بالتزامن مع استعدادات العالم لانطلاق “مسبار الأمل” في رحلته التاريخية نحو كوكب المريخ، أصدرت مؤسسة دبي للمستقبل تقريراً يسلط الضوء على 35 مشروعاً مبتكراً لتوظيف التكنولوجيات والابتكارات الحديثة في قطاع الفضاء، تم إطلاقها بإشراف المؤسسة ضمن تحدي محمد بن راشد لاستيطان الفضاء الذي أعلن عنه خلال أعمال الدورة السادسة للقمة العالمية للحكومات 2018.
ويستعرض تقرير “مستقبل الفضاء” الذي أعده فريق “أبحاث دبي المستقبل”، دور هذه المشاريع في قطاع البحث العلمي وتوظيف التكنولوجيا المتطور لتعزيز ريادة دولة الإمارات ودعم توجهاتها ومشاريعها المستقبلية في مجال استكشاف الفضاء، وتركز المشاريع على تطوير أفكار وابتكارات جديدة لدعم 5 محاور رئيسية تشمل الطاقة، وأعمال البناء، والغذاء والمياه، والتشريعات، الصحة والروبوتات والاتصالات.
وتم اختيار المشاريع بناء على عملية تقييم أجراها المشاركون في تحدي محمد بن راشد لاستيطان الفضاء البالغ عددهم 275 خبيراً من أبرز الجامعات والمراكز البحثية في مختلف دول العالم، بما فيها الولايات المتحدة الأمريكية والمملكة المتحدة وسويسرا وسنغافورة واليابان وأستراليا وكندا وفرنسا وألمانيا والمغرب والإمارات العربية المتحدة وغيرها.
موارد مستدامة للطاقة
ويشمل محور الموارد المستدامة للطاقة 5 مشاريع مبتكرة لإيجاد مصادر طاقة مستدامة وفعالة من حيث التكلفة في الفضاء، حيث تتطلب الرحلات الفضائية طويلة المدى كميات هائلة من الوقود، ما يجعلها باهظة الثمن ومتطلبة من الناحية التقنية، كما يطرح تخزين الطاقة تحديات تقنية جديدة يمكن إيجاد حلول لها باستخدام الطاقة الحرارية الشمسية والهيدروجين الشمسي الناتج عن تعدين الكويكبات، وتقترن معظم هذه الأبحاث بتطبيقات مباشرة وغير مباشرة على الأرض.
ويهدف المشروع الأول “حرق المواد الكيميائية المريخية المحلية من أجل التنقل الكوكبي” إلى إيجاد حلول مجدية للبعثات الفضائية على المدى الطويل من خلال المُركبات الموجودة على المريخ، ويعتمد على توظيف ثاني أكسيد الكربون (الذي يشكل 96 %من الغلاف الجوي للمريخ، ووقود المغنيسيوم (الذي يشكل 4 %من تربة المريخ) لتكون مصدراً أساسياً للوقود على المريخ.
وعمل الباحثون في مشروع “تمكين استكشاف الكواكب باستخدام الهيدروجين الشمسي” على تقييم إمكانية تعدين الكويكبات للتنقيب عن الهيدروجين والمياه بما يسهم بدعم البعثات والمستوطنات الفضائية عبر توفير موارد محلية. وأعد الباحثون في مشروع “الطاقة الشمسية الحرارية لمستوطنات الفضاء” دراسة تصميم أولي لنظام توليد الطاقة الكهربائية ليناسب مساحة مستوطنة فضائية صغيرة. فيما درس الباحثون في مشروع “استخدام الميكروبات في المفاعلات الكهربائية الحيوية لاستخراج الأكسجين من تربة المريخ” بإمكانية الاستفادة من أحدث التطورات في علوم الأحياء المجهرية لاستخراج الأكسجين بكفاءة وسهولة.
12 فكرة مبتكرة لأعمال البناء في الفضاء
وعمل الباحثون على تطوير 12 فكرة مبتكرة لأعمال البناء في الفضاء، في ضوء ما يتطلبه بناء أي مستوطنة أو قاعدة فضائية شبه دائمة من تكنولوجيا متقدمة في مجال البناء والإنشاء لتلبية تحديات الجاذبية والضغط الجوي والإشعاعات الفضائية، وعدم إمكانية الاعتماد على العمالة البشرية في أعمال البناء.
