إنّ العودة إلى القمر بعد خمسة عقود، ثمّ التوجّه نحو المريخ، يتطلّبان إعادة تصوّر كامل للتكنولوجيات الأساسية.
يُشكّل أيّ عطل على بُعد آلاف الأميال من الأرض تحدّياتٍ جمة.
يؤكّد فلوران مينيجو، الرئيس التنفيذي لشركة ميشلان الفرنسية لصناعة الإطارات، قائلاً: “إنّ ثقب الإطار ببساطة غير مقبول”.
تُبرز بيئة المريخ القاسية تجربة مركبة كيوريوسيتي الجوالة.
ففي غضون عام من هبوطها في عام 2012، تعرّضت عجلاتها الستّ المصنوعة من الألومنيوم لأضرارٍ جسيمة ناجمة عن الثقوب والتمزّقات.
يهدف برنامج أرتميس إلى إعادة روّاد الفضاء إلى القمر، ربما بحلول عام 2027، كما ذكرت بي بي سي.
وتخطّط بعثات أرتميس اللاحقة، بدءاً من أرتميس الخامسة (المقرّر إطلاقها في عام 2030)، لاستخدام جوال قمري لاستكشاف القطب الجنوبي للقمر.
وسيقطع روّاد فضاء أرتميس مسافاتٍ أكبر بكثير من أسلافهم في برنامج أبولو، الذين لم يتجاوزوا أبداً مسافة 25 ميلاً (40 كم) خلال ستّ هبوطات (1969-1972).
يقول سيلفان بارتيه، رئيس برنامج عجلات ميشلان القمرية عديمة الهواء: “الهدف هو قطع 10000 كيلومتر في غضون 10 سنوات”.
يشرح الدكتور سانتو بادولا، الحائز على درجة الدكتوراه في علوم المواد ومهندس في وكالة ناسا في مركز جون غلين للبحوث: “لسنا نتحدث عن بعثات قصيرة الأمد؛ نحن نتحدث عن عقود من التشغيل”.
يُمثّل التغيّر الشديد في درجات الحرارة تحدّياً رئيسياً للتكنولوجيا القمرية.
يمكن أن تنخفض درجات حرارة القطب القمري إلى ما دون -230 درجة مئوية، مُقتربةً من الصفر المطلق، حيث يتوقّف الحركة الذرية.
وهذا يُشكّل تحدّياتٍ كبيرة لـمواد الإطارات.
يُلاحظ الدكتور بادولا: “بدون الحركة الذرية، يصبح تشويه المواد واستعادتها شكلهما الأصلي أمرًا بالغ الصعوبة”.
يجب أن تتشوّه الإطارات فوق العوائق وتعود إلى شكلها الأصلي.
يشرح الدكتور بادولا: “يؤدي التشوه الدائم إلى دوران غير فعال وفقدان للطاقة”.
ستدعم العجلات الجديدة حمولات أثقل بكثير من الجوالات الخفيفة في برنامج أبولو.
ويضيف أنّ البعثات المستقبلية ستتطلّب نقل “منصّات علمية أكبر وموائل متنقّلة”.
ويتضاعف هذا التحدّي على المريخ، حيث تبلغ جاذبيته ضعف جاذبية القمر.
استخدمت جوالات أبولو القمرية إطارات مصنوعة من شبكة أسلاك بيانو مطليّة بالزنك، بمدى يصل إلى حوالي 21 ميلاً.
بما أنّ درجات الحرارة القصوى والأشعة الكونية تُتلف المطاط، تُعتبر سبائك المعادن والبلاستيك عالية الأداء من الخيارات الرئيسية لإطارات الفضاء عديمة الهواء.
يقول بييترو باجليون، قائد فريق بعثة روزاليند فرانكلين التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (المقرّر إطلاق مركبة جوالة المريخ في عام 2028): “تُستخدم بشكل عام مواد معدنية أو مواد قائمة على ألياف الكربون”.
تُظهر النيتينول، وهو سبيكة من النيكل والتيتانيوم، إمكاناتٍ واعدة.
يشرح إيرل باتريك كول، الرئيس التنفيذي لشركة Smart Tire Company: “تُظهر هذه السبائك خصائص شبيهة بالمطاط، حيث تنثني بسهولة ولكنها تعود دائمًا إلى شكلها الأصلي”.
ويصف مرونة النيتينول بأنّها “رائعة”.
يُعتبر الدكتور بادولا النيتينول مادةً “ثورية” نظرًا لخصائص امتصاص الطاقة وإطلاقها، والتي قد تُقدّم حلولًا للتدفئة والتبريد.
ومع ذلك، يعتقد بارتيه (ميشلان) أنّ البلاستيك عالي الأداء قد يكون أكثر ملاءمةً للسفر القمري لمسافات طويلة.
تبنّت بريجستون نهجًا بيوميميكري، مُقلّدةً وسادات أقدام الجمال.
توزّع وسادات أقدام الجمال الناعمة الوزن بكفاءة، مما يمنع الغرق في الرمال.
مستوحاة من هذا، تستخدم بريجستون مادة مداس شبيهة بالصوف وأشعة معدنية مرنة.
يُوزّع هذا التصميم الوزن، مما يمنع احتجاز الوحدة القمرية في التضاريس الصخرية.
تُقدّم ميشلان وبريجستون، إلى جانب فنتوري أسترولاب، تقنيات إطاراتها إلى ناسا في مركز جون غلين هذا الشهر (مايو).
من المتوقّع اتخاذ قرار ناسا (اختيار واحد أو نهج هجين) في وقت لاحق من هذا العام.
تختبر ميشلان إطاراتها على أرض بركانية بالقرب من كليرمون، مُقلّدةً سطح القمر.
تُجري بريجستون اختباراتٍ مماثلة على كثبان توتوري الرملية في اليابان.
تستكشف وكالة الفضاء الأوروبية تطوير مركبة جوالة أوروبية مستقلة للبعثات المستقبلية.
لهذا البحث تطبيقات أرضية محتملة.
شارك الدكتور كول، خلال فترة الدكتوراه في جامعة جنوب كاليفورنيا، في برنامج ناسا لتسويق تكنولوجيا إطارات مركبة جوالة المريخ.
ستكون إطارات الدراجات المصنوعة من النيكل والتيتانيوم من المنتجات المبكرة هذا العام.
يبلغ سعرها حوالي 150 دولارًا (120 جنيهًا إسترلينيًا) لكل إطار، وهي أغلى بكثير ولكنها شديدة التحمّل.
كما يخطّط لتطوير إطارات دراجات نارية متينة للتضاريس الوعرة.
وطموحه النهائي هو المساهمة في عودة البشرية إلى القمر.
يقول: “يمكنني أن أقول لأولادي، انظروا إلى القمر، وأقول، إطاراتي موجودة هناك”.