طلبة «خليفة للعلوم والتكنولوجيا» يبتكرون قمراً صناعياً بحجم علبة الصودا

شارك فريق من طلبة جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا والبحوث بولاية تكساس في الولايات المتحدة الأميركية في يونيو الماضي، باسم الإمارات في مسابقة عالمية سنوية تنظمها الجمعية الأميركية للملاحة الفلكية، والمعهد الأميركي للملاحة الجوية الفضائية باختراعهم قمراً صناعياً بحجم علبة الصودا، استغرق صنعه خمسة أشهر. ورغم أنهم لم يحققوا النجاح المرجو في المسابقة، إلا أن المشاركة أكسبتهم الكثير من المعارف والخبرات. غدير عبد المجيد (أبوظبي) - «CANSAT»، هو اسم المسابقة، التي شارك بها فريق من طلبة جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا، والتي أقيمت في ولاية تكساس الأميركية مؤخراً. ويعني اسم المسابقة بالعربية «قمر صناعي بحجم علبة الصودا»، وهو بالتحديد ما قام بصناعته الفريق المكون من 10 طلاب وطالبات يدرسون تخصصات هندسية مختلفة تضم الهندسة الميكانيكية والإلكترونية وهندسة الطيران والاتصالات، ونافسوا به 35 فريقاً من مختلف جامعات العالم، وفازوا بالمرتبة 22، ويضم الفريق كلاً من: أحمد الكتبي، وإلياس فرحات، ومحمد البلوشي، وسيد جوهار، وعلي الخوري، ويوسف المرسي، وعمر الحسين، وأمينة بلقادي، وحازم الجبرا، وسارة باوزير. موضوع جديد عن هذه المسابقة التي يشارك بها طلبة من الإمارات للمرة الأولى، يقول رئيس الفريق طالب الهندسة الميكانيكية أحمد الكتبي «رغبنا بالمشاركة بمسابقة «كان سات» الأميركية؛ لأنها تطرح موضوعاً جديداً، ونحن نود أن نخوض غمار التحدي والمنافسة فيه ونتعلم من خلاله الشيء الكثير؛ ولأن المشاركة تتطلب مجموعة من الطلبة من تخصصات هندسية مختلفة عملنا كفريق، وتعاوناً لنكمل بعضنا البعض كل في مجال تخصصه ودراسته»، مشيراً إلى أن الفريق سافر إلى الولايات المتحدة للمشاركة في المسابقة بدعم من شركتي الياه سات ومبادلة. وحول طبيعة الجهاز الذي طلب منهم صناعته والمواصفات المطلوبة فيه، يشرح الكتبي «طلب منا تصميم قمر صناعي صغير أسطواني الشكل لا يتعدى قطره الـ15 سم وطوله الـ22 سم، وتصميم محطة أرضية تكون متصلة بجهاز الكان سات (القمر الصناعي)، ومن ثم يوضع هذا الجهاز في صاروخ مقدم من منظمي المسابقة، ويطلق الصاروخ إلى ارتفاع 620 متراً بعد ذلك يخرج الجهاز من الصاروخ، ويبدأ بإرسال المعلومات إلى المحطة الأرضية، بحيث يرسل معلومات كثيرة مثل الارتفاع ودرجة الحرارة والضغط الجوي وسرعة الهبوط والإحداثيات عبر نظام تحديد المواقع العالمي، ويتم تحليل البيانات في المحطة الأرضية، ورسم رسومات بيانية بناء على البيانات المستلمة من الجهاز». ويضيف «يجب أن يهبط جهاز الـ»كان سات» بسرعة 10 أمتار في الثانية عند خروجه من الصاروخ، وعند ارتفاع 200 متر يجب أن تقل السرعة إلى 5 أمتار في الثانية، وعند ارتفاع 91 متر ينفصل الجهاز إلى جزأين يهبط كل منهما بسرعة 5 أمتار في الثانية، ويتمثل التحدي الأهم في هذه المرحلة بوضع بيضة دجاجة داخل أحد الجزأين التي يجب حمايتها عند الارتطام بالأرض، بحيث لا تنكسر البيضة عند الهبوط، ويتم قياس قوة التصادم مع الأرض، في الوقت نفسه يتم تسجيل البيانات في بطاقة ذاكرة للاحتياط في حالة انقطاع الاتصال بين الجهاز والمحطة الأرضية». ويشارك الطالب إلياس فرحات زميله الكتبي الحديث عن مراحل العمل بالمشروع بوصفه نائباً لرئيس الفريق. فيقول «بدأنا بأهم مرحلة وهي مرحلة تكوين الفريق، ومن خلال تحديد متطلبات المسابقة عرفنا التخصصات الهندسية التي ستساعدنا في نجاح المشروع، وبعد تكوين الفريق بدأنا بتحديد المتطلبات بشكل دقيق للوقوف على تفاصيل الجهاز المراد صناعته ووظائفه القيود التي تحد من الإتيان بها، ومن ثم شرعنا بمرحلة البحث عن طريقة صناعة الجهاز والمواد والأدوات التي يحتاج إليها، وقد استغرقت العملية منا الكثير من الوقت لكون الأفكار جديدة كليا علينا». صعوبات الإنجاز عن الصعوبات التي لازمت كل مرحلة من مراحل إنجاز التصميم، يقول فرحات «بدأت الصعوبات تواجهنا في مرحلة تحديد