ترى ناسا أن التصنيع في الفضاء هو الحدود التالية في تطوير أشباه الموصلات والأدوية والمواد الأخرى. وفيما يتعلق بالتوظيف، فإن عدد الوظائف في قطاع الفضاء آخذ في الازدياد.
مصنع في الفضاء
الفضاء... الحدود النهائية... وربما مكان جيد للمصنع؟
ليس هناك شك في أنه نظرا للوتيرة الحالية للتطور التكنولوجي، فإن وظائف المستقبل سوف تبدو مختلفة عن اليوم ــ وخاصة في التصنيع.
لقد أصبحنا الآن عنصرًا أساسيًا في الخيال العلمي لسنوات، وقد وصلنا الآن إلى النقطة التي أصبح فيها إنشاء مرافق التصنيع في الفضاء قريبًا من الواقع.
وله مزايا عديدة (بمجرد تجاوز التكاليف والمخاطر)، بما في ذلك الاختراقات في إنتاج أشباه الموصلات، والمواد الصيدلانية، وغيرها من المواد في بيئة الجاذبية الصغرى للمدار الأرضي المنخفض (LEO).
هناك شركات في المراحل الأولى من تحقيق ذلك، وترى فرصة توفير المدار الأرضي المنخفض لبيئة فريدة من نوعها - لأن الجاذبية الصغرى، وزيادة مستويات الإشعاع، والظروف شبه الخالية من الفراغ تسمح للمنتجين باستخدام أساليب أو مواد جديدة.
ما هو المدار الأرضي المنخفض؟
يشير LEO إلى مدار الأرض على ارتفاع 1200 ميل أو أقل. وباعتباره أقرب نوع من مدارات الأرض، فإنه يتطلب أقل كمية من الطاقة للأقمار الصناعية ووضع المحطة الفضائية. وهو الأكثر سهولة بالنسبة للطاقم والعمال والصيانة، وفقًا لوكالة ناسا.
يعد المدار الأرضي المنخفض بالفعل موطنًا لمحطة الفضاء الدولية (ISS)، التي تدور على ارتفاع 250 ميلًا فوق الأرض وتلسكوب هابل الفضائي على ارتفاع 340 ميلًا فوق الأرض، وأقمار الاتصالات لاتصالات الهاتف المحمول وأقمار مراقبة الأرض للرصد البيئي.
يشار إلى الجاذبية في المدار الأرضي المنخفض بالجاذبية الصغرى، لأن قوة الجاذبية أضعف بكثير من قوة الجاذبية على الأرض. ولا يمكن تكرار هذه البيئة في مختبر على الأرض، ولكنها أساسية لزيادة الإنتاجية في التصنيع.
"إن فوائد تصنيع أشباه الموصلات في LEO واضحة. تشكل قوى الجاذبية الأرضية حواجز كبيرة أمام إنتاج أشباه الموصلات سريعًا وعالي الإنتاجية، وفقًا لتقرير وكالة ناسا .
"إلى جانب الفوائد العلمية للجاذبية الصغرى، هناك فوائد عملية كبيرة لدمج التصنيع القائم على المدار الأرضي المنخفض في سلسلة التوريد."
ما هي فوائد التصنيع الفضائي؟
من المحتمل أن تؤدي الظروف في LEO إلى زيادة الإنتاج الصناعي من خلال تحسين الكفاءة والأداء. ومن المرجح أن تؤدي البيئة أيضًا إلى اختراقات بحثية جديدة لتطوير التكنولوجيا والاكتشافات.
تتضمن معظم عمليات تصنيع المواد المتقدمة - على سبيل المثال، الصب، والقولبة بالحقن، والطباعة ثلاثية الأبعاد - استخدام المواد السائلة أ المعادن المنصهرة لإنشاء أشكال معقدة.
وبالمثل، تعتمد تقنيات الترسيب، مثل ترسيب البخار الكيميائي (CVD) وترسيب البخار الفيزيائي (PVD)، على الحالات الغازية للمادة لترسيب الأغشية الرقيقة والطلاءات على الأسطح، حسبما أشارت ناسا في تقريرها.
تعتمد المبادئ الأساسية لهذه العمليات على فهم البشر الفطري لكيفية تصرف السوائل والغازات تحت الجاذبية. في الصناعات الدوائية وتجهيز الأغذية والتكرير الكيميائي، تُستخدم المراحل السائلة والغازية بشكل متكرر في عمليات التصنيع للخلط والفصل والتنقية.
