عام. بحث. تكنولوجيا

لماذا الأقمار الصناعية مصنوعة من المعدن وليس الخشب؟

وفقًا لاتحاد العلماء المهتمين غير الربحي في مارس 2019 ، هناك أكثر من 2000 قمر صناعي نشط... بفضلهم ، يمكن للعلماء إجراء العلومالأنشطة ، والناس العاديين - مشاهدة التلفزيون واستخدام الاتصالات المتنقلة. كل هذه المركبات الفضائية مصنوعة من سبائك الألومنيوم أو التيتانيوم ، ولكن في القرن الحادي والعشرين ، أصبحت ألياف الكربون ، وهي مادة من خيوط ألياف الكربون المنسوجة ، شائعة للغاية. يستخدم المهندسون المعادن وألياف الكربون بسبب قوتها ورخص ثمنها النسبي ، لكن لها عيبًا واحدًا. عندما تفشل الأقمار الصناعية ، فإنها تحترق في الغلاف الجوي لكوكبنا ، مما يؤدي إلى إطلاق العديد من المواد الضارة نسبيًا. لجعل الأقمار الصناعية أكثر أمانًا ، قرر العلماء اليابانيون إنشاء أقمار صناعية من الخشب. لكن هل هذا ممكن حقًا وما مدى أمانه؟

من غير المحتمل أن تبدو الأقمار الصناعية الخشبية بهذا الشكل ، لكن المنشورات الأجنبية تستخدم هذه الصورة بالذات.

حقيقة مثيرة للاهتمام: يوجد الآن أكثر من 2000 قمر صناعي عامل في مدار الأرض. في المجموع ، تم إنشاء وإطلاق أكثر من 9000 منها ، واحترق معظمها في الغلاف الجوي ، أو تحولت إلى حطام فضائي.

المحتوى

  • 1 مم تتكون الأقمار الصناعية؟
    • 1.1 أقمار صناعية من الألومنيوم
    • 1.2 أقمار التيتانيوم
    • 1.3 سواتل CFRP
  • 2 رفيق مصنوع من الخشب

مما تتكون الأقمار الصناعية؟

في الوقت الحالي ، يعتبر الألمنيوم والتيتانيوم وألياف الكربون أفضل المواد لصنع الأقمار الصناعية.

أقمار صناعية من الألومنيوم

تم إطلاق أول قمر صناعي في العالم إلى الفضاء4 أكتوبر 1957. صُنع "سبوتنيك -1" السوفيتي ، الذي يبلغ قطره 58 سم ووزنه 83.6 كجم ، من سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم. كان استخدام هذه المادة شيئًا بديهيًا ، لأن بيئة الفضاء قاسية جدًا ويجب أن تكون المركبات محمية قدر الإمكان. نعم ، وكانت هذه السبيكة المعدنية شائعة جدًا ، لذلك لم يفكر المهندسون طويلًا في اختيار المواد - كان ذلك واضحًا. عمل القمر الصناعي السوفيتي في المدار لمدة 3 أشهر وتمكن من صنع 1440 مدارًا حول كوكبنا ، وأظهرت المادة نفسها من الجانب الأفضل. لقد صمدت أمام كل من الفراغ والإشعاع الكوني.

السوفياتي "سبوتنيك -1"

يمكن قراءة المزيد من الحقائق المثيرة للاهتمام حول "Sputnik-1" في هذه المقالة. لكن أولاً اقرأ هذه المادة.

أقمار التيتانيوم

بمرور الوقت ، كان هناك المزيد من الأقمار الصناعيةأصبح مدار الأرض مكانًا أكثر خطورة. تحطمت المدارات وتحطمت ، لتصبح حطامًا فضائيًا. وفقًا لبيانات عام 2019 ، تدور حول كوكبنا حوالي 1.25 مليار قطعة من الأجهزة الفاشلة وتصل سرعتها إلى 30 ألف كيلومتر في الساعة. في حالة حدوث تصادم ، يمكن أن تتسبب في أضرار لا يمكن إصلاحها للأقمار الصناعية العاملة ، لذلك كان على المهندسين أن يصنعوها من مادة أكثر متانة - التيتانيوم. لكن حتى هو ليس مثاليًا ، لأنه باهظ الثمن ويزن كثيرًا. ولكن كلما زادت كتلة القمر الصناعي ، زادت تكلفة وضعه في مدار الأرض.

