كيف تحمي الطباعة ثلاثية الأبعاد رواد الفضاء من الحطام والرصاص في المدار؟

يرى العديد من الخبراء أن الطباعة ثلاثية الأبعاد ستكون من أعظم القفزات التقنية المقبلة في قدرتنا على البناء والعمل في الفضاء. لكن التحدي الأكبر يكمن في ضمان صمود هذه الهياكل أمام الظروف القاسية خارج كوكب الأرض، وهنا يأتي دور منشأة NextSpace Testrig الجديدة، التي تم افتتاحها مؤخراً في غلاسكو، اسكتلندا.

المنشأة، التي طورتها كلية 'جيمس وات للهندسة' بجامعة غلاسكو، تُعد الأولى من نوعها عالمياً، وتُخصص لاختبار المواد المطبوعة ثلاثيّاً، للتحقق من متانتها وكفاءتها في بيئات الفضاء الشديدة، سواء كانت تلك المواد ستُنقل إلى الفضاء أو تُصنّع فيه مباشرة، بحسب تقرير لموقع 'إنتريستينغ إنجينيرينغ'.

منصة فريدة لاختبار الجاهزية الفضائية

الدكتور جيل بيليه، أحد المطورين الرئيسيين للمنشأة، أوضح أن المنصة متاحة للباحثين والأكاديميين والجهات الصناعية حول العالم، لمساعدتهم في التأكد من أن المواد التي يخططون لطبعها ثلاثيّاً في الفضاء ستعمل بكفاءة وأمان.

وأشار إلى أن هذه المبادرة تسد فجوة مهمة في البحوث الفضائية، إذ لم تكن هناك من قبل منشأة تركز بشكل خاص على اختبار مدى صلابة البوليمرات والمعادن والسيراميك المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد في ظروف الفضاء الشاقة.

خطر الحطام الفضائي وسرعة 'الرصاصة'

وأوضح بيليه أن الفضاء ليس بيئة متسامحة. فالعيوب البسيطة في المواد قد تؤدي إلى تحطم هياكل فضائية، ما يُنتج عنها شظايا تتحرك بسرعات تعادل أو تفوق سرعة الرصاصة. وإذا اصطدمت هذه الشظايا بأقمار صناعية أو مركبات فضائية أخرى، فقد تتسبب في أضرار كارثية وتخلق سلسلة من الحوادث المتتالية بفعل الحطام الفضائي.

محاكاة الفضاء على الأرض

المنشأة الجديدة مزوّدة بجهاز متطور قادر على محاكاة الظروف البيئية للفضاء الخارجي، إذ تحتوي على حجرة تفريغ تستطيع إعادة خلق درجات حرارة تتراوح من -150 إلى +250 درجة مئوية، بالإضافة إلى إمكانية تطبيق ضغط يصل إلى 20 كيلو نيوتن – أي ما يعادل وزن 2000 كيلوغرام – على الهياكل المطبوعة، لاختبار متانتها تحت أقصى الضغوط الممكنة.

مستقبل الطباعة في الفضاء

لطالما شكّلت الطباعة ثلاثية الأبعاد أداة واعدة في المهام الفضائية، حيث توفر على رواد الفضاء عناء انتظار الإمدادات من الأرض. فمن خلال استخدام موارد محلية مثل تراب القمر، يمكنهم تصنيع الأدوات أو قطع الغيار أو حتى الهياكل السكنية حسب الحاجة.

وبدأت هذه التقنية تُطبّق فعلياً في الفضاء. فوفقاً لوكالة ناسا، تم تجهيز محطة الفضاء الدولية بأول طابعة ثلاثية الأبعاد منذ عام 2014، وفي عام 2024، شهدنا أول عملية ناجحة لطباعة معدن ثلاثي الأبعاد في المدار، نفذتها وكالة الفضاء الأوروبية بالتعاون مع شركة 'إيرباص'، لطباعة قطعة صغيرة على شكل منحنى حرف S من الفولاذ المقاوم للصدأ.

خطوة نحو البناء بين الكواكب

هذا الإنجاز يُمثل نقطة تحول مهمة تتجاوز الطباعة البلاستيكية السابقة، ويفتح الباب أمام مستقبل قد يشهد بناء محطات أو قواعد كاملة على القمر أو المريخ، باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في الموقع، بشرط ضمان جودة المواد وسلامتها عبر اختبارات دقيقة كتلك التي تجري في منشأة 'NextSpace Testrig'.