ابتكار ذكي يساعد المركبات على إصلاح نفسها
في خطوة جوهرية قد تحدث تحولاً كبيراً في هندسة الفضاء، توصل العلماء إلى تطوير مواد ذكية قادرة على اكتشاف الأضرار وإصلاح نفسها تلقائياً داخل المركبات الفضائية، وهو ابتكار قد يجعل المهمات طويلة الأمد أكثر أماناً ويخفض تكاليف الصيانة في المستقبل، وتُعرف المادة الجديدة باسم "HealTech"، وهي مركبة قادرة على ترميم الشقوق الصغيرة داخل هياكل المركبات الفضائية عند تنشيطها بالحرارة، وفق موقع "سبيس".
مركبات فضائية ذات إصلاح ذاتي
تأتي هذه التقنية ضمن مشروع يحمل اسم كاساندرا (Composite Self-Sensing and Self-Repair)، ويهدف إلى دمج الكشف عن التلف والإصلاح الذاتي داخل بنية هيكلية واحدة، ويعمل النظام عبر دمج ثلاثة عناصر رئيسية داخل المادة المركبة هي مجسات ألياف بصرية لمراقبة الهيكل بشكل مستمر واكتشاف الشقوق، وعناصر تسخين دقيقة لتوجيه الحرارة إلى المناطق المتضررة، ومركب ألياف كربونية ذاتي الإصلاح يحتوي على عامل معالجة خاص.
وفي حال اكتشاف أي تلف، يتم تسخين المنطقة المتضررة إلى درجة حرارة تتراوح بين 100 و140 درجة مئوية، ما يؤدي إلى تليين المادة والسماح لعامل الترميم بالتدفق داخل الشقوق الصغيرة وإعادة ربطها، وبالتالي استعادة القوة الهيكلية للمركبة.
لماذا تحتاج المركبات الفضائية إلى هذه التقنية؟
تُستخدم ألياف الكربون على نطاق واسع في صناعة المركبات الفضائية بفضل خفة وزنها وقوتها العالية، لكنها قد تتعرض للتشقق نتيجة اهتزازات الإطلاق العنيفة، والإجهادات الهيكلية، والتغيرات الشديدة في درجات الحرارة في الفضاء، لذلك يسعى المهندسون منذ سنوات إلى تطوير مواد قادرة على التعامل مع هذه الأضرار دون تدخل بشري مباشر.
بدورهم، اختبر الباحثون بالفعل نماذج أولية بأحجام مختلفة، بدءاً من عينات صغيرة وصولاً إلى ألواح بعرض 40 سنتيمتراً، وقد أظهرت النتائج قدرة النظام على اكتشاف الشقوق بدقة، وتوجيه الحرارة إلى مكان الضرر، واستعادة القوة الميكانيكية للهيكل بعد الإصلاح.
ويخطط الفريق في المرحلة المقبلة لتجربة التقنية على مكونات أكبر، مثل خزانات الوقود المبردة في المركبات الفضائية. واللافت أن عملية تطوير المادة تأتي ضمن تعاون صناعي بين شركات أوروبية عدة، منها "CompPair" السويسرية، و"Com&Sens" البلجيكية؛ وذلك ضمن برنامج أبحاث الابتكار المستقبلي في النقل الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية.