تحديات مهندس معماري عبر الكواكب | خافيير دي كيستلير | TEDxLeuven

لطالما خاطبت النجوم خيالاتنا. القمر والمريخ مجرد اثنين من الوجهات التي تجعل الكثير منا ينظر للأعلى ويحلم. بل البعض منا يريد الانتقال إلى هناك انتقالاً دائماً... في هذا الخطاب الممتع، يكشف "خافيير دي كيستلير"، وهو مهندس معماري لقواعد على المريخ وعلى القمر، كيف يمكننا بناء هياكل تستطيع مقاومة الظروف الشديدة على الكواكب الأخرى وأن تكون منزلاً حميماً لرواد الفضاء بنفس الوقت.
خافيير دي كريستلير، مهندس معماري وبروفيسور زائر في جامعة جينت وبروفسور مساعد في جامعة سيراكوز، هو رئيس مشترك لمجموعة فوستر وبارتنرز للتصميمات المتخصصة SMG، وهي مجموعة بحث وتطوير الممارسات المعمارية متعددة الاختصاصات. كان فريقه يجرب إمكانيات الطابعات ثلاثية الابعاد كبيرة الحجم في بناء مساكن على القمر تلبي تحديات نقل المواد إلى القمر، وقد درس استخدام تربة القمر، المعروفة باسم ثرى القمر، لتكون مادة البناء.

تم إلقاء هذه المحادثة في حدث TEDx باستخدام صيغة مؤتمر TED، ولكن بتنظيمٍ مستقل من قبل المجتمع المحلي. لمعرفة المزيد من خلال: http://ted.com/tedx

لا بدّ وأنّي كنت في الثانية عشرة من عمري

عندما اصطحبني والدي إلى معرضٍ عن الفضاء

غير بعيدٍ من هنا، في بروكسل

كان ذلك سنة 1988 كما أعتقد
أي في نهاية الحرب الباردة

كان هناك شيءٌ من المنافسة
بين الأميركيين والرّوس

مما جعلهم يحضرون بعض القطع إلى ذلك المعرض

أحضرت "ناسا" مكوكاً فضائياً كبيراً متفجراً

ولكنّ الرّوس أحضروا محطة فضاء حقيقية

في الواقع كان ذلك النموذج التدريبي،
يمكن الولوج داخله وتفحّصه كليّاً

لقد كان مركبةً حقيقية

حيث كانت فيها الأزرار والأسلاك

ومكان تناول روّاد الفضاء طعامهم،
ومكان قيامهم بمهامهم

وأوّل شيءٍ قمت به عندما عدْت للبيت
هو رسم مركباتٍ فضائيّة

لم تكنْ مركباتٍ من الخيال العلميّ

أبداً

بل كانت مخططاتٍ تقنيةً في الواقع

كانت مخططات مقطعية لما يصنع منه الهيكل

ومواضع الأسلاك والبراغي

لذلك، ولحسن الحظّ

لم أصبح مهندس فضاء بل مهندساً معمارياً

وبالتالي، هذه بعض المشاريع
التي شاركت فيها

خلال العقد ونصف العقد الماضيين

هذه المشاريع كلّها مختلفة،
أشكال متباينة تماماً

ولأنها مبنية في بيئاتٍ مختلفة

فكلّ منها له عقباته المختلفة

ولذلك أعتقد أنّ التصميم يصبح ممتعًا حقاً

عندما تواجهك عقباتٌ قاسية

والآن، توجد هذه المشاريع
في مختلف أنحاء العالم، صحيح؟

منذ بضع سنين، لم تكن هذه الخريطة مناسبةً
كفاية، فقد كانت صغيرةً جداً

اضطررنا لإضافة هذه الخريطة
لأنّه علينا القيام بمشروعٍ

على القمر لصالح وكالة الفضاء الأوربية

طلبوا منا وضع تصاميم لمساكن على القمر

ومساكن أخرى على المريخ بالتعاون مع "ناسا"

