تصاميم لروبوتات صغيرة ولتجميع الأقمار الصناعية في المدار

حشود منها تسير بسرعة الإنسان

روبوت لتجميع الأقمار الصناعية
روبوت لتجميع الأقمار الصناعية
TT

تصاميم لروبوتات صغيرة ولتجميع الأقمار الصناعية في المدار

روبوت لتجميع الأقمار الصناعية
روبوت لتجميع الأقمار الصناعية

يطور المهندسون الأميركيون أنواعا مختلفة من الروبوتات منها روبوتات صغيرة جدا تسير بشكل حشود بسرعات كبيرة نسبة إلى حجمها، وأخرى فضائية لتجميع الأقمار الصناعية وصيانتها.
وبينما كان يجري تخيل الروبوتات في روايات الخيال العلمي على أنها تكون شبيهة بالبشر، فإن جيوشها اليوم شرعت تأخذ كل الأشكال والأحجام. وعلى سبيل المثال الجيش الصغير من الروبوتات التي تصنعها شركة {إس آر آي إنترناشنال}، والتي تسمى {الروبوتات الميكروية الصغيرة التي تشغل مغناطيسيا}Magnetically Actuated Micro - Robots، فقد صممت لتشييد الإنشاءات الصغيرة على نطاق صغير. فهي تبدو أشبه بحشود من النمل يمكن السيطرة عليها والتحكم بها عن طريق كومبيوتر مركزي.

* روبوتات سريعة

* وهذه الروبوتات الصغيرة سريعة بالنسبة إلى حجمها، وبصورة لا تصدق، ويمكنها التحرك بسرعة 35 سنتيمترا في الثانية، استنادا إلى الفيديو الذي نشرته الشركة الصانعة. وقد لاحظ معهد المهندسين الكهربائيين والإلكترونيين في أميركا أن هذه السرعة تعادل سرعة البشر، وهي تركض أقل بقليل من سرعة الصوت، وهذا ليس سيئا بالنسبة إلى جسم يقل حجمه عن حجم حبة الحمص.
وهذه الروبوتات نشيطة للغاية، يمكنها شق طريقها بسرعة إلى داخل الأجسام الأخرى ومنها، وتسلق الجدران، وحتى التنقل ضمن دوائر مرنة في أي اتجاه.
وتقول شركة {إس آر آي} إن التقنية الكامنة وراء هذه الروبوتات الصغيرة يمكن استخدامها للتحكم بالآلاف منها، لبناء المنتجات الكبيرة ضمن نظم مدمجة متكاملة، أي بعبارة أخرى يمكن تصور أسراب من هذه الروبوتات تعمل سوية لتشييد إنشاءات صغيرة.
وهذه الروبوتات صغيرة جدا لكون الشركة الصانعة قامت بإنتاج سطح خاص بها لكي تتنقل وتتحرك عليه، مما يسمح لكل روبوت من هذه الروبوتات التحكم به من المصدر ذاته، على الرغم من أن كل منها يقوم بإنجاز مهمات مختلفة. ولا يوجد هنا مصدر للطاقة أيضا، لكون جميع هذه الروبوتات تستخدم المغناطيس للتحرك والتنقل.
والروبوتات هذه هي جزء من برنامج الإنتاج المفتوح التابع لوكالة المشاريع الدفاعية للأبحاث المتقدمة (داربا) التي تنظر في تخفيض تكلفة وسرعة تسليم السلع الإنتاجية العالية النوعية.

