وفقًا لأحدث الأرقام من مكتب الحطام الفضائي (SDO) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، هناك تقريبًا 6900 قمر صناعي فى مدار. سيصبح الوضع مزدحمًا بشكل كبير في السنوات القادمة ، وذلك بفضل العديد من الاتصالات والإنترنت والأقمار الصناعية الصغيرة التي من المتوقع إطلاقها. هذا يخلق جميع أنواع المخاوف بشأن مخاطر الاصطدام والحطام الفضائي ، ناهيك عن المخاوف البيئية.
لهذا السبب ، يبحث المهندسون والمصممين ومصنعي الأقمار الصناعية عن طرق لإعادة تصميم أقمارهم الصناعية. يدخل ماكس العدل ، خبير في الأمن السيبراني ، مارين سابق ، و 'سايبر فارمر' قضى سنوات عديدة في العمل في صناعة الفضاء. يعمل حاليًا على إنتاج نوع جديد من الأقمار الصناعية مصنوع من ألياف الفطريات. يمكن أن تؤدي هذه المادة القوية والمقاومة للحرارة والصديقة للبيئة إلى ثورة في صناعة الأقمار الصناعية المزدهرة.
كما هو الحال ، فإن أحد أكبر مخاوف الأقمار الصناعية هو خطر الاصطدام الذي تشكله بمجرد أن تصبح غير صالحة للعمل. حتى يحين الوقت الذي يتحلل فيه مدارهم ويحترق في الغلاف الجوي ، من المرجح أن تتصادم الأقمار الصناعية مع بعضها البعض وتنتج قطعًا صغيرة من حطام فضائي . للتخفيف من ذلك ، ومنع الارتفاع الأسي للحطام في المدار (المعروف أيضًا باسم. متلازمة كيسلر ) ، يبحث مصنعو الأقمار الصناعية عن طرق للتخلص من مدارهم بشكل أسرع.
ومع ذلك ، فإن هذا يتجاهل خطرًا آخر ، وهو الطريقة التي ستترك بها الأقمار الصناعية التي تدخل غلافنا الجوي من جديد آثار جزيئات الألومنيوم والمخلفات السامة الأخرى وراءها. سوف تطفو هذه الجسيمات في الغلاف الجوي العلوي لسنوات عديدة ويمكن أن تخلق مصدرًا آخر للمشاكل البيئية. يعتقد Max Justice أن فطر mycelium يمكن أن يعالج كلا الخطرين عند استخدامه لتصنيع هيكل القمر الصناعي.
في الأساس ، ألياف الفطريات عبارة عن مادة غنية بالبروتين ومتعددة الخلايا يتم استخلاصها من البنية الجذرية للفطريات التي تنمو إلى تراكيب كبيرة - وأكثرها شهرة هو الفطر. مع نمو هذه الهياكل ، تطلق الفطريات الأنزيمات التي تحول السكريات أو نفايات النبات إلى مغذيات قابلة للاستخدام ، مما يسمح لها بإنشاء شبكات واسعة في أي ركيزة تحتلها - عادةً التربة.
عندما تجف ، تكون ألياف الفطريات خفيفة الوزن ، وقاسية للغاية ، ولها قوة شد مماثلة لتلك الموجودة في الحرير. وبسبب هذا ، فإن الفطريات هي واحدة من العديد من الألياف العضوية التي يتم فحصها من أجل مواد البناء والتصنيع. على سبيل المثال ، يبحث العديد من المصممين عن الفطريات باعتبارها وسيلة غير مكلفة ودائمة وغير سامة لبناء مساكن وعزل ومواد بلاستيكية صديقة للبيئة.
تشمل الأمثلة شركات الهندسة المعمارية والتصميم مثير للذكريات و المعيشة ، التي كانت تستخدم الفطريات لسنوات لإنشاء المواد والمنتجات النهائية. في صناعة البناء ، ثبت أيضًا أن الفطريات لديها تطبيقات لـ إزالة المواد الكيميائية الضارة في نفايات البناء. عند إقرانها بالطباعة ثلاثية الأبعاد ، يمكن أيضًا استخدام الفطريات في التصنيع الكراسي وقطع الأثاث الأخرى .