المنافسة في النظر إلى مساكن على المريخ

عندما يذهب المرء لمكانٍ آخر كمهندس عمارة

ويحاول تصميم شيءٍ ما

فإنه ينظر إلى نمط العمارة المحلية
العمارة الموجودة هناك سابقاً

ولكن على القمر هذا شيءٌ مستحيل طبعاً

لأنه لا يوجد على القمر إلا هذا:
فقط بعثات أبولو

لم أكن قد خُلِقْت عندما ذهبوا هناك آخر مرة

ولم يمضوا هناك سوى ثلاثة أيام تقريباً

بالنسبة لي الأمر أشبه برحلة تخييم طويلة،
أليس الأمر كذلك؟

ولكنها رحلة باهظة التكاليف جداً

الأمر المعقّد،

عندما تنوي البناء على كوكبٍ آخر
أو على القمر،

هو كيف تنقل موادك إلى هناك

بادئ ذي بدء، يكلّف نقل كيلوجرام واحد

على سبيل المثال، إلى سطح القمر،

حوالي 200000 مئتي ألف دولار

وهذا مكلفٌ جداً

لذلك يجب أنْ تكون مواد البناء خفيفةً جداً

ثانياً: المساحة. المساحة المتوفرة محدودة

فهذا صاروخ النقل "أريان 5"

المساحة المتوفرة فيه هي حوالي
أربعة أمتار ونصف X سبعة أمتار

وهي ليست بالمساحة الكبيرة

لذلك، يجب أن يكون البناء نظاماً عمرانياً

مضغوطاً أو قابلاً للضغط وخفيفاً

أعتقد أنه بحوزتي واحد هنا

إنّه مضغوط جداً وخفيف جداً أيضاً

في الواقع، قمت بصنع هذا النموذج مسبقاً

ولكن فيه مشكلة

إذْ أنّ المواد القابلة للنفخ ضعيفةٌ جداً

وتحتاج للحماية

خصوصاً عند الذهاب إلى بيئةٍ قاسية كالقمر

لننظر إلى الأمر من هذه الناحية

قد يصل الفرق الحراري في قاعدة على القمر
إلى 200 درجة

قد تكون درجة الحرارة في إحدى جهات
القاعدة 100 درجة مئوية

وتكون في الجهة الأخرى - 100 درجة مئوية

يحتاج المرء لحماية نفسه من هذه الفروقات

كما أنّ القمر لا يمتلك أيّ حقول مغناطيسية

مما يعني أنّ أي إشعاع:

الإشعاع الشمسي أو الإشعاع الكوني
سيصيب سطح القاعدة

يحتاج المرء لحماية نفسه من ذلك أيضاً

وحماية روّاد الفضاء من ذلك

والآن ثالثاً ولكن ليس آخراً

لا يمتلك القمر غلافاً جويّاً

مما يعني أنّ أية نيازك تتجه نحوه

لن تحترق وستضرب سطح القمر

لذا يعجّ القمر بما يشبه
الفوهات البركانية

أيضاً يجب حماية روّاد الفضاء من هذا الخطر

إذاً، ما نوع البنية التي نحتاجها؟

في الواقع أفضل شيء هو "الكهف"
لأنّ للكهف كتلة كبيرة

ونحن بحاجةٍ للكتلة لحماية أنفسنا
من درجات الحرارة

ومن الإشعاعات ومن النيازك

لهذه الأسباب وجدنا الحلّ التالي

لدينا، كما ترون، الجزء الأزرق

وهو جزء قابل للنفخ يصلح كقاعدة على القمر

يوفر مساحةً كافية للمعيشة
ومساحةً كافية للمختبر

وتجدون أسطوانةً ملحقةً به

تحوي الهياكل الداعمة فيها

مواد دعم الحياة وكذلك الحاجز الهوائي

وأعلى ذلك كله لدينا بنية قببية الشكل

تلك البنية، التي تحمينا، ذات كتلة عظيمة

من أين نحصل على هذه المواد؟

هل سنحضر الخرسانة والإسمنت
من الأرض إلى القمر؟

حسناً، بالطبع لا، لأنها ثقيلة جداً
ومكلفةٌ جداً أيضاً

سنستخدم مواداً محليةً من القمر

المواد المحلية نستخدمها على الأرض أيضاً

أينما نبني، وفي أي دولةٍ نبني

نبحث دائماً: ما هي المواد المتوفرة هنا؟

المشكلة على القمر هي:
ما المواد المحلية المتوفرة؟

حسناً، لا يوجد الكثير،
في الواقع توجد مادةٌ واحدة

هي: "غبار القمر"

