طرق جديدة للدفاع عن الأرض في وجه الكويكبات الضاربة

نظم للرصد الحراري والتصوير الدقيق لها

طرق جديدة للدفاع عن الأرض في وجه الكويكبات الضاربة
TT

طرق جديدة للدفاع عن الأرض في وجه الكويكبات الضاربة

طرق جديدة للدفاع عن الأرض في وجه الكويكبات الضاربة

عندما انفجر نيزك «تشيليابينسك» في غلاف الأرض الجوّي في روسيا عام 2013 تسبب بضرر أرضي كبير وأدّى إلى عدد كبير من الإصابات بين الناس.
ولتفادي تأثير انفجار مشابه آخر، استخدمت الباحثة إيمي ماينزر وزملاؤها في وكالة الطيران والفضاء الأميركية «ناسا» طريقة بسيطة ولكن مبتكرة لرصد هذه الأجسام الصغيرة القريبة من الأرض في طريقها باتجاه كوكبنا.
- رصد الأجسام السماوية
تعمل ماينزر كباحثة رئيسية في برنامج ناسا لملاحقة المذنبات في مختبر «جيت بروبولجن» في باسادينا، كاليفورنيا، واستعرضت أعمال «مكتب تنسيق الدفاع الكوكبي» التابع لـ«ناسا» في اجتماع أبريل (نيسان) للجمعية الأميركية للفيزياء الذي عقد في دنيفر. وتضمّن العرض، الطريقة الجديدة التي ابتكرتها لرصد الكويكبات ومساهمتها في الجهود المستمرّة لحماية الأرض من حوادث انفجار مستقبلية مشابهة.
وقالت ماينزر في حديث نقلته مجلة جمعية الفيزياء الأميركية إن «رصد جسم معيّن قبل أيام قليلة من الاصطدام، سيحدّ من خياراتنا في التعامل معه. لهذا السبب، ركزنا في جهودنا البحثية على رصد هذه الأجسام الصغيرة وهي لا تزال بعيدة عن الأرض، للحصول على الوقت الكافي لصدّها والاستفادة من احتمالات أكثر لتخفيف وقع الاصطدام».
ولكنّها أيضاً شرحت أنّ هذا الأمر صعب جداً ويشبه البحث عن قطعة فحم في سماء ليلية، إذ «تتميّز هذه الأجسام الصغيرة القريبة من الأرض بطبيعة باهتة لأنّها غالباً ما تكون صغيرة جداً وبعيدة جداً عنّا في الفضاء. ويجب ألّا ننسى أيضاً حقيقة أنّ بعض هذه الأجسام قاتمة جداً مثل حبر الطباعة، مما يصعّب رصدها في سواد الفضاء».
ولهذا السبب، وبدل الاعتماد على الضوء المرئي لهذه الأجسام في رصدها، ركّزت ماينزر وفريقها على ميزة خاصة أخرى بهذه الأجسام وهي حرارتها. إذ تتلقّى الكويكبات والمذنبات حرارتها من الشمس، الأمر الذي يجعلها تضيء مشعّة في طيف الموجات الحرارية (الأشعة دون الحمراء)، ويسهّل بالتالي رصدها بواسطة مستكشف الأشعة الحمراء عريض المجال والذي يعرف بـ«NEOWISE».
وأكدّت ماينزر أنّه وبواسطة «بعثة مستكشف الأشعة الحمراء عريض المجال، سنتمكّن من رصد الأجسام بصرف النظر عن لونها، واستخدامه لقياس أحجامها وغيرها من خصائص السطح».
إن استكشاف أسطح الأجسام الصغيرة القريبة من الأرض سيزوّد ماينزر وزملاءها بمعلومات حول حجم هذه الأجسام والمواد التي تكوّنها، والتي تعتبر ضرورية جداً لتطوير استراتيجية دفاعية لمواجهة تهديدها.
- تركيبة الكويكبات
مثلاً، ترتكز إحدى الاستراتيجيات الدفاعية على «دفع» الجسم الصغير القريب من الأرض بعيداً عن مسار التصادم مع كوكبنا. ولكن لاحتساب الطاقة المطلوبة لتلك الدفعة، لا بدّ من الحصول على معلومات كوزن الجسم وحجمه وتركيبته.
يعتقد علماء الفلك أيضاً أن فحص تركيبة الكويكبات سيساعد في فهم كيفية تكوّن النظام الشمسي. وكشفت ماينزر أنّ «هذه الأجسام تتمتّع بأهمية كبيرة، إذ يُعتقد أن البعض منها قديم جداً ويعود إلى عمر المواد الأولى التي كوّنت النظام الشمسي. ومن الأشياء التي اكتشفناها عن هذه الأجسام هي أنّها مختلفة جداً ناحية تركيبتها».
تحرص ماينزر اليوم على تطوير تقنيات الكاميرا للمساعدة في البحث عن الأجسام الصغيرة القريبة من الأرض. وتضيف «نحن بصدد طرح مستكشف جديد على ناسا وهو (كاميرا الأجسام القريبة من الأرض) الذي سيساعدنا في تقديم عمل أكثر شمولية لناحية رسم خرائط مواقع الكويكبات وقياس أحجامها».
و«ناسا» ليست الوكالة الفضائية الوحيدة التي تعمل اليوم على فهم الأجسام الصغيرة القريبة من الأرض. إذ تخطط بعثة «هايابوسا» التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) لجمع عينات من الكويكبات. وتعتزم تطوير تعاون ناسا مع المجتمع الفضائي العالمي في إطار الجهود الفضائية العالمية للدفاع عن كوكبنا في وجه صدمات الأجسام الصغيرة القريبة منه.


مقالات ذات صلة

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

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)
الولايات المتحدة​ شعار وكالة «ناسا» (رويترز)

ترمب يرشح جاريد إيزاكمان لرئاسة «ناسا»

رشح الرئيس الأميركي المنتخب دونالد ترمب اليوم الأربعاء جاريد إيزاكمان لقيادة إدارة الطيران والفضاء (ناسا).

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
يوميات الشرق صورة رادارية تكشف عن قاعدة عسكرية مهجورة في غرينلاند (ناسا)

إنجاز علمي جديد... «ناسا» ترصد «مدينة تحت الجليد» مدفونة في غرينلاند

كشفت صورة رادارية التقطها علماء «ناسا» أثناء تحليقهم فوق غرينلاند عن «مدينة» مهجورة من حقبة الحرب الباردة تحت الجليد.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
يوميات الشرق رواد الفضاء ماثيو دومينيك ومايكل بارات وجانيت إيبس يعقدون مؤتمراً صحافياً في مركز جونسون الفضائي في هيوستن (أ.ب)

بعد 8 أشهر في الفضاء... رواد «ناسا» يرفضون الإفصاح عن شخصية من أصيب منهم بالمرض

رفض 3 رواد فضاء تابعين لـ«ناسا» انتهت مهمة طويلة قاموا بها في محطة الفضاء الدولية بالمستشفى، الشهر الماضي، كَشْفَ مَن منهم كان مريضاً.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)

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»