في الجاذبية الصغرى، يسمح غياب الطفو والترسيب بمزيد من الدقة، وتحسين بنية المواد، وزيادة التوحيد في التصنيع.
يتيح افتقار الجاذبية الصغرى للحمل الحراري والضغط الهيدروستاتيكي زيادة التحكم ووضع المواد بدقة.
تعتبر هذه الدقة مثالية لإنتاج المواد النانوية وعمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاضعة للرقابة للتصنيع الإضافي. بالإضافة إلى ذلك، فإن الجاذبية الصغرى تقلل من الحاجة إلى الحاويات، مما قد يخلق عيوبًا في معالجة أشباه الموصلات على الأرض، مثل قيود الحجم وتلوث العينة.
اقرا ايضا:أفضل 10 شهادات في مجال تكنولوجيا المعلومات لعام 2024 من هنا
وبأخذ مثال إنتاج أشباه الموصلات، فإن التصنيع يتمتع بالعديد من المزايا في LEO. توفر LEO إمكانية الوصول إلى الطاقة الشمسية لإنتاج أشباه الموصلات كثيفة الاستخدام للطاقة، مما يقلل من انبعاثات الغازات الدفيئة على الأرض الناتجة عن توليد الطاقة وعمليات الإنتاج.
تتطلب عمليات تصنيع أشباه الموصلات بيئات ذات فراغ عالٍ (HV) وفراغ عالي جدًا (UHV)، وعادةً ما تكون بلورات أشباه الموصلات المزروعة في الجاذبية الصغرى أكبر حجمًا وتحتوي على شوائب وعيوب أقل من تلك المنتجة على الأرض.
في دراسة استشهدت بها وكالة ناسا، ذكرت أن أكثر من 80% من بلورات أشباه الموصلات التي تمت معالجتها في المدار الأرضي المنخفض قد تحسنت من حيث البنية والتجانس وتقليل العيوب و/أو الخصائص الكهربائية والبصرية من حيث الحجم.
ومن خلال تعزيز نقاء أشباه الموصلات والبنية البلورية، يمكن للمصنعين إنشاء مكونات إلكترونية وحاسوبية عالية الجودة لإلكترونيات أكثر كفاءة وموثوقية للاستخدام على الأرض وفي الفضاء.
تظهر الأبحاث أن هذا ينطبق أيضًا على نمو بلورات البروتين المستخدمة في المستحضرات الصيدلانية، حيث تميل تلك التي يتم زراعتها في الفضاء إلى أن تكون ذات جودة أعلى بكثير من تلك المنتجة على الأرض.
يمكن للجاذبية الصغرى أن تغير العملية الكيميائية لصياغة المكونات الصيدلانية الفعالة، مما يؤدي إلى تركيبات دوائية يتم التحكم فيها بشكل أكثر دقة مع تحسين الفعالية - مما يفتح إمكانيات جديدة لتركيب الأدوية. تسمح بيئة الجاذبية الصغرى بوضع نماذج أكثر دقة لبعض الحالات الفسيولوجية، مما يساعد على تطوير الأبحاث الطبية الحيوية.
خطوة واحدة صغيرة…
إن البحث في إمكانيات التصنيع الفضائي ليس بالأمر الجديد. أجريت التجارب الأولى على بلورات أشباه الموصلات المتنامية في محطة سكاي لاب الفضائية في عام 1973.
في عام 1985، أنشأت الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) مراكز للتنمية التجارية للفضاء (CCDS)، والتي ركز عدد قليل منها على معالجة المواد الفضائية. تم إجراء بعض الأبحاث لإثبات المفهوم في محطة الفضاء الدولية (ISS).
ولديها منشأة يمكنها الحفاظ على درجات حرارة مناسبة لتصنيع أشباه الموصلات، ولكنها أكثر ملاءمة للعمل في أبحاث السرطان، والتصنيع الحيوي، وتخليق الأدوية، وفقًا لوكالة ناسا.
مع وجود العديد من المشاريع التي تتنافس على القدرة المحدودة في محطة الفضاء الدولية، تستكشف العديد من الشركات التجارية الناشئة فرصًا لتطوير التصنيع الفضائي من خلال بناء مصانع فضائية مدمجة.