تشمل التطبيقات الأخرى ' ورق الفطر ، ' ألواح التزلج على الماء ، ' جلد الفطر ، ' أحذية الفطر ، ' بايكون وحتى توابيت التي تحول الرفات البشرية إلى سماد. عندما توفي الممثل Luke Perry في عام 2019 ، أشارت ابنته إلى أنه تم دفنه في ' بدلة فطر . ' كما قال جاستيس لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني ، تحتل هذه الألياف الطبيعية مكانًا مهمًا في الثورة التي تحدث حاليًا في التصنيع والمواد:
'يدرك الناس كل يوم كيف يمكن استخدام الفطر (على وجه الخصوص ، الفطريات) كبديل لحم الخنزير المقدد (بالإضافة إلى لحم الخنزير والبقر والدجاج) والجلود (ويجدونها أقوى) والأحذية والقبعات والملابس ، مثل مواد البناء / البناء مثل الطوب ، وعازل للصوت ، وعزل الحرائق ، وكذلك مواد التعبئة ، والأثاث ، ومسامير الخيوط ، وحقائب اليد ، وأغذية الحيوانات الأليفة ، السماء هي الحد الأقصى. حتى أن هناك العديد من علماء الفطريات وغيرهم من العلماء الذين يعملون مع الفطريات لأكل الزيت والبلاستيك. إنه لأمر مدهش جدا '.
ولكن ماذا عن الفضاء التجاري ، وهو صناعة أخرى تمر بتحول زلزالي من حيث الهدف والممارسات؟ هذا هو المكان الذي يتم توجيه جهود Justice في نهاية المطاف ، والتي استلهمت من الأبحاث التي تجريها حاليًا سوميتومو فورستري وجامعة كيوتو في اليابان. تحت إشراف تاكاو دوي ، رائد فضاء سابق في JAXA وأستاذ هندسة الطيران بجامعة كيوتو ، يسعى هذا الجهد التعاوني إلى بناء أول ' أقمار صناعية خشبية . '
الفكرة هي استخدام طبقات من ألياف السليلوز (المعروفة أيضًا باسم الخشب) شديدة المقاومة للتغيرات في درجات الحرارة وأشعة الشمس المباشرة. 'نحن قلقون جدًا من حقيقة أن جميع الأقمار الصناعية التي تدخل الغلاف الجوي للأرض مرة أخرى تحترق وتخلق جزيئات صغيرة من الألومينا ستطفو في الغلاف الجوي العلوي لسنوات عديدة ،' قالت دوي في مقابلة حديثة مع بي بي سي. 'في النهاية ، سيؤثر على بيئة الأرض.'
ولكن كما أشار جاستيس ، فإن الفطريات ليست فقط مادة أقوى وأكثر مرونة من الخشب ، بل إنها أيضًا أكثر تجديدًا واستدامة كمورد. وهذا مجرد غيض من فيض ، كما أوضح:
'اعتمادًا على نوع الفطريات المستخدمة ، يمكن أن تكون أكثر مرونة من الخشب و / أو أقوى من الخشب ، وأخف من الخشب ، وبطبيعة الحال أكثر مقاومة للحرائق. حتى أنني أخذت مشعل البروبان إلى إحدى كتل الفطريات الخاصة بي لأكثر من 5 دقائق وكان كل ما فعلته هو الدخان.
'Mycelium خفيف الوزن للغاية ، يطفو بشكل طبيعي على الماء ، يمكنه تحمل برودة الفضاء حيث لا داعي للقلق بشأن اللحام البارد ، ويمكننا إضافة سلالات دقيقة من المواد المعدنية التي تستخدم لنقل أي نوع تقريبًا من الإشارة. كما ترون ، هناك العديد من الأسباب التي تجعل الأفطورة مناسبة تمامًا لأقمارنا الصناعية في الفضاء وعلى الأرض وفي الهواء في طريقها إلى الفضاء.
بالطبع ، هناك أيضًا قضية الحطام الفضائي البالغة الأهمية ، والتي من المتوقع أن تصبح خطرًا شديدًا على الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية في المدار الأرضي المنخفض (LEO) في السنوات القادمة. وفقًا لـ SDO ، فقد حدث أكثر من 560 عملية تفكك وانفجار وتصادم أو أحداث غير طبيعية أدت إلى التفتت منذ إطلاق أول قمر صناعي في عام 1957 (سبوتنيك 1). مع انتشار الأقمار الصناعية الصغيرة والأبراج الضخمة التي تم نشرها (أو سيتم نشرها قريبًا) ، يرتفع خطر الاصطدام بشكل كبير.
