زجاج فضائي يفتح آفاقا لصناعات فضائية بمواصفات استثنائية
تاريخ النشر: 26th, May 2024 GMT
يمثّل نمو وتطوّر المواد والمعادن جزءا تاريخيا كبيرا من الحضارة البشرية، مارّا بالعديد من المنعرجات والتقنيات بما يلائم منفعة الإنسان، فظهر صهر المعادن وتشكيلها ثمّ دمجها معا، مثل دمج الحديد مع الكربون لتشكيل الفولاذ الصلب. ومع ازدهار الصناعات والدخول إلى العوالم الدقيقة، ازداد اهتمام العلماء بما يُعرف بالمواد المركّبة التي تجمع صفات وخصائص مختلفة مثل المرونة والصلابة والمقاومة وغيرها.
ويعود جوهر فهم المواد المختلفة إلى التعامل مع طبيعة ذرات العناصر وفهم العلاقة التي تربط بين بعضها البعض، وكان للفضاء فضل كبير في إثراء هذا العلم بحكم الظروف التي تنعدم فيها الجاذبية، ومدى تأثيرها في حدوث ارتباط بين العناصر الكيميائية، وعليه يحدث إنتاج مواد ذات خصائص متفرّدة مختلفة الاستخدام.
اقرأ أيضا list of 2 itemslist 1 of 2طائرات الفضاء تقترب من التحليق إلى محطة الفضاء مجدداطائرات الفضاء تقترب من التحليق ...list 2 of 2ناسا تكشف عن إستراتيجيات جديدة للتخلص من نفايات الفضاءناسا تكشف عن إستراتيجيات جديدة ...end of listوسعى فريق علمي يضمّ عدّة جهات عالمية، إلى استحداث نمط جديد من صناعة المواد، بحسب دراسة جديدة في دورية "إن بي جي غرافيتي"، فعوضا عن إنتاجها على الأرض يُنتجونها في الفضاء الخارجي. وكان لهذا الاكتشاف البارز أفقا لإنتاج العديد من أنواع الزجاج وتطويرها بما يلائم الجيل الجديد من الأجهزة البصرية.
ويقول الباحث المشارك في الدراسة "يورغ نيوفيند" في بيان صحفي رسمي صادر من مؤسسة "أواك ريدج" البحثية المشاركة في الدراسة: "الفكرة وراء البحث في عمليات التصنيع الفضائي تكمن في التعرّف على مواد غير متوفرة بالضرورة على سطح الأرض ولا يمكن إنتاجها بسبب اختلاف الظروف البيئية".
ويُعد "نيوفيند" أحد المطورين لـ"مقياس حيود المواد على نطاق النانو" في منشأة "مصدر التشظي النيتروني"، وهي أداة تساعد العلماء على حساب ترتيب وتوزيع الذرّات عن طريق مراقبة ارتداد النيترونات عنها. وتُمكّن مثل هذه الأدوات من الإجابة على أسئلة مهمة، وتساهم في ابتكار نماذج وأنماط لأعداد ضخمة من المواد، سواء أكان ذلك في مجال الأدوية أم صناعة الصواريخ والمحركات، وحتى على مستوى إنتاج البطاريات الآمنة.
وفي وقتٍ سابق، تمكن علماء من وكالة استكشاف الفضاء اليابانية، من صهر وتصنيع زجاج في محطة الفضاء الدولية عن طريق التحكم عن بعد. وعندما جلبوا الزجاج الفضائي إلى الأرض، أخذوا يقيسون تلك العينات ويقارنونها بالزجاج الطبيعي باستخدام عدّة وسائل وتقنيات بما فيها النيترونات والأشعة السينية والمجاهر القوية.
وباستخدام مقياس حيود المواد على نطاق النانو، أجرى العلماء فحوصا عليها لمقارنتها بعينات زجاجية صغيرة يبلغ قطرها نحو 3.18 مليمترات فقط، وهو ما مثل تحديثا لتحليل التركيب الذرّي على حد وصف أحد العاملين في المنشأة.
وأظهرت النتائج أنّ ثمّة تطابقا كبيرا بين كلا النوعين؛ الزجاج المصنّع في الفضاء والزجاج المصنّع على الأرض، على مستوى التركيب والترتيب الذرّي، وخلص العلماء إلى أنّ مثل هذا الاكتشاف كفيل بأن يفتح آفاقا للمستقبل في إنتاج المواد المطلوبة في الأنشطة الفضائية دون الحاجة إلى جلبها من الأرض، وهو ما سيخفف التكاليف بشكل كبير.
ويمتلك الزجاج تركيبا ذريا معقدا وغير منتظم، ويختلف عن المواد الصلبة البلورية مثل الملح، ويمكن وصفه بأنه شبكة عشوائية من الجزيئات التي تتقاسم الذرات، مما يجعلها ليست صلبة بالكامل ولا سائلة بالكامل. ويوجد الزجاج في أشكال مختلفة، بما في ذلك البوليمر والأكسيد والمعادن، ويُستخدم في تطبيقات كثيرة مثل عدسات النظارات والألياف الضوئية وأجهزة المهام الفضائية.
