هل ستستخدم ناسا الجاذبية الاصطناعية في المحطة الفضائية الجديدة؟

تبدو فكرة المحطة على شكل عجلة مغرية، ولكن مع الأخذ في الاعتبار الأهداف البيولوجية والهندسية والعلمية، فإن لدى محطة الفضاء الدولية الجديدة أسباب للتخلي عن الجاذبية الاصطناعية

منذ فجر الملاحة الفضائية، كانت الجاذبية الاصطناعية حلمًا متكررًا. تتيح لنا الفيزياء محاكاتها بتسارع ثابت أو تدوير الموطن لإنشاء قوة طرد مركزية. السينما تحبها لأنها تتجنب الكابلات لمحاكاة انعدام الوزن وتجعل كل شيء يبدو مألوفًا. وينظر إليه طب الفضاء باهتمام، فالعيش بدون وزن يؤدي إلى تدهور العظام والعضلات وتغيير سوائل الجسم. ومع ذلك، فإن دوران المحطة يفرض تحديات من حيث الحجم والاستقرار والصحة لا تستحق العناء اليوم، كما أنها تتعارض مع الهدف الرئيسي لمحطة الفضاء الدولية، وهو دراسة ما يحدث بدقة عندما تختفي الجاذبية.

إن خدعة الجاذبية الاصطناعية بسيطة على السبورة وتتطلب الكثير من الممارسة العملية. لكي يشعر الشخص بشيء مثل 1 جرام دون أن يشعر بالدوار، يجب أن تدور الوحدة ببطء ويكون لها نصف قطر كبير. إذا كان نصف القطر صغيرًا، عليك التدوير بسرعة كبيرة، مما يسبب اختلافات ملحوظة في “الوزن” بين الرأس والقدمين ومهرجان الغثيان. وكما أوضح المهندس جون بيج، كلما كانت السفينة أصغر، كلما زادت سرعة دورانها وتصرف الجسم بشكل أسوأ. ولجعلها مريحة، ستكون هناك حاجة إلى هيكل أكبر بكثير من ملعب كرة القدم. إن محطة الفضاء الدولية، ذات الأرضية الصغيرة الحجم إذا ما قورنت بهذا المقياس، لن تكون ذات فائدة.

علاوة على ذلك، حتى لو حسمنا الحجم، فإن جسم الإنسان سيبقى. في الجاذبية الصغرى، يصاب رواد الفضاء بوجوه منتفخة، و”أقدام صغيرة”، وفقدان العظام وكتلة العضلات. “انعدام الوزن أمر رائع. لكنه لا يأتي مجانا”، لخص كريس هادفيلد في مقطع فيديو من وكالة الفضاء الكندية. ولهذا السبب تتدرب المحطة يومياً وفق إجراءات روتينية صارمة لتخفيف الأضرار. يمكن أن تساعد الجاذبية الاصطناعية، لكنها ليست كافية لكي تنجح من الناحية النظرية. يجب إثبات أن بعض إيقاعات الدوران لا تسبب دوخة مزمنة أو مشاكل في التوجه لعدة أشهر. تشير الأبحاث باستخدام أجهزة الطرد المركزي والمخلوقات الصغيرة إلى فوائد، على الرغم من أن ترجمتها إلى البشر في موطن الغزل لا تزال خطوة كبيرة.

وبعد ذلك هناك الهدف. محطة الفضاء الدولية، محطة الفضاء الدولية، موجودة كمختبر في الجاذبية الصغرى، وهي حالة لا يمكننا تكرارها على الأرض لفترات طويلة. يتذكر المتحدث باسم ناسا دانييل هيوت قائلاً: “إن محطة الفضاء الدولية هي مختبر فريد من نوعه لسبب محدد، وهو الجاذبية الصغرى”. وهناك يدرسون كيف تحترق النيران دون الحمل الحراري، وكيف تنمو البكتيريا وأجنة الفئران، وكيف تتصرف المواد والسوائل عندما لا تتحكم الجاذبية. فإذا وضعنا الجاذبية الاصطناعية على المحطة، فإننا ندمر سبب وجودها. لذلك، على الرغم من أن محاكاة الجاذبية يمكن أن تكون أساسية للرحلات الطويلة، فإن محطة الفضاء الدولية ليست المكان المناسب لاختبارها على نطاق واسع.

تعقيد المال والهندسة يكمل الصورة. تتطلب الحلقة الدوارة هياكل أو محامل أو وصلات أكثر قوة بين الأقسام الثابتة والمتحركة، وقواعد جديدة لرسو السفن. كل كيلو إضافي يجعل عمليات الإطلاق والصيانة أكثر تكلفة. ولهذا السبب تستكشف الخطط الواقعية مسارين أقل إزعاجاً. الأولى، وحدات طرد مركزي صغيرة داخل المحطات، مصممة لجلسات يومية عند “جاذبيات” مختلفة مع نماذج بشرية أو حيوانية. الثانية، محطات الجيل الجديد المصممة من الصفر حتى التدوير، حيث نقوم باختبار أجهزة الراديو وعدد دوراتها في الدقيقة المتوافقة مع الأذن الداخلية. بالتوازي، تقوم وكالات مثل وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا بتمويل الحملات الأرضية لقياس ما إذا كانت «الجرعات» الجزئية، مثل 0.38 جرام على المريخ، كافية لحماية العظام والعضلات. لا توجد عتبة واحدة مضمونة حتى الآن.

باختصار، نحن لا نستخدم الجاذبية الاصطناعية في محطة الفضاء الدولية لثلاثة أسباب مهمة للغاية. أولاً، تتعارض المتطلبات المادية لأجهزة الراديو الضخمة مع حجم المحطة الحالية ومعمارها. ثانيًا، لا يتم حل المخاطر الفسيولوجية للتحول السريع أثناء الإقامة الطويلة. ثالثًا، تتطلب مهمة محطة الفضاء الدولية وجود جاذبية صغرى مستقرة تمامًا. المستقبل، نعم، يتحرك. تمهد التصاميم والتجارب التجارية للطرد المركزي الطريق عندما يحين وقت بناء موائل تدور أخيرًا.

مرجع

إعادة النظر في احتياجات الجاذبية الاصطناعية أثناء مهمات الفضاء السحيق

وكالة الفضاء الأوروبية – اختبار قيمة الجاذبية الاصطناعية لصحة رواد الفضاء