* تجميع الأقمار الصناعية

* وقد تصبح صناعة الأقمار الصناعية مستقبلا من الأمور السهلة، كسهولة إرسال روبوتات محملة بالأجهزة والعتاد إلى مدار حول الأرض، هذا إذا نجح مشروع جديد من {داربا}. فبموجب برنامج {فينيكس} الجديد الذي أنهى أخيرا المرحلة الأولى من اختباراته، تقوم {داربا} بإعادة التفكير في كيفية قيام الولايات المتحدة بتشييد وصيانة شبكتها من الأقمار الصناعية. وتدور الفكرة حول قيام الروبوتات بتجميع الوحدات الهندسية المعيارية لهذه الأقمار التي تدعى {ساتليت}، والتي تزن نحو 15 رطلا، والتي تتضمن مهام وعمل القمر الصناعي، مثل إمدادات الطاقة الكهربائية، ووسائل التحكم، والمجسات والمستشعرات. ويجري تسليم كل ذلك عن طريق نظام الحمولات المدارية (بود)، الذي يعني سهولة النشر بسهولة وسرعة.
{المرحلة الأولى هذه لم تظهر إمكانية الجدوى وقابلية التنفيذ للعدد والأدوات الروبوتية وأساليب التجميع فحسب، بل تحققت أيضا من صحة إمكانية تشييد أقمار صناعية جديدة في مدارات حول الأرض} وفقا إلى ديفيد بارنهارت مدير البرامج في {داربا}، الذي أضاف {إن هذه النجاحات قد تؤدي في النهاية إلى إمكانية كبيرة لإنتاج نظم فضائية حقيقية قابلة للتطوير في مدارات حول الأرض، بتكلفة لا تتعدى أجزاء صغيرة من الكلفة الحالية}.
والأقمار الصناعية في حالتها اليوم هي مكلفة جدا، وتحتاج إلى عملية تطوير طويلة، مما يوجب تصميمها لتحمل فترات خدمتها الفضائية من دون أي تعديل وتحديث، أو حتى إصلاح وترميم، وكل ذلك يقرر في نهاية المطاف حجمها، ومدى تعقيدها، وكلفتها، وفي نهاية المطاف، فإن الأقمار الصناعية التي ترسل إلى مدار ثابت حول الأرض على ارتفاع 22 ألف ميل، تصبح بعيدة المنال يصعب الوصول إليها، عن طريق التقنيات المتوفرة حاليا.
وكانت {داربا} قد أعلنت عن اختراق في تقنيات الأقمار الصناعية عبارة عن تطوير قمر صناعي عملاق، مصنوع من بلاستيك متين، يمكنه الانفتاح إلى عرض 68 قدما، وقادر على تغطية 40 في المائة من مساحة الأرض.



«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية

«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية
TT

«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية

«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية

في المستقبل، يمكن تغطية سيارتك الكهربائية بألواح شمسية -ليس فقط على السطح، ولكن في جميع أنحاء الجزء الخارجي من السيارة- بفضل طلاء خاص.

وسواء كنت تقود السيارة أو كانت متوقفة، يمكن لهذا الطلاء الشمسي حصاد الطاقة من الشمس، وتغذيتها مباشرة في بطارية السيارة الكهربائية. وربما يبدو الأمر وكأنه شيء من كتاب خيال علمي، إلا أن الباحثين في شركة «مرسيدس بنز» يعملون بالفعل على جعله حقيقة واقعة.

عجينة لطلاء شمسي

يقول يوشين شميد، المدير الأول لشركة «مستقبل القيادة الكهربائية» Future Electric Drive، للبحث والتطوير في «مرسيدس بنز» الذي يستكشف تقنيات السيارات الكهربائية في مرحلة مبكرة: «نحن ننتج مئات السيارات يومياً، وسطح السيارة مساحة كبيرة جداً. فلماذا لا نستخدمها لحصاد طاقة الشمس؟».

إن المادة الكهروضوئية التي تبحثها شركة مرسيدس تشبه العجينة التي يمكن وضعها على الجزء الخارجي للسيارة. يبلغ سمك الطلاء 5 ميكرومترات فقط (يبلغ متوسط ​​سمك شعرة الإنسان نحو 100 ميكرومتر)، ويزن 50 غراماً لكل متر مربع.

وقود شمسي لآلاف الكيلومترات

في سيارة رياضية متعددة الأغراض SUV متوسطة الحجم، ستشغل العجينة، التي تطلق عليها مرسيدس أيضاً طلاءً شمسياً، نحو 118 قدماً مربعة، ما ينتج طاقة كافية للسفر لمسافة تصل إلى 7456 ميلاً (12000 كم) في السنة. ويشير صانع السيارة إلى أن هذا يمكن أن يتحقق في «ظروف مثالية»؛ وتعتمد كمية الطاقة التي ستحصدها هذه العجينة بالفعل على قوة الشمس وكمية الظل الموجودة.

طلاء مرن لصبغ المنحنيات

ولأن الطلاء الشمسي مرن، فيمكنه أن يتناسب مع المنحنيات، ما يوفر فرصاً أكبر للطاقة الشمسية مقارنة بالألواح الشمسية الزجاجية التي لا يمكن ثنيها، وبالتالي لا يمكن تثبيتها إلا على سقف السيارة أو غطاء المحرك. يُعدّ الطلاء الشمسي جزءاً من طلاء متعدد الخطوات يتضمن المادة الموصلة والعزل والمادة النشطة للطاقة الشمسية ثم الطلاء العلوي لتوفير اللون (يشكل كل ذلك معاً عمق بـ5 ميكرونات).

لن تكون هذه الطبقة العلوية طلاءً قياسياً للسيارات لأنها لا تحتوي على صبغة. بدلاً من ذلك، ستبدو هذه الطبقة أشبه بجناح الفراشة، كما يقول شميد، وستكون مادة شديدة الشفافية مليئة بجسيمات نانوية تعكس الأطوال الموجية من ضوء الشمس. كما يمكن تصميمها لتعكس أطوال موجية محددة، ما يعني أن السيارات الكهربائية يمكن أن تأتي بألوان أخرى.

وسيتم توصيل الطلاء الشمسي أيضاً عن طريق الأسلاك بمحول طاقة يقع بجوار البطارية، الذي سيغذي مباشرة تلك البطارية ذات الجهد العالي.

تأمين أكثر من نصف الوقود

ووفقاً للشركة فإن متوسط سير ​​السائق هو 32 ميلاً (51.5 كم) في اليوم؛ هناك، يمكن تغطية نحو 62 في المائة من هذه الحاجة بالطاقة الشمسية من خلال هذه التكنولوجيا. بالنسبة للسائقين في أماكن مثل لوس أنجليس، يمكن أن يغطي الطلاء الشمسي 100 في المائة من احتياجات القيادة الخاصة بهم. يمكن بعد ذلك استخدام أي طاقة إضافية عبر الشحن ثنائي الاتجاه لتشغيل منزل شخص ما.

على عكس الألواح الشمسية النموذجية، لا يحتوي هذا الطلاء الشمسي على أي معادن أرضية نادرة أو سيليكون أو مواد سامة أخرى. وهذا يجعل إعادة التدوير أسهل. وتبحث «مرسيدس» بالفعل عن كيفية جعل إصلاحه سهلاً وبأسعار معقولة.

يقول شميد: «قد تكون هناك مخاوف من أن سيارتي بها خدش، فمن المحتمل أن لوحة الباب معطلة»، وتابع: «لذا اتخذنا احتياطاتنا، ويمكننا بسهولة القول إن لدينا تدابير مضادة لذلك».

ومع تغطية المركبات الكهربائية بالطلاء الشمسي، لن يكون هناك الكثير من القلق بشأن شبكات الشحن، أو الحاجة إلى قيام الناس بتثبيت أجهزة الشحن في منازلهم. ويقول شميد : «إذا كان من الممكن توليد 50 في المائة أو حتى أكثر من قيادتك السنوية من الشمس مجاناً، فهذه ميزة ضخمة ويمكن أن تساعد في اختراق السوق».

ومع ذلك، فإن حقيقة طلاء سيارتك الكهربائية بالطاقة الشمسية لا تزال على بعد سنوات، ولا تستطيع مرسيدس أن تقول متى قد يتم طرح هذا على طرازاتها، لكنها شركة واثقة من تحقيقها.

* مجلة «فاست كومباني»، خدمات «تريبيون ميديا».

اقرأ أيضاً