جيسيكا فريك تريد لبناء الأفران في الفضاء. تقوم شركتها ، Astral Materials ومقرها كاليفورنيا ، بتصميم آلات يمكن أن تنمو مواد قيمة في المدار يمكن استخدامها في الطب ، أشباه الموصلات ، وأكثر من ذلك. أو ، على حد تعبيرها ، “نحن نبني صندوقًا يجني المال في الفضاء”.
اقترح العلماء منذ فترة طويلة أن بيئة الجاذبية الصغرى في مدار الأرض يمكن أن تمكن من إنتاج المنتجات ذات الجودة العالية مما يمكن صنعه على الأرض. قام رواد الفضاء بتجربة بلورات – وهو مكون حاسم في الدوائر الإلكترونية – في وقت مبكر من عام 1973 ، في محطة سكايلاب الفضائية في ناسا. لكن التقدم كان بطيئا. لعقود من الزمن ، كان التصنيع داخل الفضاء تجريبيًا وليس تجاريًا.
هذا كله مستعد للتغيير. تستفيد مجموعة من الشركات الجديدة من انخفاض التكاليف في الإطلاق إلى الفضاء ، إلى جانب الطرق الناشئة لإعادة الأشياء إلى الأرض ، لإعادة التصنيع داخل الفضاء. يقول مايك كورتيس روز ، رئيس الخدمة ، والتجميع ، والتصنيع في تطبيقات القمر الصناعي في المملكة المتحدة ، إن الحقل أكثر انشغالًا “بشكل كبير”. ويضيف أنه بحلول عام 2035 “التوقع هو أن الاقتصاد العالمي للفضاء سيكون صناعة بمليارات الدولارات ، والتي من المحتمل أن تكون التصنيع في مساحة الفضاء في المنطقة حوالي 100 مليار دولار.”
في أبسطه ، يشير تصنيعه داخل الفضاء إلى أي شيء مصنوع في الفضاء يمكن استخدامه على الأرض أو في الفضاء نفسه. يسمح غياب الجاذبية بعمليات تصنيع فريدة لا يمكن تكرارها على الأرض ، وذلك بفضل الفيزياء المثيرة للاهتمام التي تقل عن الوزن.
إحدى هذه العمليات هي نمو البلورات ، التي تلعب دورًا حيويًا في تصنيع أشباه الموصلات. على الأرض ، يأخذ المهندسون بلورة بذور السيليكون ذات النقاء العالي والسيليكون وتغمسها في السيليكون المنصهر لإنشاء بلورة أكبر من السيليكون عالي الجودة والتي يمكن تقطيعها إلى رقائق واستخدامها في الإلكترونيات. لكن تأثير الجاذبية على عملية النمو يمكن أن يقدم الشوائب. يقول جوشوا ويسترن ، الرئيس التنفيذي لشركة المملكة المتحدة لشركة سبيس فورج: “يعاني السيليكون الآن من مشكلة لا يمكن حلها”. “لا يمكننا في الأساس الحصول عليها أي أنقى.”
يقول ويسترن: “يمكنك زيادة الضغط على هذه البلورات في الفضاء قد يؤدي إلى مزيد من الرقائق النقية:” يمكنك الضغط على زر إعادة الضبط تقريبًا على ما نعتقد أنه الحد من أشباه الموصلات “.
لا تقتصر تطبيقات نمو الكريستال على أشباه الموصلات فحسب ، بل قد تؤدي أيضًا إلى أدوية عالية الجودة وغيرها من اختراقات علوم المواد.
يمكن إنتاج منتجات أخرى مصنوعة في الفضاء بفوائد مماثلة. في كانون الثاني (يناير) ، أعلنت الصين أنها صنعت سبيكة معدنية جديدة رائدة في محطة تيانغونغ الفضائية التي كانت أخف وزناً وأقوى بكثير من السبائك المماثلة على الأرض. ويمكن أن توفر البيئة الفريدة من الجاذبية المنخفضة إمكانيات جديدة في البحوث الطبية. يقول مايك جولد ، رئيس شركة المساحة المدنية والدولية في Redwire ، وهي شركة مقرها في فلوريدا ، جربت شركة تصنيع في مساحة الفضاء الدولية لسنوات: “عندما تغلق الجاذبية ، فأنت قادر على تصنيع شيء مثل الجهاز”. “إذا حاولت القيام بذلك على الأرض ، فسيتم سحقه”.
يتمثل أحد التحديات الرئيسية في تصنيع الفضاء في الفضاء في كيفية الحصول على المعدات إلى الفضاء والمنتجات إلى الأرض بطريقة تجعل الإنتاج على نطاق واسع قابلاً للتطبيق. لكن Rockets مثل Spacex's Falcon 9 قد قللت بشكل كبير من تكلفة الوصول إلى المساحة ، في حين تقوم الشركات بما في ذلك Space Forge وشركة Varda Space Industries بتطوير كبسولات غير متوفرة يمكنها العودة إلى الأرض.
قامت Varda بالفعل بنقل مهمتين لإظهار هذه القدرة ، مما أدى إلى أسفل الكبسولات للهبوط في صحراء ولاية يوتا والمناطق النائية الأسترالية. في مهمتها الأولى في العام الماضي ، نجحت الشركة في نمت بلورات من دواء مضاد للفيروسات يسمى ريتونافير. يقول إريك لاسككر ، كبير مسؤولي الإيرادات في فاردا ، إن الفوائد المحتملة في السوق والمزايا الصحية قد تكون “مثيرة للغاية” لمنتجات مثل هذا. يقول: “يمكن أن يساعد الناس هنا حقًا”.
مع زيادة قدرات التصنيع المدارية في السنوات القادمة ، يمكن أن تتردد الأمور بسرعة. يقول Lasker: “أتصور أن مرافق التصنيع في Orbit ستبدو مثل المصانع في الفضاء”. “سترى محطات أو مركبات جاهزة. ليس من الصعب رؤية هذا المستقبل.”
ومع ذلك ، هذا هو المستقبل. في الوقت الحالي ، لا يزال تصنيع المساحات “يبدو وكأنه حداثة” ، كما يقول Curtis-Rouse ، لكن “أفكر بسرعة كبيرة ، في غضون 10 سنوات ، سيُعتبر عملًا كالمعتاد”.