ابتكار منصة لحام قمرية لبناء هياكل دائمة على سطح القمر

2025/04/11 - 09:09:38am

يواجه العلماء والمهندسون العديد من التحديات الهندسية في سعيهم لإقامة مستوطنات دائمة على سطح القمر. فبسبب الظروف القاسية على القمر، تصبح حتى المهام البسيطة، مثل اللحام معقدة للغاية، تتراوح درجات الحرارة على سطح القمر بين -387 درجة فهرنهايت و260 درجة فهرنهايت، إلى جانب غياب الغلاف الجوي وضعف الجاذبية، مما يساهم في تعقيد الأعمال الهندسية.

ابتكار منصة لحام افتراضية لتجاوز تحديات لحام المعادن على القمر

طور الدكتور وي لي وفريقه في جامعة تكساس في دالاس منصة لحام افتراضية تتيح محاكاة ظروف القمر بدقة. تهدف هذه المنصة إلى معالجة قضايا التجميع للبناء على سطح القمر، تستخدم المنصة محاكاة متعددة الفيزياء لاختبار تقنيات لحام مختلفة مثل لحام القوس الكهربائي، والليزر، ولحام الشعاع الإلكتروني، دون المخاطرة بتكلفة أو مخاطر المهمات الفضائية الفعلية.

تحديات اللحام في بيئة الجاذبية المنخفضة للقمر

يعد اللحام عملية حيوية لربط المعادن في الفضاء لبناء هياكل قوية، مثل المساكن والمرافق البحثية، إلا أن بيئة الجاذبية المنخفضة على القمر تخلق تحديات كبيرة، حيث قد يتسبب اللحام في حدوث عيوب تضعف من قوة الهياكل الأساسية.
"يمكن أن يعقد بيئة القمر المتطرفة تنفيذ عمليات بناء أو تصنيع هياكل كبيرة، مما يؤدي إلى حدوث عيوب تصنيع" كما يقول الدكتور إدوارد وايت، رئيس قسم الهندسة الميكانيكية في كلية إريك جونسون للهندسة وعلوم الحاسوب.

محاكاة اللحام باستخدام تقنيات متقدمة لتحسين الأداء

تستخدم المنصة القمرية الافتراضية تقنيات متقدمة، مثل نموذج متعدد الفيزياء، لتحليل قوة اللحام والروابط الناتجة. كما يتم تطبيق تقنيات حديثة مثل ماكينة الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدة خصيصا للاستخدام في الفضاء وتقنيات التصنيع المعدني الإضافي.
يعتقد الفريق أن فهم سلوك المواد وتحسين العمليات يمكن أن يمتد إلى النمذجة بالإيداع المنصهر (FDM)، وهي طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد تستخدم المواد غير المعدنية، مما قد يعزز من القدرة على إصلاح وصناعة المكونات غير المعدنية في المستقبل.

أهمية اللحام لتأسيس مستوطنات طويلة الأمد على القمر

على الرغم من التحديات التي تفرضها بيئة القمر، يبرز الفريق أهمية التجميع في الفضاء من أجل خطط استكشاف الفضاء طويلة الأمد التابعة لناسا، يقول الدكتور لي: "سيكون من الصعب جدًا إقامة ورش عمل على سطح القمر لصناعة الهياكل المعدنية كما نفعل على الأرض، لكن يمكننا شحن المكونات المعدنية من الأرض إلى القمر، ثم استخدام تكنولوجيا اللحام هناك لتجميعها في هياكل كبيرة تتيح تأسيس مجتمع بشري."

التعاون مع ناسا والبحوث المستقبلية

في إطار دعم هذه الأبحاث، منحت ناسا الدكتور لي منحة ابتكارات في المراحل المبكرة. كما أجرت شركة ThinkOrbital الأمريكية اختبارا على أول نظام لحام مستقل في الفضاء، الذي أُطلق عبر صاروخ SpaceX Falcon 9. استخدم هذا النظام تقنية لحام شعاع الإلكترون (EBW) لربط المعادن، ما يمهد الطريق لبناء محطات فضائية ضخمة، وقباب سكنية على القمر، وهياكل فضائية كبيرة أخرى.