أو اسمها الفاخر أوالعلمي:
"الهشيم" أو "ثرى القمر"

الشيء الجيد أنها موجودة في كلّ مكان، صحيح؟

فهي تغطي سطح القمر

يوجد حوالي 20 سم إلى عدة أمتار في كل مكان

ولكن كيف سنستخدمها في البناء؟

حسناً، سنستخدم طابعة ثلاثية الأبعاد

متى ما سألت أحداً منكم:
ما هي الطابعة ثلاثية الأبعاد

فعلى الأغلب سيفكّر بشيء بهذا الحجم

وأنها تطبع أشياء بهذا الحجم تقريباً

طبعاً، لن نأخذ طابعةً ثلاثية الأبعاد
هائلة الحجم إلى القمر

لنطبع قاعدة أو محطةً على القمر

بل سأستخدم وسيلة أصغر بكثير،
كهذه الموجودة هنا

هذه وسيلة صغيرة،
مركبة روبوتية ذات مجرفة صغيرة

تجلب الهشيم "الثرى" إلى القبة

وتضع طبقةً رقيقةً من الهشيم

فيقوم الروبوت بتجميدها طبقةً بعد طبقة

حتى تشكّل القاعدة كاملةً بعد عدّة شهور

ربما أنّكم لاحظتم

أنّ ما نطبعه هو بنيةٌ خاصّة جداً

لديّ مثالٌ صغير هنا

هذا ما نسميه "بنية رغوية مغلقة الخلايا"

تبدو طبيعية جداً

السبب الذي يجعلنا نستخدم هذا
كجزءٍ من تلك البنية الصدفية

هو أننا نحتاج لتصليب أجزاء معيّنة فقط

مما يعني أن نجلب من الأرض مواد رابطة أقل

وبذلك تصبح أخفّ بكثير

في الواقع هذا ليس فقط،

لنقل، مجرد فن عمارة على الورق، صحيح؟

أردنا المضي قدماً واختبار ذلك،
فتوجهنا إلى إيطاليا مع هذه الشركة

وحاولنا طباعة نموذج بالحجم الطبيعي

طبعاً لم نستخدم غبار القمر لعدم توفر

الكثير من غبار القمر لطباعة هذا النموذج

لقد استخدمنا شيئاً مماثلاً لغبار القمر

وهو غبار يتمتع كيميائياً بتماسك
يشبه تماسك غبار القمر

وطبعنا النموذج به طبقةً بعد طبقة

ربما تلاحظون أن الكتلة التي طبعناها هنا

تبلغ حوالي طنّ ونصف طنّ وزناً

وذات بنية أسمك بكثير مما في يدي هنا

حسناً، هذا لأنّني صممت هذه للقمر

الذي تبلغ جاذبيته سدس جاذبية الأرض

وهذا النموذج هنا، طبعاً، مطبوع على الأرض

لذلك سماكته أكبر بكثير

طريقة تصميم شيء ما ومن ثمّ تغطيته

بقبّةٍ حماية، قمنا بذلك أيضاً
في مشروع المرّيخ

تشاهدون هنا ثلاث قبابٍ، وترون الطابعات

تطبع هياكل هذه القباب

الآن، يوجد اختلافٌ كبير بين المرّيخ والقمر

دعوني أشرح ذلك.

يبين هذا المخطط، حسب المقياس،
حجم الأرض والقمر

والمسافة الحقيقية، حوالي أربعمائة ألف كم

وإذا ذهبنا إلى المرّيخ:

المسافة من المرّيخ إلى الأرض،
هذه الصورة التقطتها مركبة

"كيوريوسيتي" التي تدور على المرّيخ،
وهي تعكس صورة الأرض

تستطيعون رؤية تلك البقعة الصغيرة هناك:
تلك هي الأرض

وتبعد أربعة ملايين كيلو متر.

