ذراع روبوتية ثورية جديدة تابعة لوكالة ناسا تعرف حقًا كيف تهدئ أعصابك
يمكن لبعثات الكواكب المستقبلية أن تستكشف في درجات حرارة شديدة البرودة تعيق المركبات الفضائية الموجودة، وذلك بفضل مشروع قيد التطوير في مختبر الدفع النفاث.
عندما تعود وكالة ناسا إلى القمر مع أرتميس، ستصل الوكالة وشركاؤها إلى مناطق غير مستكشفة من سطح القمر حول القطب الجنوبي، حيث يمكن أن يصبح الجو أكثر برودة في الليل مما هو عليه حتى في المريخ المتجمد.
مثل هذه الظروف السطحية ستكون تحديًا للمركبات الفضائية الحالية، التي تعتمد على سخانات مستهلكة للطاقة لتظل دافئة.
قد يقدم عرض تقني يتم تطويره في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا في جنوب كاليفورنيا حلاً من شأنه تمكين الاستكشاف خلال ظلام الليل القمري، وهي فترة تمتد حوالي 14 يومًا من أيام الأرض.
يُطلق على المشروع، الذي خضع للاختبار مؤخرًا في مختبر الدفع النفاث، الذراع الباردة القابلة للنشر على سطح القمر ((الذراع الباردة). فهو يجمع بين العديد من التقنيات الجديدة لإنشاء نظام ذراع آلي يمكنه العمل في درجات حرارة منخفضة تصل إلى 280 درجة فهرنهايت تحت الصفر (ناقص 173 درجة مئوية).
قال الباحث الرئيسي في المشروع رايان ماكورميك: “عند الذهاب إلى القمر، نحتاج إلى أن نكون قادرين على العمل في درجات الحرارة الباردة، خاصة أثناء الليل القمري، دون استخدام السخانات”.
“سيسمح COLDArm للبعثات بمواصلة العمل وإجراء العلوم حتى في البيئات شديدة البرودة.”
مهندس مختبر الدفع النفاث يفحص مغرفة التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد لنظام الذراع الروبوتية للذراع القمري القابل للنشر (COLDArm) التابع لناسا.
تم تصميم الذراع للعمل في درجات حرارة شديدة البرودة من شأنها أن تعرقل عمل المركبات الفضائية الحالية. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
لشرح المشروع، يتذكر ماكورميك مشهدًا من فيلم عام 1991 “Terminator 2: Judgement Day” حيث يتم إيقاف برودة إنسان آلي مصنوع من معدن سائل – صلب متجمد حرفيًا – عن طريق انسكاب هائل للنيتروجين السائل.
قال ماكورميك: “لا يمكن للرجل السيئ العمل في درجات الحرارة تلك، لكن الذراع الباردة يمكن أن تعمل”.
في حين أن COLDArm لن يعمل في النيتروجين السائل، فإنه يمكن أن يعمل على مركبة هبوط تم إرسالها إلى عالم المحيط المتجمد مثل قمر كوكب المشتري Europa ، حيث سيكون لنقص الأجزاء الساخنة فيه فائدة إضافية تتمثل في السماح بجمع المواد المتطايرة دون التأثير بشكل كبير درجة حرارة العينات.
يمكن أن يوفر حوالي ساعتين من الوقت وما يصل إلى 30 ٪ من ميزانية الطاقة اليومية للمهمة التي تنفقها مركبات المريخ مثل Curiosity والمثابرة في تدفئة أذرعها الروبوتية حتى لا تضغط تروسها وتنكسر في البرد.
تم تجهيز الذراع التي يبلغ طولها 6 أقدام و6 بوصات (2 متر) بكاميرتين متاحتين تجاريًا لرسم الخرائط ثلاثية الأبعاد التي تحتوي على نفس مستشعر التصوير المدمج في الكاميرا الملونة بدقة 13 ميجابكسل المستخدمة بواسطة مروحية المريخ الإبداعية التابعة لناسا – واحدة من عدة تقنيات COLDArm تتكيف مع الطائرات العمودية الصغيرة.
يمكن وضع مجموعة متنوعة من المرفقات والأدوات الصغيرة في نهاية الذراع، بما في ذلك مغرفة التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد لجمع عينات من سطح جسم سماوي. ومثل ذراع مركبة الإنزال إنسايت المريخ التابعة لناسا، يمكن أن ينشر كولد أرم أدوات على السطح.
في سبتمبر الماضي، في سرير اختبار JPL مليء بمواد لمحاكاة الثرى القمري (الصخور المكسورة والغبار على القمر)، أكمل COLDArm بنجاح التجارب التي قيمت قدرته على جمع البيانات حول خصائص هذا الثرى.
الآن تم إرسال COLDArm لإكمال نفس الاختبارات الصارمة في ظروف الفضاء التي تواجهها كل مهمة. إنها تستهدف إطلاقها في أواخر عام 2020.
تجمع COLDArm من ناسا بين العديد من التقنيات الجديدة التي تسمح لها بالعمل في درجات حرارة منخفضة تصل إلى 280 درجة فهرنهايت تحت الصفر (ناقص 173 درجة مئوية) دون استخدام سخانات مستهلكة للطاقة التي تتطلبها الأسلحة الروبوتية في المركبات الفضائية الحالية. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
ما الذي يجعل COLDArm يعمل
تسمح العديد من التقنيات الجديدة الرئيسية لنظام COLDArm بالعمل في البيئات القاسية. أولاً، يستخدم الذراع تروسًا مصنوعة من الزجاج المعدني السائب، وهي مادة معدنية صلبة ذات تركيبة وبنية فريدة تجعلها أكثر صلابة من السيراميك وقوة ضعف الفولاذ، مع خصائص مرنة أفضل من أي منهما. لا تتطلب هذه التروس تزييتًا أو تسخينًا لتعمل في البرد.
نظرًا لأن وحدات التحكم في المحرك البارد للذراع لا تحتاج إلى أن تظل دافئة في صندوق إلكترونيات بالقرب من قلب المركبة الفضائية، فيمكن تثبيتها بالقرب من الأدوات العلمية، ولا تتطلب عزلًا وكابلات ثقيلة أقل.
ويقدم المستشعر المضمن في “معصم” COLDArm رد فعل للذراع، مما يسمح له “بالشعور” بما يفعله في جميع الاتجاهات، مثل هزّ إنسان بمفتاح في ثقب المفتاح وقلب القفل.
يمكن لهذا الجهاز، المسمى مستشعر عزم الدوران ذو ستة محاور، أن يعمل أيضًا في البرودة الشديدة.
بالإضافة إلى استخدام الكاميرات المصممة للاستخدام التجاري، تستفيد COLDArm من التكنولوجيا الأخرى التي تم إثباتها على متن Ingenuity: معالج قوي مماثل لتلك المستخدمة في الهواتف الذكية للمستهلكين وبرامج الطيران مفتوحة المصدر، والتي تسمى F Prime ، والتي طورها مختبر الدفع النفاث.
مثل مروحية المريخ، يمكن لـ COLDArm العمل بشكل مستقل، وأداء المهام وجمع الصور وبيانات المستشعر دون إدخال في الوقت الفعلي من وحدات التحكم في المهمة على الأرض.
قامت شركة Motiv Space Systems ، وهي شريك في شركة COLDArm ، بتطوير وحدات التحكم في المحرك البارد، كما قامت ببناء أجزاء من الذراع وتجميعها من الأجزاء التي يوفرها مختبر الدفع النفاث في منشأة الشركة في باسادينا ، بكاليفورنيا.
المصدر: scitechdaily
شاهد ايضا:
