سيحتوي حرم استكشاف الفضاء Avatar X في اليابان على منشأة بحثية مستقبلية للروبوتات معلقة بكابلات فولاذية فوق حفرة تشبه القمر-
من المقرر أن يتم إطلاق حرم جامعي رائد لأبحاث تكنولوجيا الفضاء، والذي سيتم استخدامه كحقل اختبار لاتحاد شركات التكنولوجيا العالمية، في اليابان في عام 2020. المشروع عبارة عن شراكة بين شركة ANA Holdings Inc. والوكالة اليابانية لاستكشاف الفضاء الجوي (JAXA) - وكلاهما خبير في إطلاق المركبات إلى الغلاف الجوي - وهو جزء من برنامج Avatar X، وهو برنامج تعاوني للنهوض باستكشاف الفضاء وتطويره.
حددت Avatar X ثلاثة مجالات ستستفيد من أبحاث الحرم الجامعي: البناء عن بعد في الفضاء، وتشغيل وصيانة المحطات والمرافق الفضائية من الأرض، والترفيه والسفر في الفضاء- لعامة الناس.
"يبدو الهيكل العام مثل عجلة الدراجة، التي تم وضعها على الحفرة، ويشكل المبنى نفسه المحور المركزي ويتم دعمه على" قضبان "الكابلات الفولاذية، مما يشكل هيكلًا" انشداديًا "."
ماسايوكي سونو، مهندس المشروع
أويتا هي محافظة ساحلية تقع على جزيرة كيوشو اليابانية، ويشبه موقع التعدين السابق سطح القمر بالفعل. سيتألف الحرم الجامعي الجديد من العديد من المباني بالإضافة إلى تضاريس محاكاة القمر، والتي سيتم استخدامها لتجربة البناء شبه المستقل -عن بعد للموائل الموجودة على سطح القمر باستخدام الروبوتات الرمزية.
أكمل مكتب Clouds Architecture Office - وهو شركة في نيويورك اشتهرت بنصب جزيرة ستاتن التذكاري لأحداث 11 سبتمبر، وبالعمل مع وكالة ناسا لتطوير Mars Ice Home - تصميمات مفاهيمية لمخطط رئيسي وثلاثة مبانٍ في حرم أويتا الجامعي: مركز بحث وتطوير، ومحاكي بيئة القمر، ومبنى مختبر Avatar X، الذي سيقع في قلب الحرم الجامعي عائمًا فوق فوهة بركان- تشبه القمر.
سيضم مركز Avatar-X منشأة-متطورة-لأبحاث الروبوتات
يعلق ماسايوكي سونو، مهندس المشروع والمؤسس المشارك لـ Clouds Architecture Office-: "لقد بدأنا بخطة رئيسية للمجمع بأكمله. ونظرًا لأن الأنشطة داخل الحفر وحولها ستكون حاسمة في استكشاف سطح القمر، وأيضًا بسبب التضاريس الحالية، فقد تم وضع حفرة كبيرة تحاكي بيئة القمر في وسط الموقع.
"يتم وضع جميع المرافق حول الحفرة في تنظيم شعاعي، ويحتوي مختبر Avatar X المركزي على مركز للزوار، ومحاكاة وعرض الصور الرمزية، ومنشأة بحثية وغيرها من المرافق العامة. ومن أجل التحكم ومراقبة أنشطة الاختبار التي تجري داخل الحفرة وحولها، تم تعليق المختبر في منتصف الحفرة، مما يخلق رمزًا ملهمًا."
تصميم المبنى مبدع عن قصد، ويعبر عن الروح الرائدة للطيران من خلال استخدام تقنيات البناء المجمعة من الهندسة المعمارية الفضائية والطيران. يوضح ماسايوكي: "لقد تم تشكيل شكل الهيكل العائم من خلال أوعية الضغط الشائعة في الهندسة الفضائية، والتي تميل إلى أن تكون أسطوانية الشكل". "أردنا أن ننقل الروح الابتكارية والطاقة في عصر الفضاء."
ستعلق الكابلات الفولاذية المركز فوق حفرة قمرية مقلدة
سيتم إنشاء منشأة الأبحاث المتطورة-من ألواح شبه شفافة وغير شفافة من غشاء الفلوروبوليمر ملفوفة حول إطار فولاذي. سيتم تصنيع الفواصل من ألياف الكربون، مع ألواح أرضية على شكل قرص العسل وزخارف من البلاستيك المقوى بالألياف- جميعها مصممة لتقليل الوزن.
يشرح عضو فريق المشروع والأستاذ المشارك في جامعة طوكيو، المهندس الإنشائي جون ساتو، التصميم أكثر: "يبدو الهيكل العام مثل عجلة الدراجة، التي تم وضعها على الحفرة، ويشكل المبنى نفسه المحور المركزي ويدعم على كابلات فولاذية، مما يشكل هيكلًا "انشداديًا". هنا، مجموعة من عناصر الضغط متعارضة ومتوازنة بواسطة قوة شد مستمرة، مما يخلق إجهادًا داخليًا يعمل على استقرار الهيكل بأكمله.
"المحور الفولاذي من النوع المغزلي عبارة عن هرم رباعي الزوايا مزدوج، يبلغ ارتفاعه 40 مترًا، مع إطار محدب يمكن أن يعمل كعناصر ضغط بحيث يمكن لبعض العوارض الموجودة داخل هذا المحور أن تكون عناصر شد، ويصبح الهيكل خفيف الوزن."
"بعد فحص خيارات المواد المختلفة، ونظرًا لمعايير متعددة ومعقدة، تم اختيار الفولاذ باعتباره النظام الأكثر جدوى وثباتًا لتحقيق التصميم الفريد."
ماسايوكي سونو، مهندس المشروع
ويتقدم المشروع إلى المرحلة التالية، حيث من المتوقع أن يبدأ البناء في عام 2020، حيث سيتم حفر الموقع المختار وتشكيله ليبدو وكأنه حفرة على سطح القمر.
يقول جون ساتو: "بالنسبة للحسابات الهيكلية لمبنى مختبر Avatar X، يجب أن نأخذ في الاعتبار الجاذبية، والاهتزاز الأفقي والرأسي بسبب الزلازل والرياح، وظروف الأرض الناعمة والانكماش الحراري للكابلات". "أقترح إدخال نوابض ورقية على حواف الكابلات - وهو أمر شائع الاستخدام للتعليق في المركبات ذات العجلات."
سيتم تركيب الألواح-شبه المعتمة والشفافة حول إطار فولاذي لتشكل مركز الروبوتات
يوضح المهندس المعماري ماسايوكي سونو: "تم تطوير التنظيم الأساسي للمختبر باستخدام تكوين كابل تعليق من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكفاءة-. ويتكون من هندسة متناظرة لسطح قابل للتطوير، مع مفهوم الكتلة المنخفضة/الأداء العالي الذي يعد أمرًا بالغ الأهمية للتصميم في الفضاء الخارجي.
"من خلال تطبيق نظام غلاف غشائي خفيف الوزن، فإنه يعمل على تحسين السمات الهيكلية ومقاومة الرياح، مما يشكل مساحة حلزونية ديناميكية. وبعد فحص خيارات المواد المختلفة، نظرًا لمعايير متعددة معقدة، تم اختيار الفولاذ باعتباره النظام الأكثر جدوى وثباتًا لتحقيق التصميم الفريد."
تأمل Avatar X في البدء في اختبار الصور الرمزية في-المدار الأرضي المنخفض في منتصف-2020، ومن المؤكد أن مختبر أبحاث الروبوتات العالمي الآخر سيكون رمزًا فريدًا يمثل الحافة الرائدة للتطور التكنولوجي، والذي سيساعد البشر على العيش والعمل في الفضاء.
