الفضاء خطير. إنه مليء بالصخور الصغيرة التي يمكن أن تحدث ثقوبًا في بدلة الفضاء لرائد الفضاء. إذا تسرب الأكسجين منه ، فإن هذا المسافر في الفضاء يواجه مشكلة. لحماية المسافرين في الفضاء بشكل أفضل ، يقوم الباحثون بتصميم نوع جديد من المواد لتقوية تلك البدلات الواقية. وهذه المادة على وشك إجراء أول اختبار كبير لها في الفضاء نفسه.
لمدة عام ، بدءًا من وقت ما في عام 2018 ، ستتدلى المادة خارج محطة الفضاء الدولية (ISS). عندما يعود إلى الأرض ، سيقيم العلماء مدى قدرته في تحمل المخاطر الحقيقية للفضاء.
بدلات الفضاء اليوم جيدة بما يكفي للمشي في الفضاء التي لا تدوم سوى بضع ساعات. ولكن إذا كان يتعين على رواد الفضاء في الغد قضاء المزيد من الوقت في الفضاء - العيش والعمل على القمر أو المريخ ، على سبيل المثال - فسوف يواجهون المزيد من المخاطر. لذلك سوف يحتاجون إلى بدلات واقية أكثر. "يمكنك أن تصطدم بجميع أنواع الأشياء على القمر والمريخ والتي لا تقلق بشأنها عادة على الأرض ،" يلاحظ نورمان فاجنر. يعمل في جامعة ديلاوير في نيوارك. وهو أيضًا أحد المهندسين الذين صمموا مادة بدلة الفضاء الجديدة.
هذا هو التحدي الذي واجهه فريقه. يجب أن تكون البدلة الفضائية قاسية. ومع ذلك ، يجب أن يكون نسيجها رقيقًا وخفيفًا بدرجة كافية للسماح لرواد الفضاء بالتحرك بسهولة. أدرك فريق فاغنر أن النسيج العادي لن يلبي هذه الاحتياجات. لذلك صممت مادة جديدة تعتمد على سائل خاص.
تُعرف هذه المادة باسم سائل يثخن القص . هذه السوائل رائعة. اضرب واحد وسيصبح صلبًا لفترة وجيزة. لكن إذا تركت بمفردها ، فإنها تعمل مثل السائل العادي.
صلبة وسائلة في آنٍ واحد
لقد عرف العلماء عن هذه السوائل منذ عقود. المعجون السخيف هو واحد من هؤلاء. يمكنك حتى صنع واحدة في المنزل. امزج نشا الذرة مع الماء لتحصل على مادة لزجة تسمى الأوبليك. ينضح مثل المرق السميك. لكن صفعه بيدك وسيشعر ذلك بقسوة. للحظة قصيرة من التأثير ، تصبح الكرة الأرضية صلبة.
(إذا كنت سريعًا بما فيه الكفاية ، يمكنك حتى الركض عبر مجموعة ضخمة من الأشياء. لن تغرق لأنه عندما تصفع قدميك الخليط ، تتكدس كل جزيئات نشا الذرة العالقة في الماء معًا. تتشكل هذه الكتل صلبة ، تشبه تقريبًا كيفية تعبئة الرمل الرطب لتشكيل قلعة رملية.)
تسمى مادة البدلة الفضائية الجديدة STF-Armor. إنه مصنوع من ألياف بلاستيكية قوية تسمى كيفلر. ينقع فريق فاغنر ذلك الكيفلار في سائل يثخن القص. بدلاً من نشا الذرة ، يحتوي هذا السائل على جزيئات صغيرة من السيراميك أصغر من عرض خصلة من الشعر. ما مدى صغر ذلك؟ حوالي 100 جزء من المليار من المتر في القطر.
بعد النقع ، تنغمس قطرات صغيرة من هذا السائل الذي يثخن القص داخل ألياف كيفلر. في وقت لاحق ، عندما يصطدم شيء ما بالألياف ، تتكدس الجزيئات الصغيرة داخل القطرات معًا. يتصلب السائل مؤقتًا ، مما يجعل ألياف كيفلر أقوى.
قام الباحثون بالفعل باختبار المادة في المختبر. وجدوا أن المادة كانت أفضل في مقاومة الطعنات والجروح من المواد المستخدمة الآن لبدلات الفضاء.
يقول إريك براون إن كيفية انتقال السوائل التي تثخن القص من السائل إلى الحالة الصلبة والعودة مرة أخرى لا تزال غير مفهومة جيدًا. "هذا شيء ما زلنا نحقق فيه ،" يلاحظ - "العلم وراء كونه جيدًا في امتصاص التأثيرات". براون مهندس في جامعة ييل في نيو هيفن ، كونيتيكت. إنه ليس جزءًا من مشروع بدلة الفضاء ، لكنه يدرس سوائل تثخين القص.
قد تصد السوائل الغامضة النيازك الدقيقة
تدور محطة الفضاء الدولية على ارتفاع يزيد عن 330 كيلومترًا (200 ميل) فوق الأرض حيث لا يحميها غلافنا الجوي السميك. في الأعلى ، الصخور الصغيرة تتدحرج أحيانًا. تسمى النيازك الدقيقة ، العديد منها بحجم حبيبات الرمل فقط. ومع ذلك ، فهي تحلق أسرع بنحو 20 مرة من رصاصة مسرعة ، وتشكل خطرًا على رواد الفضاء. لحسن الحظ ، فهي ليست شائعة جدًا. يمكنك قضاء أشهر في الفضاء دون أن تصطدم بواحد. لكن البعض اصطدم بمقود معدني خارج محطة الفضاء الدولية. أحدث تأثير أحدهم حفرة صغيرة ذات حواف حادة مقطوعة إلى شرائح في قفاز رائد فضاء.
تضرب النيازك الدقيقة أيضًا سطح القمر والمريخ. تشكل الصخور الحادة فوق سطح القمر والمريخ مخاطرها الخاصة. بدون الغلاف الجوي السميك مثل ذلك الموجود على الأرض ، لا تكاد توجد أي رياح تعمل على تآكل الصخور المريخية أو صخور القمر وإبهار حوافها. نتيجة لذلك ، يمكن أن تكون بعض الصخور حادة مثل السكاكين. لذلك يمكنهم بسهولة قطع أو إحداث ثقوب في بدلة الفضاء إذا سقط عليها رائد فضاء. البدلات التي يرتديها رواد الفضاء اليوم لن تصمد أمام هذا النوع من البلى.
لطالما قدر فاغنر ما يمكن أن تقدمه هذه السوائل. شارك في تأسيس شركة تسمى STF Technologies لتطوير سوائل تثخين القص. يتم استخدامها كمعدات واقية مثل السترات الواقية من الرصاص وخوذات كرة القدم. الآن هو وشركته يساعدون وكالة ناسا في صنع بدلات الفضاء. (ناسا هي الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء.)
يقول براون إن التجارب المعملية على القماش الجديد المقاوم للثقب واعدة. ولكن لا تزال هناك حاجة لمزيد من الاختبارات. بعد كل شيء ، قد يؤدي فشل النسيج إلى إصابة رائد فضاء بجروح خطيرة أو حتى قتله.
إذا سارت التجربة التي استمرت عامًا في المحطة الفضائية بشكل جيد ، يمكن أن تدخل بدلات الفضاء الحقيقية حيز الإنتاج في غضون خمس سنوات ، كما يتوقع واغنر. وربما ، يومًا ما ، سترتديها أثناء المشي على المريخ.