وقام الباحثون في مشروع “استخدام المواد المعززة بالغرافين في تطبيقات استيطان الفضاء” بدراسة استجابة هذه المواد في ظروف منخفضة الحرارة والضغط مشابهة لظروف كوكب المريخ. كما شمل مشروع “تقنيات روبوتات متعددة مستقلة لبناء قاعدة المريخ” دراسة دور الروبوتات في بناء أنواع مختلفة من الهياكل بشكل مستقل باستخدام موارد متاحة في الفضاء. وتعاون العلماء المشاركون في مشروع “تصميم منزل مريخي” في بناء منازل مثالية من الناحية الفيزيائية للعيش على كوكب المريخ.
وهدف مشروع “البناء على المريخ باستخدام الكتل المتشابكة” إلى استخدم قوة التدعيم الذاتي للكتل المجتمعة في بنية هيكلية معينة بدون الاعتماد على مفهوم الاحتكاك، وبالتركيز على فرص توظيف تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، واختبر الباحثون في مشروع “محاكاة عمليات فيزيائية متعددة لخصائص الخرسانة المريخية” أداء “الخرسانة المريخية” التي تتميز بالعديد من الخصائص التي تجعلها مثالية للبناء خارج كوكب الأرض. وقيّم الباحثون في مشروع “مواقع الهبوط البشري على المريخ” خيارات مواقع الهبوط المحتملة على سطح المريخ والتي ستكون مناسبة كقاعدة هبوط بشرية في المستقبل.
ويهدف مشروعا “التدريع الإشعاعي مع التطبيق المحدد على نظير قاعدة القمر والمريخ” و”إعادة تأهيل المريخ من خلال التدريع المغناطيسي باستخدام غلاف مغناطيسي اصطناعي” إلى الحد من مخاطر الرياح الشمسية والإشعاع الكوني وأنشطة الجسيمات الشمسية على صحة رواد الفضاء، فيما تسعى دراسة “اختيار منزل جديد: كيفية تحديد الكويكبات الأفضل للاستيطان” لتحديد معايير السفر إلى الكويكبات وعدد وحجم الرحلات التي يمكن القيام بها.
وقام الباحثون في مشروع “مستوطنة فضاء مستدامة: تحليل ثبات أنابيب الحمم البركانية” بدراسة الاستقرار الهيكلي لأنابيب الحمم البركانية على القمر والمريخ للمستوطنات على المدى الطويل. وطور الباحثون في مشروع “هل تعد كهوف الكويكبات المعدنة مناسبة لاستيطان الفضاء؟” أساليب لتكوين جاذبية صناعية يمكنها دعم المستوطنات الفضائية في التضاريس الفضائية كالكويكبات. وأجرى العلماء المشاركون في مشروع “صلاحية أنابيب الحمم البركانية على سطح القمر والمريخ” دراسات موسعة لأفضل طرق بناء مستوطنات الفضاء المستقبلية.
حلول فعالة لتوفير الغذاء والمياه في الفضاء
وتناول عدد من الباحثين المشاركين في تحدي محمد بن راشد لاستيطان الفضاء موضوع توفير مصادر غذائية مستدامة نظراً لانعدام الجدوى البيئية والاقتصادية في الاعتماد على استيراد الغذاء بانتظام من الأرض، بما يسهم أيضاً بتعزيز الأمن الغذائي على الأرض.
وطور الباحثون في مشروع “ مفاعل حيوي لإنتاج الطحالب“، دفيئة آلية لحضانة وزراعة الطحالب لتكون مفيدة للبعثات الفضائية على المدى الطويل، ويرتكز مشروع “الزراعة المائية في الفضاء” على استخدام كمية مياه محدودة في الفضاء لتنمو النباتات من خلال نظام زراعة مائي لا يعتمد على التربة؛ فيما يدرس مشروع “المياه الزراعية على المريخ” إمكانية امتصاص بعض الأملاح الموجودة على سطح المريخ لبخار الماء من الجو.
وتوصل الباحثون في مشروع “نباتات بتركيبة آلية” إلى نموذج أولي لتكنولوجيا تحاكي التمثيل الضوئي؛ وهي العملية التي تأخذ بها النباتات ثاني أكسيد الكربون والمياه وتحولها إلى أكسجين وجلوكوز، واختبر مشروع “زراعة الفطر على سطح المريخ” كيفية زراعة الفطر في دفيئة للحد من النفايات الناتجة عن الكتلة الحيوية غير الصالحة للأكل وتزويد رواد الفضاء ببروتين عالي الجودة.