شهد هذا العام إعلان Space Forge ومقرها المملكة المتحدة عن خطط لبدء تصنيع قمرها الصناعي لتصنيع المواد القابلة لإعادة الإطلاق في الولايات المتحدة وتوقيع صفقة مع شركة الطيران والدفاع الأمريكية Northrop Grumman لاستكشاف تصنيع أشباه الموصلات في الفضاء.
وفي يونيو/حزيران، أطلقت شركة فاردا للصناعات الفضائية، ومقرها الولايات المتحدة، أول مصنع فضائي لها في المدار، مع التركيز على اختبارات الأدوية. وفي يوليو/تموز، اختارت ناسا 11 شركة أمريكية للحصول على مبلغ إجمالي قدره 150 مليون دولار لتطوير تقنيات لدعم الاستكشاف طويل المدى في الفضاء وعلى القمر، بدءًا من أنظمة الطاقة على سطح القمر إلى أدوات الطباعة ثلاثية الأبعاد في الفضاء.
ووفقاً لتوقعات ماكينزي، فإن التصنيع الفضائي يمكن أن يدر إيرادات بمليارات الدولارات على مدى العقود المقبلة.
مستقبل مساحة العمل في اقتصاد الفضاء
يمكن أن تشكل سلاسل توريد التصنيع في الفضاء جزءًا من اقتصاد فضائي أوسع يتضمن تعدين الكويكبات، وإنتاج المدار الأرضي المنخفض، واستخدام الموارد القمرية، والمرافق الفضائية، والمركبات الجوالة التجارية، ونقل البضائع من وإلى الأرض.
عبر المصانع في الفضاء
توظف صناعة الفضاء العالمية بالفعل مئات الآلاف من العاملين في وظائف التكنولوجيا المتقدمة. وسيكون وجود تدفق متزايد من العمال المؤهلين تأهيلا عاليا ضروريا لدعم التصنيع في الفضاء وملء وظائف جديدة.
"إن جذب قوة عاملة مختصة وواسعة النطاق لتصنيع أشباه الموصلات أمر صعب على الأرض، لكن الفضاء يوفر فرصة مثيرة يمكن الاستفادة منها لتطوير القوى العاملة. تعد علوم الكمبيوتر حاليًا وظيفة أكثر جاذبية من حيث الإعلان، وتكافح الصناعة للتنافس على الموظفين، وفقًا لوكالة ناسا.
يظهر تقرير الفضاء الصادر عن مؤسسة الفضاء للربع الثالث من عام 2023 نمواً مطرداً في القوى العاملة في مجال الفضاء على الرغم من المنافسة على مجموعة متقلصة من العمال المهرة. وتسارع نمو العمالة في الفضاء الخاص في النصف الأول من عام 2023 بمعدل 3.4%، وتوسعت القوى العاملة في مجال الفضاء في أوروبا بنسبة 8.2%.
"من المتوقع أن تستمر حاجة صناعة الفضاء المتزايدة للعمال على مدى العقد المقبل، مع توقع نمو العديد من المهن المتعلقة بالفضاء بمعدل أسرع مرتين من المتوسط. وذكرت المؤسسة أن تراجع معدلات الالتحاق بالمجالات التقنية في الكليات والمدارس المهنية التي تستمر الدراسة فيها لمدة عامين قد يؤدي إلى نقص العمالة مع دخول الصناعات الفضائية في مرحلة الإنتاج الضخم.
الخاتمه
ستؤثر الثورة التكنولوجية الحالية بشكل كبير على التوظيف في مجموعة من الصناعات، وسيخلق التطور المزدهر لمصانع الفضاء التجارية فرصًا جديدة للتصنيع في الفضاء.
ومن أشباه الموصلات وتكنولوجيا النانو إلى المستحضرات الصيدلانية ومنتجات العناية الشخصية، يمكن للمنشآت ذات المدار الأرضي المنخفض أن تخلق إمكانيات جديدة في الإنتاج والتطوير، مما يؤدي إلى اكتشافات خارقة. وسيتطلب ذلك قوة عاملة فضائية ذات مهارات عالية حتى تؤتي ثمارها.
مرحبا بكم في جريدة وموقع كلام فور يو