المشكلة المتعلّقة بهذه المسافة هي أنها

تساوي ألف مرّة المسافة بين الأرض والقمر،
وهي مسافة كبيرة جداً

ولكن لا يوجد اتصال راديوي مباشر

مع عربة "كيوريوستي"، على سبيل المثال

لذا لا يمكنني تشغيلها عن بعد من الأرض

لا يمكنني القول:
"تحركي لليسار يا عربة المرّيخ"

لأنّ تلك الإشارة تستغرق
عشرين دقيقة للوصول إلى المريخ

ثم تتحرك العربة باتجاه اليسار

ثم يستغرق الأمر عشرين دقيقة أخرى

لتبلغني:
"أوه حسناً، لقد تحركت باتجاه اليسار"

لذلك، على المواد والعربات والروبوتات

أنْ تعمل بشكلٍ مستقل

والمشكلة الثانية المتعلقة بها
هي أنّ البعثات إلى المريخ بالغة الخطورة

لم نرها إلا منذ بضعة أسابيع خلت

ماذا لو لم يصل نصف البعثة إلى المريخ،
ماذا نفعل عندها؟

فبدل أن نصنع عربة أو عربتين فقط،
كما فعلنا على القمر

سنصنع مئات العربات

إنها كجبل النمل الأبيض

سأبعد نصف مستعمرة النمل الأبيض

ستكون مع ذلك قادرة على بناء الجبل

قد يستغرق الأمر وقتاً أطول بقليل

نفس الأمر هنا:
إذا لم تصل نصف عرباتنا أو معداتنا

حسناً، سيستغرق الأمر وقتاً أطول،
ولكن يكون بمقدورنا القيام بالأمر

لدينا هنا ثلاثة أنواع من الروبوتات

في الخلف، ترون الحفار،
وهو جيّد في حفر الثرى

ثم لدينا الناقلات

وهي ممتازة في نقل الثرى وجلبه إلى الهيكل

والفئة الأخيرة

تلك الآلات الصغيرة ذات الأرجل الدقيقة

ما تقوم به هو أنها تجلس على طبقة من الثرى

وتعرضها للموجات المكروية

وتبني تلك البنية المقببة طبقةً بعد طبقة

لقد أردنا تجريب تلك الآلة أيضاً

لذلك عقدنا ورشةً واخترعنا

سربنا الخاص من الروبوتات

ها نحن ذا...

بنينا عشرة من هذه...
هي سرب صغير

وأخذنا ستة أطنان من الرمل،
وجربنا مقدرة هذه الروبوتات الصغيرة

فعلياً على تقليب التراب
"تراب أرضي في حالتنا هذه"

لم يتم تشغيلها عن بعد، صحيح؟

لم يطلب منها أي شخص
التوجّه يميناً أو يساراً

أو يعطها مساراً مخططًا مسبقاً

لا، أعطيت مهمةً فقط وهي:
نقل التراب من هذه المنطقة إلى تلك

وحال وجود عقبة، صخرة مثلاً

يجب عليها تخطي العقبة ذاتياً،
وإذا تواجهت مع روبوت آخر

ستكون قادرة على اتخاذ القرارات المناسبة

أو حتى لو سقط نصفها، أو فرغت مدخراتها

يكون بمقدورها مع ذلك إنهاء وتنفيذ مهمتها

الآن، لقد تكلمت عن حالة الوفرة

لكن ذلك لم يكن فقط بالنسبة للروبوتات،
بل كان بالنسبة للمسكن أيضاً

ففي مشروع المريخ،
قررنا عمل ثلاث قباب

بحيث إن لم تصل إحداها،
تستطيع الاثنتان الأخريتان تشكيل قاعدة

وكان ذلك لأنّ كل قبة من القباب

لها نظام دعم حياة موجود في أرضيتها

بحيث تستطيع العمل بشكلٍ مستقل

وفي هذا المشروع أيضاً فكرنا أبعد قليلاً:

"كيف سيعيش رائد الفضاء في تلك القاعدة؟"

من جديد، انظروا إلى الأسبقيات

هذه هي محطة الفضاء العالمية

لا أعرف بشأنكم، ولكني لا أحبذ العيش

في ذلك الفضاء لستة أشهر من السنة

إنه فعلاً العيش داخل آلة.

