محمد مهدی اشرفیان

در این طرح پژوهشی، با الهام‌گیری از ساختار شبکه ری-انترنت دو بعدی، فراماده‌ای سه بعدی به منظور جذب انرژی ناشی از فرود نرم و سخت محموله‌های فضایی، توسعه داده خواهد شد. فناوری فضایی به عنوان یکی از اولویت‌های سطح "الف" در سند نقشه جامع علمی کشور مطرح شده است. به علاوه، به موجب سند سیاست‌ها و برنامه‌های کلان فضایی کشور مصوب 1401، ارسال محموله‌های فضایی به عنوان یکی از اهداف کلان صنعت فضایی کشور در نظر گرفته شده است. ارسال محموله‌های فضایی -به خصوص محموله‌های زیستی- مستلزم طراحی دقیق سازوکارهایی برای فرود ایمن در محل ماموریت و سپس بازگشت به پایگاه/سایت فرود است. فرود و بازگشت محموله فضایی می‌تواند روی طیف وسیعی از بسترهای نرم و سخت شامل خاک رس، سنگ ریزه، ماسه‌ای و حتی سطح آب به وقوع بپیوندد. در طی این فرآیند، انرژی بسیار زیادی باید جذب/تلف شود. لازم به ذکر است که به هنگام بازگشت به وسیله فضایی سرنشین دار، باید سرعت آن از حدود 18000 مایل بر ساعت به سرعتی در حد چند فوت بر ثانیه کاهش پیدا کند. از این رو، استفاده از روش‌های مختلفی برای کاستن از انرژی برخورد به هنگام فرود/بازگشت محموله‌های فضایی، کاملاً ضروری به نظر می‌رسد. در دهه‌های گذشته، استفاده از سازوکارهایی هم‌چون کیسه‌های هوا، پاراشوت و رترو‌ راکت‌ها به منظور فرود/بازگشت ایمن محموله‌های فضایی کاملاً رایج بوده است. در کنار این تجهیزات که کنشگری فعال در جذب انرژی دارند، استفاده از سیستم های کنش‌پذیر (passive) مانند مواد جاذب انرژی و سازه‌ها/فوم‌های تخریب‌شونده نیز به منظور افزایش ضریب ایمنی فرود/بازگشت محموله، مورد توجه بوده است. نمونه‌های رایج این سازه‌ها شامل هانی‌کامب‌ها و فوم‌ها هستند که وظیفه دارند شتاب انتقال یافته به بخش‌های حیاتی محموله را کاهش دهند. یکی از جدیدترین سازوکارهای کنش‌پذیر برای جذب انرژی‌های ناشی از برخورد، استفاده از فرامواد است. فراماده به گونه‌ای طراحی می‌شود که در عین داشتن وزن کم -که الزام اصلی در طراحی وسایل هوافضایی است- بتواند بیش‌ترین مقدار انرژی را به هنگام وقوع برخورد، جذب/تلف نماید. خوشبختانه، پیشرفت‌های سالیان اخیر در زمینه روش‌های ساخت افزایشی هم‌چون پرینت سه و چهار بعدی، امکان تولید فرامواد فلزی، پلیمری، سرامیکی و هیبریدی را فراهم نموده است. امروزه، طراحی فرامواد سبک قابل بازیافت، با قابلیت تغییر شکل و جذب انرژی بسیار بالا، به عنوان یکی از فناوری‌های واقع در مرزهای دانش مطرح است.