قد يؤدي هذا إلى ظاهرة تُعرف باسم 'متلازمة كيسلر' ، حيث تؤدي الاصطدامات والانفجارات إلى المزيد من الاصطدامات وأكثر من ذلك ، وما إلى ذلك. منذ عقود ، كانت وكالات الفضاء وعلماء الفلك يخشون هذا الاحتمال ويبحثون عن تدابير التخفيف لمنع 'النفايات الفضائية' وتنظيفها. كما أشار العدل ، فإن مواد مثل ألياف الفطريات تشكل تدبيرًا للتخفيف في نهاية الإنتاج.
لماذا هناك حاجة لتخفيف الحطام الفضائي. الائتمان: ESA
قال 'حسنًا ، الحطام الفضائي هو حطام فضائي'. 'وعند الطيران بسرعة 26875 كم (16700 ميل في الساعة) ، لا يزال من الممكن أن يفسد يوم شخص ما. نظرًا لأن الميسليوم لديه مثل هذه الروابط القوية وهو ما يعتبره البعض مقاومًا للحريق ، فسوف يتطلب الأمر الكثير من الطاقة في الفضاء لتفكيكه ، وهو أمر جيد في الواقع لأن القطع الصغيرة من خردة الفضاء هي القاتل الحقيقي. '
بالنظر إلى المزايا والطرق التي اشتعلت بها الفطريات مع العديد من الصناعات المختلفة ، يجب على المرء أن يتساءل عن سبب تأخر قطاع الفضاء في تبني هذه المادة. بينما توجد بعض الأمثلة - على سبيل المثال ، تصميم مدينة المريخ (MCD) يستكشف استخدام الميسيليوم لإنشاء موائل للمريخ - لا يوجد حاليًا جهد مماثل لتطوير أقمار أفطورة الأقمار الصناعية.
كما هو الحال ، يصف جاستيس نفسه بأنه 'جيش واحد عندما يتعلق الأمر بصنع أقمار صناعية قائمة على الميسيليوم.' العملية المعروفة باسم فطر عيش الغراب (تقع في Falling Waters ، فيرجينيا الغربية) متخصصة في زراعة وتقديم فطر عضوي وطازج بالكامل. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تنمو وتنتج كتلًا بحجم 0.45 و 2.25 و 4.5 كجم (1 و 5 و 10 أرطال) من Mycelium ، والتي تستغرق عادةً أقل من شهرين لتكوينها ويمكن زراعتها في أي شكل مطلوب. قال العدل:
'أعمل في صناعة الفضاء (بالدرجة الأولى مع المنظمة غير الحكومية [Natiopnal Reconnaissance Office] ، و NGA [الوكالة الوطنية للاستخبارات الجغرافية المكانية] ، ووكالة ناسا) لأكثر من 15 عامًا ولا أحد يفعل ذلك أو يتحدث عنه. حتى يقابلوني ، عندها يذهل الناس حول استخدامات الفطريات. أود أن أرى وكالة ناسا ، أو الوكالات الحكومية الأخرى ، أو القطاع الخاص مثل SpaceX ، و Bigelow ، و ISISpace ، و Visioneering ، أو العديد من الآخرين يهتمون بهذا المنتج منخفض التكلفة وخفيف الوزن ومقاوم للحرائق والمستدام للغاية. '
انطباع الفنان عن مشكلة الحطام المداري. الائتمان: UC3M
في الوقت الحاضر ، هناك حوالي 4000 قمر صناعي عاملة في المدار ، مع إضافة أخرى جديدة طوال الوقت. بدأت SpaceX في إطلاق مجموعات من ستارلينك الأقمار الصناعية للإنترنت ذات النطاق العريض في مايو 2019 ، بدءًا من دفعات من 60 عدة مرات في الشهر. منذ مارس 2021 ، يبلغ متوسط عددهم حوالي 300 شهرًا ولديهم الآن كوكبة 1443 قمرا صناعيا - مع خطط ل ضخم من 12000 .
وفي الوقت نفسه ، تمتلك شركة أمازون العملاقة للتجارة الإلكترونية متعددة الجنسيات خططًا خاصة بها لكوكبة من 3236 قمرا صناعيا واسع النطاق . منذ عام 2012، فياسات و هيوز (شركة تابعة لـ EchoStar) قدمت أيضًا خدمات الإنترنت ذات النطاق العريض من خلال مجموعات الأقمار الصناعية للاتصالات الخاصة بها. مع الوصول إلى الإنترنت من المتوقع أن تصل 8.73 مليار شخص في جميع أنحاء العالم بحلول عام 2050 (أي 90٪ من سكان العالم) ، هناك نمو كبير (بدون لعبة الكلمات!) يمكن تحقيقه في هذا القطاع!
قراءة متعمقة: فطر عيش الغراب