المواد المستخدمة في بناء الجهاز، حيث اشترط ألا يزيد وزنه على 750 جراماً، ومن الصعوبات التي واجهتنا في مرحلة تحديد المواد المستخدمة أيضاً تحديد الحساسات الإلكترونية المطلوبة لتنفيذ الوظائف دون أن تتعدى القيود، ومن هذه القيود المفروضة على المكونات الإلكترونية أنه يجب ألا تزيد الطاقة الكهربائية المستخدمة لتشغيلها عن 6 فولت، مما يحد من الخيارات الممكن استخدامها في المشروع». ويضيف «في المرحلة التالية قسمنا المشكلات التي واجهتنا إلى مشكلات صغيرة فرعية لنتمكن من حلها وصولاً لحل المشاكل الكبيرة، بعدها بدأنا بتصميم هيكل الجهاز ليناسب الحجم والوزن المطلوبين، وهنا واجهنا صعوبة في تصميم هيكل الجهاز بحجمه الصغير ليكون متماسك بما فيه الكفاية». ويتابع «تحد آخر واجهنا في تصميم ميكانيكية الانفصال لوجوب تماسك الجزأين بشكل قوي قبل الانفصال، واحتجنا إلى وقت طويل لتصميم نظام حماية البيضة لصغر حجمه وانخفاض وزنه». ويفيد فرحات بأن عدم توافر القطع الإلكترونية المكونة للجهاز في الأسواق المحلية أخر العمل لحين وصولها من خارج الدولة، وعند تصميم الحلول للمشاكل الفرعية والاتجاه نحو تركيبها في جهاز واحد لتجربة الجهاز كنظام كامل برزت مشكلات في عدم تمكن بعضها من العمل في إطار النظام ككل، مما اضطرهم إلى تغيير تصميم بعض الأجزاء، ومن ثم بناء النسخة الأولية من الجهاز للتعرف على كل المشاكل وحلها قبل بناء النسخة النهائية لتجربتها، ومن ثم بناء النسخة النهائية وتجربتها. ويذكر الكتبي بعض المواد والأدوات التي استخدمها الفريق في بناء الجهاز، والتي تمثلت في مواد جاهزة من السوق كالمسامير والبراغي وأعمدة هيكل الجهاز التي قاموا بعد شرائها وتعديلها لتتناسب مع الجهاز، وكذلك بعض المكونات الإلكترونية التي تم توصيلها بالدوائر الكهربائية، بالإضافة إلى برمجة النظام من خلال برمجة المعالج للتحكم في الجهاز كلياً. وقام الفريق بصناعة قطع الألياف الكربونية بأيديهم في معمل الجامعة، وذلك لارتفاع سعرها في السوق. ويلفت الكتبي إلى أن عملية بناء فريق جامعة خليفة لجهاز الكان سات استغرقت قرابة 5 شهور، وبتكلفة لم تتجاوز الألف دولار وفق ما هو محدد في شروط تكفلت بها الجامعة. خيبة أمل يوم المسابقة لم يخل من المفاجآت حيث أصيب الطلبة بخيبة أمل؛ وذلك لأنه في يوم إطلاق جهاز فريق جامعة خليفة اكتشفوا احتراق المعالج الرئيس فيه، ما اضطرهم إلى تغيير النظام والدوائر الكهربائية لعدم توافر معالج بديل من النوع نفسه، ونظرا لضيق الوقت لم يتمكنوا من إنهاء النظام بشكل كامل قبل موعد الإطلاق، لكن ذلك لا يلغي سعادتهم بمشاركتهم في مسابقة عالمية على هذا المستوى أشرفت عليها شركات كبرى منها الوكالة الأميركية للملاحة الفضائية والفضاء «ناسا»، وجنوا منها الكثير من الخبرات والمعارف. روح الفريق الواحد، والتعاون غير المحدود، وتوزيع المهام بذكاء تمثل بشكل فعلي في فريق طلبة جامعة خليفة المشارك في المسابقة، إلى ذلك، يقول فرحات «تم تقسيم الفريق إلى فريقين فرعيين الفريق الأول هو الفريق الميكانيكي الذي اهتم ببناء الهيكل وتصميم نظام حماية البيضة وتصميم ميكانيكية الانفصال، بالإضافة إلى تصميم نظام الهبوط للتحكم في السرعات، أما الفريق الثاني فكان يهتم بالعمل على الدوائر الكهربائية وتوصيل الحساسات وبرمجتها من خلال المعالج، وتابع اتصال الجهاز بالمحطة الأرضية وبرمجة المحطة الأرضية لمعالجة البيانات، فتمت توزيع المهام علينا للعمل بشكل متوازٍ للانتهاء من الجهاز بأسرع وقت، وكان الفريقان على اتصال من خلال تنظيم اجتماع أسبوعي للنظر في التحديثات الحاصلة خلال كل أسبوع». ويلفت الكتبي إلى أن مشاركتهم بالمسابقة فتحت أعينهم على تأسيس فريق قادر على المنافسة في المسابقة في السنوات القادمة خصوصاً بعد اكتساب الخبرة عبر منافسة الفرق القادمة من الجامعات الأخرى، بالإضافة إلى أن المسابقة فتحت المجال أمام الطلبة للإبداع الشخصي من خلال بناء قمر صناعي خاص لا تحده قيود من مسابقة أو غيره، حيث سيعمد الطلبة إلى بناء قمر صناعي أكبر ويؤدي وظائف أكثر.