لن تكون عودة الولايات المتحدة إلى القمر من خلال برنامج أرتميس التابع لناسا مجرد نزهة في الحديقة. وبدلاً من ذلك، ستكون الرحلة محفوفة بالمخاطر إلى موقع قمري يمثل واحدة من أكثر البيئات تطرفًا في النظام الشمسي.
بالنسبة لرواد فضاء برنامج أرتميس، سيتطلب المشي على القمر طرقًا جديدة للتفكير وأحدث التقنيات والأساليب المبتكرة لتحسين تصميم الأحذية والبدلات الفضائية.
كانت رحلات برنامج أبولو إلى القمر قبل 50 عامًا كلها إلى المناطق الاستوائية المعتدلة من سطح القمر، حيث وصلت أبرد درجات الحرارة إلى -9 درجات فهرنهايت (-23 درجة مئوية).
في المقابل، تم تصميم مهمات أرتميس لنقل رواد الفضاء إلى المناطق القطبية القصوى للقمر، حيث يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى -369 درجة فهرنهايت (-223 درجة مئوية). إن معدات عصر أبولو المصممة للإقامات قصيرة المدى في منطقة معتدلة لن تكون كافية للإقامات الطويلة في هذه المنطقة الجديدة الأكثر عدائية.
في جامعة داكوتا الشمالية نركز على الميكانيكا الحيوية، ودراسة الحركة البشرية. يستكشف بحثنا تأثيرات البيئات القاسية على أنماط حركة الإنسان ومشيته، ويجري مختبرنا أبحاثًا نأمل أن تساعد رواد الفضاء يومًا ما على استكشاف القمر مع حماية أجسادهم.
أحذية جديدة للقمر
من بين جميع المعدات التي يحتاجها رواد الفضاء لاستكشاف القمر، فإن إحدى القطع الأكثر أهمية هي الأحذية التي سيستخدمونها في الأنشطة خارج المركبة – عندما يخرجون من مركبتهم الفضائية ويقفزون عبر المناظر الطبيعية للقمر. يجب أن تتحمل هذه الأحذية الظروف البيئية القاسية التي يتميز بها القطب الجنوبي للقمر.
نظرًا لأن القطبين القمريين أكثر برودة بكثير من المناطق القمرية الأخرى، فسوف تحتاج الأحذية إلى الاحتفاظ بالحرارة بشكل فعال. يستخدم الإصدار الحالي من الحذاء القمري لوحة حرارية صلبة، والتي يتم دمجها عادةً في نعل الحذاء. اللوحة صلبة ولا تنحني أو تنثني. لم يتم استخدام هذه اللوحات خلال بعثات أبولو السابقة.
في حين أنه من الضروري الحفاظ على دفء أقدام رواد الفضاء، فإن هذه الإضافة إلى الحذاء تمنع الحذاء من الانثناء. يقيد النعل الصلب الحركة الطبيعية للقدم، وتحديدًا المفصل عند إصبع القدم الكبير، والذي يسمى المفصل المشطي السلامي، أو MTP. ينحني مفصل MTP وينثني لتسهيل المشي الطبيعي وأنماط المشي.
آلية الرافعة
أثناء المشي، يسمح مفصل MTP لإصبع قدمك الكبير بالتمدد للأمام. يؤدي تمديد إصبع القدم الكبير إلى تشغيل آلية في القدم تعمل على تحويل قدم الهبوط المرنة إلى قدم دفع متعرجة عندما تكون على وشك الدفع للأمام للخطوة. تسمح هذه الآلية للقدم بأن تصبح صلبة وتدعم وزن جسمك خلال خطوتك. يطلق علماء الحركة على هذه الآلية اسم آلية الرافعة.
لم تتم دراسة آلية الرافعة جيدًا، خاصة في ظل الجاذبية القمرية. إذا كانت هذه الآلية حيوية للتجول على القمر، فقد تكون هناك مشكلة في أن الأحذية تمنع قدم رائد الفضاء من الانحناء.
هناك ملايين التفاصيل الصغيرة التي يجب أن تسير بشكل صحيح حتى تنجح مهمة القمر – مقدار المرونة في نعل الأحذية التي يستخدمها المستكشفون هو مجرد عامل يمكن أن يؤثر في النهاية على صحتهم على القمر.
في حين أن رائد الفضاء يجب أن يكون بخير على المدى القصير – أيام أو أسابيع – بمجرد بقاء رواد الفضاء على القمر لعدة أشهر، فقد يصابون بإصابة في القدم قد تؤثر على أجزاء أخرى من الجسم.
يحب علماء الحركة فحص جسم الإنسان كسلسلة حركية. وهذا يعني أنه إذا آذيت جزءًا من الجزء السفلي من جسمك، فإن الجزء العلوي من جسمك يتحمل العديد من وظائفه. المشكلة التي تبدأ في القدم قد تؤثر على طريقة مشي الشخص ووقوفه، مما يسبب المزيد من الإصابة في السلسلة الحركية، من خلال آليات تعويضية.
لذلك، تصف السلسلة الحركية كيف يمكن لإصابة في الجزء السفلي من الجسم أن تسبب إصابة مزمنة في عدة مفاصل أخرى في أعلى الجسم.
وبينما تعمل وكالة ناسا على إرسال رواد فضاء إلى القمر، سيحتاج الباحثون إلى معرفة المزيد عن المشية على سطح القمر لفهم كيفية تفاعل القدم أثناء التحرك تحت الجاذبية القمرية. ما يتعلمونه سوف يساعد المصممين بينما يواصلون تحسين تصميمات بدلات الفضاء.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: جيسي رودس، جامعة داكوتا الشمالية وريبيكا رودس, جامعة داكوتا الشمالية
اقرأ المزيد:
جيسي رودس يتلقى تمويلًا من وكالة ناسا.
لا تعمل ريبيكا رودس لدى أي شركة أو مؤسسة أو تتشاور أو تمتلك أسهمًا فيها أو تتلقى تمويلًا منها قد تستفيد من هذه المقالة، ولم تكشف عن أي انتماءات ذات صلة بعد تعيينها الأكاديمي.