هل نحتاج إلى كود بناء قمري لبناء القواعد القمرية بأمان؟

غولدن، كولورادو ــ هنا على الأرض، عملت قرون من المعرفة الهندسية المتراكمة، والدروس المستفادة بشق الأنفس، والتطور المجتمعي، على تشكيل إطار قوي لمعايير البناء التي تحكم كيفية بناء المباني وصيانتها اليوم.

ولكن الآن، بينما تستعد البشرية لوضع أ “الوجود المستدام” على القمركيف نضمن سلامة وسلامة الهياكل المبنية في بيئة لا يوجد فيها مثل هذا التقليد؟

في المائدة المستديرة السادسة والعشرين لموارد الفضاء التي عقدت في الفترة من 2 إلى 5 يونيو في حرم كلية كولورادو للمناجم، يقول أحد الخبراء إن المطلوب هو كود البناء على سطح القمر، وتطوير معايير تصميم محددة لـ القمر.

ما يهز؟

كل من وكالة ناسا ووكالة الفضاء الصينية التخطيط لبناء الموائلومنصات الهبوط وملاجئ المعدات والأبراج الشاهقة على سطح القمر. لكن كل هذا البناء قد يكون في بداية هشة، كما تقترح نيرما كالوك، وهي مهندسة ومتخصصة في شؤون القمر في شركة سكيدمور، أوينغز آند ميريل، وهي شركة هندسة معمارية وإنشائية في سان فرانسيسكو، كاليفورنيا.

وقال كالوك إن هناك حاجة للاستفادة من تجارب البناء الأرضية.

قال كالوك لموقع Space.com: “على الأرض، تعتمد الأنظمة الهيكلية على تسارع الجاذبية القوي لمقاومة القوى الجانبية الزلزالية من خلال احتكاك الأساس واستقرار الانقلاب. ومع ذلك، على القمر، تنخفض قوة مجال الجاذبية إلى سدس جاذبية سطح الأرض فقط”.

وأضاف كالوك: نظرًا لأن قوى القصور الذاتي الزلزالية تخضع لكتلة الهيكل وليس وزنه، فإن الطلب الجانبي على الهيكل يظل نشطًا بالكامل بينما تتضاءل قدرته على استعادة الجاذبية بشكل كبير.

وقال كالوك: “إن الهياكل السطحية المنخفضة تخاطر بالانزلاق الانتقالي عبر واجهات الثرى ذات الخصائص السيئة، في حين تواجه الهياكل الرأسية الأطول ضعفًا كبيرًا في الانقلاب، حيث لا يوفر القمر سوى جزء صغير من لحظة استعادة الجاذبية المتاحة في البيئة الزلزالية الأرضية”.

هنا على الأرض، يقوم المهندسون الإنشائيون بشكل روتيني بتصميم أنظمة بناء نموذجية لإنتاج وتكسير والحفاظ على التشوه غير المرن الدائم أثناء حدث زلزالي على مستوى التصميم.

وقال كالوك إنهم يتعمدون الاستفادة من “تبديد الطاقة غير المرنة” كآلية أساسية لإدارة الطلب الزلزالي. لكنها قالت إن فلسفة التصميم هذه غير متوافقة بشكل أساسي مع البيئة القمرية المأهولة.

خذ على سبيل المثال تشويه الفتحة أو اختلال ختم الضغط. وقال كالوك إنها تشكل فشلاً ذريعًا للمهمة، وأي خرق هيكلي يهدد بانخفاض الضغط بشكل كارثي.

هناك مجموعة تواجه التحدي المتمثل في صياغة المبادئ التوجيهية بشأن بناء البنية التحتية القمرية وهي قسم الطيران التابع للجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين.

وقال كالوك إن اللجنة الفنية للمجموعة المعنية بهندسة الفضاء والبناء قد وضعت “مبادئ توجيهية لهندسة البنية التحتية والتصميم والتحليل والبناء (LIEDAC)” للقمر لمعالجة القضايا الزلزالية التي تفرضها الزلازل القمرية.

وقال كالوك إن إرشادات LIEDAC تميز بيئة المخاطر القمرية الفريدة، وتصنف العواقب التشغيلية من خلال تسلسل هرمي لتصنيف المخاطر، وتحدد أهداف الأداء المستهدفة “حتى يتمكن التطوير التجاري الآمن من المضي قدمًا على أساس تقني يمكن الدفاع عنه”.

الشكوك المتأصلة

كما أوجز كالوك أيضًا “تحليل طيف الاستجابة” المدعوم من تمويل نقل تكنولوجيا الأعمال الصغيرة التابع لناسا والذي نظر في الشكوك المتأصلة في سطح القمر.

لقد طورت نتائج التحليل معايير تؤكد على ضرورة إجراء فحص الموقع الجيوتقني المحلي لجميع الهياكل، بغض النظر عن فئة التصميم الزلزالي الخاصة بها.

وذكرت هنا في تجمع كلية المناجم أن “هذه التحقيقات ضرورية لتحديد وتخفيف المخاطر مثل استقرار المنحدر الزلزالي، والتسوية الكلية والتفاضلية المستحثة زلزاليًا، وغيرها من المخاطر الجيوتقنية التي قد تنجم عن أو تضخيم الحركات الأرضية لزلزال القمر”.

علاوة على ذلك، فإن الإطار الذي قامت كالوك وزملاؤها بتجميعه، يعترف بأن ظروف الموقع القمري ليست مفهومة بالكامل بعد على نطاق عالمي.

ممارسات التصميم

إن عدم معرفة ما قد يواجهه مستكشفو القمر مسبقًا هو اقتراح غير مؤكد ومثير للقلق.

وأضاف كالوك: “لذلك، يجب أن تأخذ ممارسات التصميم المسؤولة في الاعتبار حالة عدم اليقين هذه من خلال إجراء تحقيق صارم تحت السطح كلما كان ذلك ممكنًا”. “من خلال إعطاء الأولوية لجمع البيانات المحلية، يمكن للمهندسين التأكد من أن الأساسات الهيكلية قوية بما يكفي للتعامل مع الخصائص الفيزيائية الفريدة للثرى القمري والمتطلبات الزلزالية المحددة لموقع النشر.”

نظرت كالوك وأعضاء فريقها إلى الحد الأقصى لزلزال القمر، والذي يمثل مستوى اهتزاز أكثر شدة، للتحقق من منع الانهيار وضمان السلامة الهيكلية الشاملة في ظل الأحداث الزلزالية القمرية الشديدة.

وخلص كالوك إلى أن “المعرفة المؤسسية العميقة لوكالة ناسا لعمليات رحلات الفضاء البشرية وسلامة البعثات المأهولة، توفر الأساس الحاسم الذي يمكن من خلاله الآن إنشاء معايير الأداء الهيكلي للبنية التحتية القمرية رسميًا، مع سابقة هندسية أرضية تقدم منهجية مثبتة للقيام بذلك حتى في ظل ظروف البيانات الجيوتقنية والزلزالية المتطورة.”