حطام الأقمار الصناعية القديمة تتطاير حول كوكبنا الآن

الأقمار الصناعية المصنوعة من البلاستيك المقوى بألياف الكربون

تكلفة إرسال قمر صناعي إلى الفضاء تعتمد علىما الشركة التي تفعل هذا. منذ عدة سنوات حتى الآن ، قامت SpaceX بتلبية العديد من الطلبات ، ولكن يتم توفير خدمات مماثلة من قبل Rocket Lab وعدد من شركات الطيران الأخرى. تختلف الأسعار من شخص لآخر ، ولكن في المتوسط ​​تحتاج إلى دفع حوالي 50 ألف دولار لكل كيلوغرام من البضائع. وهذا ، بالمناسبة ، أكثر من 3.5 مليون روبل. لتقليل تكلفة إرسال الأقمار الصناعية ، قرر المهندسون مؤخرًا تصنيعها من ألياف الكربون ، مما يقلل من كتلة الأجهزة بنحو 35٪.

خاصية أخرى جيدة للبلاستيك المقوى بألياف الكربون هي قدرته على تحمل الحمل أثناء المدار.

انظر أيضًا: كيف تمنع الأقمار الصناعية علماء الفلك من دراسة الكون؟

ستلايت خشبي

لكن العلماء يواصلون البحث عن مواد أفضل.بمرور الوقت ، تتفكك الأقمار الصناعية في الغلاف الجوي للأرض ، وإذا كانت مصنوعة من المعدن ، تتشكل جزيئات صلبة من أكسيد الألومنيوم. يمكن أن تكون في الهواء لعشرات السنين ، لذلك يعترف العلماء بخطرها المحتمل على الطبيعة الأرضية وحتى صحة الإنسان. نحن بحاجة إلى بديل أكثر أمانًا ، وقد وجده مؤخرًا موظفو شركة سوميتومو فورستري اليابانية - هذه شجرة. تم الإبلاغ عن هذا على الأقل بواسطة Tech Xplore.

يريد العلماء اليابانيون وضع الإلكترونيات في صندوق خشبي. يبدو غريباً ، لكن لماذا لا؟

يجب بالضرورة أن تحترق الأقمار الصناعية الفضائيةالغلاف الجوي للكوكب ، وإلا فسوف يتحولون إلى حطام فضائي ، يوجد الكثير منه في المدار. وفقًا للباحثين اليابانيين ، ينتج عن احتراق الخشب مواد أقل ضررًا من تدمير المعادن. نعم ، ثاني أكسيد الكربون الناتج ضار أيضًا ، لكن الأقمار الصناعية صغيرة ويجب أن تكون الانبعاثات غير ضارة. تحتوي الشجرة على ميزة أخرى مهمة - فهي تنقل موجات الراديو بشكل مثالي ، والتي يمكن أن تبسط نظام الاتصالات بشكل كبير وتقليل تكلفة الأقمار الصناعية.

سيتم تجميع أول قمر صناعي خشبي حوالي عام 2023. ربما ، شيء مثل هذا ينتظرنا

ولكن هناك سؤال - هل يمكن للخشب الصمودظروف الفضاء القاسية؟ أعلاه ، لقد ذكرت بالفعل أنه في مدار الأرض ، تتأثر الأجهزة بدرجات الحرارة القصوى والفراغ والإشعاع الكوني. يعتزم العلماء تقييم قوة الخشب أثناء الاختبارات. من المقرر إنشاء نموذج أولي لقمر صناعي خشبي في عام 2023. يبدو الأمر ممتعًا ، حتى لو كان من الصعب تصديق إمكانات الخشب في صناعة الفضاء. بعد كل شيء ، هذه أيضًا مادة باهظة الثمن إلى حد ما ، حيث يوجد طلب كبير عليها بالفعل. من غير المحتمل أن يظهر شيء أفضل من ألياف الكربون في المستقبل القريب ، لأنه لا يوجد دليل على ضرره حتى الآن - يمكنك استخدامه بأمان وعدم إعادة اختراع العجلة. ما رأيك؟

إذا كنت مهتمًا بأخبار العلوم والتكنولوجيا ، فقم بالاشتراك في قناة Telegram الخاصة بنا. هناك ستجد إعلانات عن آخر الأخبار من موقعنا!

وإذا كان لديك الوقت ، أوصي بشدةاقرأ مواد عن القمر الصناعي Capella 2 ، والتي تتيح لك متابعة الأشخاص حتى عبر الجدران وهي مملوكة لشركة Capella Space ، والتي تقدم خدمات التجسس للجميع.