وقام الباحثون في مشروع “الطحالب على القمر والمريخ” بالبحث في بعض التحديات الرئيسية في تطبيق الطحالب المجهرية كجزء من نظام دعم الحياة، فيما قيم مشروع “نباتات الحصاد المبكر في مراحل الشتلات المبكرة (ميكروجرين)” الظروف البيئية المثالية التي يتم التحكم فيها والمطلوبة لحجرة النمو لزراعة ميكروجرينات أنواع نباتات البراسيكا الدقيقة بجودة المغذيات المطلوبة. وقدم مشروع “تحسين واختبار نظام فوج شاور الختبارات الجاذبية الصغرى المستقبلية” أفكاراً مبتكرة للحفاظ على صحة رواد الفضاء الجسدية والنفسية.
التحديات التشريعية والقانونية
جمع الباحثون في مشروع “أنتاركتيكا المريخ: التعلم من إدارة قاعدة القارة المتجمدة الجنوبية” العديد من الخبراء والعلماء لدراسة قدرة الممارسات والسياسات واللوائح الحالية في القارة المتجمدة الجنوبية على تنظيم وإدارة الأطر التنظيمية في ما يخص استيطان المريخ في المستقبل القريب. وصمم الباحثون في مشروع “الرقابة الصارمة على تحديد النسل في موئل محدد” نموذجاً للاستيطان الفضائي المستقبلي يتعلق بمنشأة إنتاج الغذاء المطلوبة لدعم حجم سكاني محدد.
واستخدم الباحثون في مشروع “التخطيط السكاني الاجتماعي الاقتصادي لموائل الفضاء المستقبلية” النمذجة السكانية الديناميكية لتوضيح سيناريوهات مختلفة لنمو وتطور سكان مستوطنة فضائية على المدى الطويل على سطح كوكب المريخ.
وهدف مشروع “الدروس المستفادة من المدينة البيئية: بيان لإدارة الحياة على المريخ” إلى تطوير سياسات شاملة للحياة في المريخ، ودرس الباحثون في مشروع “إدارة استيطان الفضاء: تحليل للقضايا القانونية والسياسية“، تطوير إطار قانوني دولي محتمل لإدارة المستوطنات الفضائية، وطور الباحثون في مشروع “عقود المشتريات المعدنية المثلى لبعثات التعدين الفضائي” عقوداً محتملة يمكن استخدامها لتسهيل تعدين القطاع الخاص في الفضاء.
ابتكارات مستقبلية في مجالات الصحة والروبوتات والاتصالات
وتنظر المشروعات ضمن هذا المحور في التقنيات المختلفة التي يمكن من خلالها دعم كل من صحة الإنسان والتواصل والتفاعل في الفضاء للقيام ببعثات فضائية آمنة على المدى الطويل. ودرس المشاركون في مشروع “التحكم القائم على الإيماء في الروبوت للتحكم عن بعد في البيئات الفضائية” تعزيز كفاءة إدراك المستخدمين في أنشطة التحكم عن بعد عالية الدقة، وركز مشروع “روبوتات مصنوعة من النباتات” على تطوير نماذج أولية من الروبوتات المصنوعة من الألياف النباتية والنباتات المزروعة.
ودرس الباحثون في مشروع “البحث في الاتصالات بين الكواكب من خلال الواقع الافتراضي” إمكانية تطوير تقنيات الاتصالات باستخدام الواقع الافتراضي، لتوفير تجربة أكثر واقعية من الاتصالات التقليدية، وأجرى الباحثون في مشروع “دراسة تأثيرات الإدراك في تعرض رواد الفضاء لطاقة عالية وجسيمات ذات عدد ذري كبير” تقييماً نفسياً عصبياً لسكان المناطق التي تتعرّض لمستويات مختلفة من إشعاع عنصر الراديوم، باعتبار ذلك حالة بشرية محتملة تحاكي تعرّض رواد الفضاء للإشعاع الفضائي، فيما نظرت “دراسة محاكاة نقل الكتلة الحيوية والهباء الجوي من خلال الغلاف الجوي في المريخ” في فرص العثور على الحياة في الكوكب والقضايا المحتملة التي قد تنشأ حول هذا الاكتشاف.
ندوة افتراضية
وسينظم فريق “أبحاث دبي للمستقبل” بالشراكة مع وكالة الإمارات للفضاء ندوة افتراضية عبر الإنترنت يوم الثلاثاء 28 يوليو لمناقشة التقرير والمشاريع التي تم تطويرها ضمن تحدي محمد بن راشد لاستيطان الفضاء لتسليط الضوء على أبرز الفرص المتاحة على المدى الطويل.