على سطح القمر نرى سهولاً كبيرة (بحار قمرية، ماري باسمها اللاتيني) وعدد لا يحصى من الحفر التي أحدثتها تأثيرات النيزك. ولكن إذا نظرت عن كثب، يمكنك رؤية حفر صغيرة يبلغ قطرها حوالي 100 متر. ونحن نعلم أن هذه الحفر قد تكون مدخلاً لأنابيب تحت الأرض خلقتها الحمم البركانية منذ حوالي 4000 عام.
وبفضل صور رادار الأقمار الصناعية، تم التأكد من أن إحدى هذه الحفر تتصل بأنبوب الحمم البركانية. لديهم كهف على القمر.
اكتشاف، نشرت في طبيعةذات أهمية كبيرة لأن هذه الأنابيب الموجودة تحت الأرض تعتبر مرشحة مثالية لإنشاء قاعدة دائمة على القمر.
سقف يحمينا ودرجة حرارة مريحة
تحمي التجاويف الجوفية على القمر القاعدة من قصف النيازك الدقيقة والإشعاع الشمسي. قمرنا الصناعي أكبر بـ 150 مرة من الأرض.
كما أنها مكان مريح للبشر. بحلول عام 2022، ناسا، باستخدام بيانات من المركبة الفضائية Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) والنماذج الحسابيةتوجد أماكن مظللة داخل الحفر التي تحيط دائمًا بدرجة حرارة مريحة تبلغ حوالي 17 درجة مئوية، مقارنة بدرجات حرارة السطح التي تزيد عن 100 درجة مئوية خلال النهار القمري وأقل من -150 درجة مئوية ليلاً.
الكهف المكتشف يمكن الوصول إليهلكن الاستكشاف يطرح العديد من التحديات، بخلاف تلك التي شاركت بالفعل في تنفيذ مهمة إلى القمر الصناعي للأرض.
الروبوتات، ولكن أي الروبوتات؟
سيتم تكليف الروبوتات باستكشاف الكهوف القمرية، ولكن كيف سيصلون إلى هناك؟ أي نوع من الروبوتات؟ مع عجلات أو أرجل أو نوع عنكبوتي أو مراوح صغيرة؟
هؤلاء هم الروبوتات هي أقمار يجب عليهم عبور العديد من الحواجز الصخرية، ومسح الحفرة والكهف، والحصول على معلومات علمية لإرسالها إلى الأرض. ويكمن التحدي في أن هذه المهام يجب أن تتم من داخل أنبوب الحمم البركانية.
دع الإشارة تأتي
بدعم من فريق من الباحثين من جامعة أوفييدو وجامعة فيغو إيسولضمن المشروع قمنا بدراسة الاتصالات في أنابيب الحمم البركانية هوائيات للاتصالات تحت الأرض (هوائيات للاتصالات تحت الأرض)، بتمويل من وكالة الفضاء الأوروبية (ESA).
تنبأت نماذج انتشار إشارة التردد الراديوي التي قمنا بتطويرها بنطاق الإشارة ومنطقة تغطيتها داخل الكهف. لقد تحققنا من صحة هذه النماذج في حملة قياس في الكهوف البركانية المشابهة لتلك الموجودة على القمر؛ على وجه الخصوص، في أنبوب الحمم البركانية لا كورونا و في النصب التذكاري الطبيعي لـ Cueva de las Naturalistasوكلاهما يقع في لانزاروت.
الروبوتات في الاتصالات
وستكون الخطوة التالية هي نقل نماذج الاتصال هذه إلى الروبوتات حتى تتمكن من التنبؤ بالتغطية والتحرك بمفردها، وتكون متصلة ومنسقة دائمًا مع أسطول المستكشفين.
في الواقع، من المرجح أن تعمل بعض الروبوتات في الأسطول كمكررات للإشارة. وهذا من شأنه أن يسمح بالحفاظ على رابط اتصال قوي بين سطح القمر وداخل الكهف.
بفضل هذه النماذج، فإن نظام الاتصالات المحتمل الذي قد يمتلكه المستعمرون المستقبليون، وقيوده وكيفية تحسينه من حيث الوزن واستهلاك الطاقة، هي دائمًا معلمات مهمة في أي مهمة فضائية.
هوائي للقمر
الهوائي المطور قادر على الحفاظ على رابط الاتصال بغض النظر عن اتجاه الروبوت. بهذه الطريقة، يكون للروبوت حرية التحرك داخل منطقة التغطية. كما تم تحسين الهوائي بحيث لا تعتمد خصائص الإرسال والاستقبال على الروبوت المثبت عليه.
تم تصميم الجهاز لتحمل الاهتزازات والمواقف العصيبة الأخرى أثناء عمليات الإطلاق الفضائية المستقبلية. تم التحقق من تشغيله بشكل صحيح في غرفة مفرغة عند درجات حرارة مختلفة، لمحاكاة البيئة القمرية التي يجب أن يواجهها.
بالإضافة إلى ذلك، تم لف الهوائي بغطاء لحمايته من التأثيرات المحتملة والغبار القمري، وتم اختباره في ظروف مختلفة في كهوف لانزاروت، سواء في الداخل أو في الحفرة. جاميو في هذه الجزيرة.
والخطوة التالية هي دمج الهوائي ونظام الاتصال في الروبوت المستكشف لتحسين سلوكه وتقليل القيود الظاهرة.
من أين نحصل على الطاقة؟
ومن جامعة أوفييدو، بالتعاون مع جامعة فيغو، قمنا أيضًا بتصميم نظام لنشر أسطول من الروبوتات الصغيرة داخل كهف قمري. أبعد من الفضاء. الهدف هو التغلب على نقص ضوء الشمس وبالتالي الطاقة الشمسية داخل الكهف ونقل البيانات من الروبوتات. دائري على سطح القمر.
الحل هو استخدام رافعة لإنزال الروبوتات داخل البركان. مجهزة بلوحة شمسية دائري سيقوم بتشغيل الروبوتات عبر الرافعة عبر رأس شحن متصل بأسفل الرافعة. نظرًا لكونه ضمن خط رؤية الروبوتات، يمكن لرأس الشحن توفير الطاقة لاسلكيًا، بالإضافة إلى إرسال واستقبال البيانات.
ومن هناك، انتظر الخطوة التالية نحو قاعدة قمرية مستقرة للمستعمرين البشريين الأوائل.
ليون الألمانيأستاذ نظرية الإشارة والاتصالات في جامعة أوفييدو، جامعة أوفييدو
