قد يصبح العيش على القمر، إما مع رواد فضاء مدربين أو مدنيين عاديين، حدثًا منتظمًا في المستقبل القريب. ومع ذلك، فإن القول أسهل من الفعل، حيث يواصل العلماء والمهندسون تطوير طرق جديدة ومتقدمة لحماية البشر في البيئة القمرية القاسية، والتي تتناقض مع درجات الحرارة المعتدلة والصالحة للسكن على الأرض. الجانب الأكثر أهمية هو التركيز على إبقاء البشر على قيد الحياة، وهذا يشمل تنظيم درجة الحرارة داخل الموائل. ومع ذلك، كيف يمكنك الحفاظ على تنظيم درجة الحرارة مع التمتع بالمرونة الكافية لتحمل التغيرات الجسدية مثل الحركة والتعامل والضغط والتمدد؟
الآن، ربما يكون فريق من الباحثين من جامعة بنسلفانيا قد ساهم في البعثات البشرية المستقبلية إلى القمر حيث كشفوا عن تصميم جديد لتوفير العزل مع توفير المرونة لتحمل الاستخدام طويل المدى. تم نشر النتائج في مجلة ACS Applied Materials & Interfaces. الدافع الأساسي هو سد الفجوة المعرفية فيما يتعلق بكيفية إنتاج واستخدام المواد القادرة على إبقاء البشر على قيد الحياة مع تحمل التآكل طويل الأمد للبيئة القمرية القاسية، وخاصة التغيرات الشديدة في درجات الحرارة.
للتغلب على ذلك، طور الباحثون صفائح مايلر ذات طبقات مصممة لتحمل البيئات الفراغية مع كونها مرنة بدرجة كافية للاستخدام على المدى الطويل. قام الفريق بتقييم سماكة مايلر بقياس 2.5 ميكرومتر (ميكرومتر/ميكرون)، 5 ميكرومتر، و12.5 ميكرومتر جنبًا إلى جنب مع تقييم كثافة الطبقة التي تتراوح بين 80 إلى 400 طبقة لكل مليمتر، مع 2.5 ميكرومتر، 5 ميكرومتر، و12.5 ميكرومتر مكدسة في 400، 200، و80 طبقة، على التوالي. بعد ذلك، قام الفريق بإخضاع كل طبقة من الطبقات لسلسلة من الاختبارات الصارمة التي تتضمن ظروف فراغ ومجموعة واسعة من درجات الحرارة. وشمل ذلك تعريض الأكوام ذات الطبقات لضغوط تعادل 200 رطل من الضغط على منطقة بحجم طرف الإصبع.
في النهاية، تفاجأ الباحثون بتفضيل الطبقات المتوسطة (5 ميكرومتر) على الطبقات السميكة (12.5 ميكرومتر)، على الرغم من افتراض أن الطبقات الرقيقة (2.5 ميكرومتر). ووجدوا أن الطبقات الرقيقة مكنت بعض الجسيمات الدقيقة الموجودة في الصفائح الرقيقة من تمكين توزيع أكبر للحرارة، مما يعني أنها ليست عوازل جيدة جدًا. في المقابل، وُجد أن الطبقات المتوسطة والسميكة تحتوي على جزيئاتها الدقيقة بحيث لا تكون على اتصال بنفس القدر، مما يتيح مستويات أعلى من العزل. بالإضافة إلى ذلك، وجد الباحثون أن مرونة الأكوام تجاوزت توقعات الباحثين.
قال الدكتور إيجور بارجاتين، وهو أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية والميكانيكا التطبيقية في جامعة بنسلفانيا ومؤلف مشارك في الدراسة: “يمكنك استخدام هذه المداخن لعزل مسكن على سطح القمر، لكن رواد الفضاء سيتعرضون حتمًا لحوادث قليلة عندما يصطدمون بها”. “عندما نتحدث عن السكن طويل الأمد على القمر، فمن المهم حقًا أن يكون لدينا مواد صلبة يمكن أن تدوم لفترة كافية.”
تأتي هذه الدراسة في الوقت الذي تمتلك فيه وكالة ناسا خططًا طموحة ليس فقط لإعادة البشر إلى القمر للمرة الأولى منذ عام 1972، ولكن أيضًا بهدف طويل المدى يتمثل في إقامة وجود بشري دائم على سطح القمر. بينما تستهدف وكالة ناسا منطقة القطب الجنوبي للقمر بسبب الرواسب الكبيرة من الجليد المائي في أعماق بعض الحفر، فإن تطوير التقنيات لضمان قدرة البشر على العمل والعيش على سطح القمر لفترات طويلة أمر ضروري لتأسيس وجود طويل الأمد.
كما هو مذكور، يواجه سطح القمر تقلبات شديدة في درجات الحرارة، تتراوح من 70 إلى 127 درجة مئوية (158 إلى 260 درجة فهرنهايت) في الشمس وبين 238 إلى 247 درجة مئوية تحت الصفر (396 إلى 413 درجة فهرنهايت في الظل). في حين أن اليوم الواحد على القمر يعادل 29.5 يومًا أرضيًا، نصف هذا نهارًا مستمرًا، والنصف الآخر ليلًا مستمرًا. ولذلك، فإن تطوير التقنيات التي يمكنها تحمل هذه التقلبات في درجات الحرارة والتعرض طويل الأمد يعد أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة للبشر لإقامة وجود طويل الأمد على القمر.
كيف يمكن لطبقات المايلار أن تساعد في عزل مواطن القمر في السنوات والعقود القادمة؟ الوقت وحده هو الذي سيخبرنا، ولهذا السبب نحن ندرس!
كما هو الحال دائمًا، استمر في ممارسة العلوم واستمر في البحث!