المصدر: الجزيرة
إقرأ أيضاً:
ساعتان ذريتان إلى محطة الفضاء لاختبار نظرية النسبية
تطلق وكالة الفضاء الأوروبية الاثنين مجموعة تضم ساعتين ذريتين إلى محطة الفضاء الدولية بهدف قياس الوقت بدقة عالية جدا واختبار نظرية النسبية.
وفي مؤتمر صحافي قبل انطلاق المهمة، قال المسؤول البريطاني عن مشروع "إيسز" ACES في وكالة الفضاء الأوروبية سيمون وينبرغ، إنّ الوقت ضروري لعمل أجهزة الكمبيوتر وأنظمة تحديد المواقع عبر الأقمار الاصطناعية، وهو موجود في "مختلف معادلات الفيزياء".
ومن المعروف منذ عام 1915 ونظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين أن الزمن ليس هو نفسه في كل مكان، فهو يُبطئ على مقربة من جسم ضخم، إلى درجة التوقف عند حافة ثقب أسود.
وعلى كوكب الأرض، يمر الوقت بشكل أسرع عند قمة برج إيفل منه عند قاعدته، ولكن "أثر أينشتاين" هذا ضئيل جدا. غير إنه يصبح ملحوظا عند الابتعاد أكثر في الفضاء.
على ارتفاع 20 ألف كيلومتر، تتقدم الساعات الذرية لأنظمة تحديد المواقع عبر الأقمار الاصطناعية، بأربعين ميكروثانية كل يوم مقارنة بتلك الموجودة على كوكب الأرض.
ويهدف هذا المشروع إلى تحسين قياس هذا "التحول الجاذبي" بِقَدر منزلتين عشريتين، للوصول إلى دقة تصل إلى "واحد على المليون"، بفضل الساعتين الذريتين لنظام "إيسز" ACES.
ويتولى صاروخ "فالكون 9" تابع لشركة "سبايس إكس" ينطلق الاثنين عند الساعة 08,15 بتوقيت جرينتش من قاعدة كاب كانافيرال الأميركية، نقل نظام "إيسز" المكون من ساعتين ذريتين إلى محطة الفضاء الدولية المتموضعة على ارتفاع 400 كيلومتر، حيث ستضعه ذراع آلية خارج المحطة على وحدة كولومبوس. وسيبقى هناك لـ30 شهرا لجمع البيانات من الساعتين.
وتشكّل الساعة الأولى "فاراو" التي صمّمها المركز الوطني الفرنسي للدراسات الفضائية (CNES)، أنبوبا مفرغا من الهواء، يتم فيه تبريد ذرات السيزيوم بالليزر إلى درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق (-273 درجة مئوية).
وعند تجميدها بفعل البرد وفي ظل انعدام الوزن، ستحتسب اهتزازاتها عند تردد معين بدقة أكبر من تلك الموجودة على الأرض.
منذ عام 1967، تُعادل الثانية رسميا 9,192,631,770 فترة من الموجة الكهرومغناطيسية المنبعثة من ذرة السيزيوم 133 التي تغير حالة الطاقة.
وأوضح فيليب لوران، رئيس أنشطة ACES/PHARAO في مرصد باريس، أن "فاراو" سيعمل بمثابة "شوكة ضبط" تعيد وضع تعريف الثانية. وستساعده ساعة ذرية، وهي عبارة عن جهاز مازر عاملة بالهيدروجين تم ابتكارها في سويسرا، على المحافظة على استقراره.
وفي النهاية، لن تنحرف إلا بقدر ثانية واحدة فحسب كل 300 مليون سنة. وقد استغرق هذا الإنجاز التكنولوجي أكثر من 30 سنة من العمل، تخللته تأخيرات وصعوبات كثيرة.
ومنذ ذلك الحين ظهرت على الأرض الساعات الضوئية التي تستخدم ترددات أعلى وأكثر دقة بمائة مرة.
وفي حين أن هذا الجيل الجديد "سيتجاوز الساعات الذرية في المستقبل"، إلا أنه يظل تكنولوجيا "حديثة نسبيا" و"لم يتم وضع أي منها في المدار"، بحسب وينبرغ الذي اعتبر أنّ نظام "إيسز" "فريد من نوعه".
وسيتم نقل إشارته إلى الأرض عبر موجات دقيقة. وعلى الأرض، ستقوم تسع محطات (في أوروبا، وبريطانيا، واليابان، والولايات المتحدة) بمقارنته بالوقت الذي تقيسه ساعاته الخاصة.
وقال لوران إن "الاختلافات ستخضع للتحليل لتحديد ما إذا كانت النتيجة متسقة مع توقعات نظرية النسبية".
وإذا لم تكن الحال كذلك، "ستُفتح نافذة جديدة في عالم الفيزياء". من الذي سيتعين عليه إجراء التعديلات اللازمة لجعل معادلات أينشتاين تتطابق مع الملاحظات؟
وربما يكون ذلك تقدما في السعي إلى ما يطمح إليه الفيزيائيون، وهو التوفيق بين النسبية العامة التي تفسر كيفية عمل الكون، والفيزياء الكمومية التي تحكم اللامتناهي في الصغر، وهما نظريتان تعملان بشكل جيد جدا، لكنها غير متوافقتين حتى الآن.
تصادم 3 سيارات ودراجة نارية على الطريق الدائري بالرماية