حسناً، ربما يقدم الخيال العلمي دلائل أفضل
صحيح، في فيلم "القمر"

غالباً ما نشاهد في الخيال العلمي
مساحاتٍ سريرية أنيقة جداً

والكثير من الممرات أيضاً

في الخيال العلمي، ممرات كثيرة،
طوال الوقت

وكوننا نعرف ما نعرف الآن

فإن مالا يتوفر لنا في الفضاء هو المساحة

إذاً، قد لا يكون مثالاً جيداً أيضاً

ولكن أعتقد أنّ هذا مثال جيد

هذه هي قاعدة هالي السادسة:
البعثة البريطانية للقطب الجنوبي

هي القاعدة البريطانية في القطب الجنوبي

الممتع هنا هو أنّ القاعدة
تقع في مناخٍ قاسٍ جداً

خاصّةً في فصل الشتاء

والقاعدة فوق كلّ هذا معزولةٌ جداً

في الواقع لا يمكن إخلاء العلماء
من قاعدة هالي السادسة

خلال أشهر الشتاء

إخلاء محطة الفضاء الدولية أسهل بكثير

من إخلاء قاعدة هالي السادسة

لذلك، ذهبنا وتحدثنا مع الناس هناك

حسناً، ليس هناك، بل من كان منهم في لندن

والذين مكثوا هناك سابقاً

وتناقشنا مطوّلاً معهم بهذا الخصوص

استنتجنا الكثير،
كان من الأشياء التي ذكروها مراراً

"حسناً، كما تعلمون،
تخيلوا أننا نعيش ونعمل هناك أيضاً

إذاً، نحن نعيش ونعمل في نفس المكان،
كما لو أنك تعيش في مكتبك الخاص

كيف ينجح ذلك؟

كما قالوا بأنهم افتقدوا الأشياء الملموسة

"الملموسة": ماذا يعني ذلك؟

قالوا لنا: "انظروا إلى ما كنا نقوم به"

"لقد بنينا... أخذنا بعض الصناديق،

بعض صناديق التغليف الموجودة
حولنا على الأرض

وضعنا بعض الخشب الرقائقي على الجدران

ووضعنا بعض الحبال حوله
وبنينا هذا الشيء

وهكذا، بدا المكان شبيهاً بالمنزل،
وأصبح المكان ملموساً

لم يستخدموا كلمة "ملموساً" فقط
مع السطوح الخشبية فحسب

بل قالوا أيضاً: "نحن نزرع الخسّ
الخاص بنا الآن

لأنّ كل الطعام الذي نحصل عليه كثير:
يكون مجمداً أو معلباً

ولكن ما نفتقده هو الأشياء المقرمشة
أو الأشياء الملموسة"

لذلك وضعنا هذه الأفكار في التصميم
الداخلي لقاعدتنا، كما تعلمون

لم لا يكون لدينا أرضية خشبية
في قاعدتنا على المريخ؟

قد لا تكون هذه ألواحاً خشبية

ربما تكون طبقة رقيقة من الفينير
فوق ألواحٍ من ألياف الكربون

ولم لا نزرع بعض الخضار؟

لن تكون قواعد المريخ هذه قادرة
على الاكتفاء الذاتي غذائياً

ولكن يمكن للمرء زراعة بعض المنتجات
للحصول على الخس المقرمش بين الفينة والأخرى

النوافذ، مهمةٌ جداً

هذه قبة، المكان الأكثر شيوعاً
في محطة الفضاء الدولية

صممت عام 1987 ورُكّبت عام 2010

لماذا استغرق الأمر 23 سنةً؟

لم يكن الأمر بسبب الصعوبات الفنية، أبداً

كان السبب الرئيسي، من وجهة نظر هندسية فنية

أنها ليست ضرورية

ولكن من وجهة نظر إنسانية
كانت أفضل مكان في محطة الفضاء

وهكذا، تبنينا هذه الفكرة بجدية
ونفذناها في قاعدتنا على القمر

فكان لدينا كوة في السقف
تتيح مرورالضوء الطبيعي إلى الداخل

وأخذنا الفكرة إلى قاعدتنا على المريخ
وهنا في مختبر الفضاء

لم لا يكون لدينا بعض ضوء النهار
الطبيعي من المريخ؟

ربما تفكرون، بطريقة ما، أن هذا محض جنون

لماذا تنخرط في الفضاء وأنت مهندس معماري

هل لأنه مجال تقني؟

في الواقع، أنا مقتنعٌ حقاً

أنه، من وجهة نظر إبداعية أو تصميمية،

يمكنك حلّ المشاكل الصعبة والمعقدة حقاً

وأشعر فعلاً أنّ هناك مكانٌ
للتصميم وفن العمارة

في المشاريع السكنية عبر الكواكب

شكراً لكم

(تصفيق)