون المادة الرئيسية»، وذلك وفق ما نشرت وكالة أنباء «شينخوا» الصينية، اليوم (الخميس).

وكشفت شن أنه من المخطط إجراء البحوث العلمية على مرحلتين، إذ ستتمحور المرحلة الأولى حول دراسة الخصائص الفيزيائية الأساسية لهذه العينات، بما في ذلك الخصائص البصرية والكهرومغناطيسية. أما في المرحلة الثانية، فسيقوم الفريق باستكشاف الخصائص السطحية لجسيمات التربة القمرية، والبحث عن أنسب تكنولوجيا ومواد للطباعة الثلاثية الأبعاد التي يمكنها الطباعة بأشكال مناسبة عند مزجها مع التربة القمرية. مبينة «إذا قارنا التربة القمرية مع الإسمنت، فيجب أن نقوم أولا بدراسة خصائص الإسمنت، ثم إيجاد المواد المناسبة مثل الرمل والمواد اللاصقة للمزج مع الإسمنت، حتى نتأكد في النهاية من أن لدينا التكنولوجيا اللازمة لصنع الطوب من مزيج الإسمنت والرمل».

جدير بالذكر، أن تكنولوجيا صب التربة القمرية تواجه سلسلة من التحديات مثل توافق المواد واستقرار الخليط وموثوقية الطباعة؛ لذلك تقول شن «لن تستخدم العينات القمرية في تجارب البناء. وبدلا من ذلك، يخطط الفريق البحثي لتطوير تربة قمرية محاكاة باستخدام المواد الموجودة على الأرض وتعزيز أساليب التطوير وتكنولوجيات البناء باستمرار، بناءً على بيانات التحليل من عينات القمر الموجودة».

من جانبه، يقول تشانغ جيون الأكاديمي بالأكاديمية الصينية للهندسة رئيس الحزب الشيوعي الصيني بمعهد بكين للتكنولوجيا إن «المعهد سيستفيد بشكل كامل من هذه العينات القمرية القيمة، وسيلتزم بتقديم أساس نظري ودعم تقني لبناء محطات بحوث القمر المستقبلية». وتابع «أن المعهد سينسق مع المنظمات ذات الصلة بالبحوث العلمية وتدريب الأكفاء، وسيساهم في استكشاف الموارد القمرية علاوة على الاستخدام السلمي للفضاء».

يذكر أن مهمة «تشانغ آه-5» المكونة من مركبة مدارية ومركبة هبوط وصاعدة وعائدة، قد أطلقت في نوفمبر(تشرين الثاني) عام 2020 ورجعت إلى الأرض في ديسمبر (كانون الأول)من العام نفسه. وقد أرجعت المهمة ما إجماله 1731 غراما من العينات القمرية؛ معظمها من صخور وتربة سطح القمر. وقد تم توزيع 5 دفعات من العينات القمرية على 98 فريقا بحثيا منذ 12 يوليو(تموز) عام 2021. وحتى الآن، نُشر أكثر من 60 اكتشافا جديدا ذا صلة في المجلات الأكاديمية.


مقالات ذات صلة

التلسكوب «جيمس ويب» يلتقط «زِينة شجرة ميلاد مُعلَّقة في الكون»

يوميات الشرق ألوانُها كأنه العيد في الفضاء (ناسا)

التلسكوب «جيمس ويب» يلتقط «زِينة شجرة ميلاد مُعلَّقة في الكون»

التقط التلسكوب الفضائي «جيمس ويب» التابع لـ«ناسا»، للمرّة الأولى، صورة لِما بدت عليه مجرّتنا في الوقت الذي كانت تتشكَّل فيه؛ جعلت علماء الفضاء يشعرون بسعادة.

«الشرق الأوسط» (لندن)
يوميات الشرق الكويكبات الجديدة رُصدت بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا)

رصد 138 كويكباً صغيراً جديداً

تمكن فريق من علماء الفلك في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بالولايات المتحدة من رصد 138 كويكباً صغيراً جديداً.

«الشرق الأوسط» (القاهرة )
الولايات المتحدة​ باميلا ميلروي نائبة مدير «ناسا» وبيل نيلسون مدير «ناسا» خلال مؤتمر صحافي في واشنطن (أ.ف.ب)

«ناسا» تعلن تأجيلات جديدة في برنامج «أرتميس» للعودة إلى القمر

أعلن مدير إدارة الطيران والفضاء (ناسا)، بيل نيلسون، تأجيلات جديدة في برنامج «أرتميس» الذي يهدف إلى إعادة رواد الفضاء إلى القمر لأول مرة منذ 1972.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
علوم رائدا الفضاء سونيتا ويليامز وباري ويلمور (أ.ب)

مرور 6 أشهر على رائدَي فضاء «ناسا» العالقين في الفضاء

مرّ ستة أشهر على رائدَي فضاء تابعين لوكالة الفضاء والطيران الأميركية (ناسا) عالقين في الفضاء، مع تبقي شهرين فقط قبل العودة إلى الأرض.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
يوميات الشرق رحلة ولادة الكسوف الاصطناعي (أ.ب)

«عرض تكنولوجي» فضائي يمهِّد لولادة أول كسوف شمسي اصطناعي

انطلق زوج من الأقمار الاصطناعية الأوروبية إلى الفضاء، الخميس، في أول مهمّة لإنشاء كسوف شمسي اصطناعي من خلال تشكيل طيران فضائي مُتقن.

«الشرق الأوسط» (كيب كانافيرال فلوريدا )

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»