مختبر دريبر

درس فريق المختبر طرقًا لدمج بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي بهدف خفض التكاليف وتحسين الموثوقية. لا يمكن لأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي العسكرية (INS) الاعتماد كليًا على توافر أقمار GPS الصناعية لتصحيح المسار (وهو أمر ضروري بسبب تراكم الخطأ التدريجي أو "الانحراف")، نظرًا لخطر التشويش أو الحجب المعادي للإشارة. عادةً ما يعني نظام القصور الذاتي الأقل دقة نظامًا أقل تكلفة، ولكنه يتطلب إعادة معايرة الموقع بشكل متكرر من مصدر آخر، مثل GPS. تُصنف الأنظمة التي تدمج GPS مع INS إلى "مترابطة بشكل ضعيف" (قبل عام 1995)، و"مترابطة بشكل محكم" (1996-2002)، و"متكاملة بشكل عميق" (من عام 2002 فصاعدًا)، وذلك اعتمادًا على درجة تكامل المكونات المادية. ^{[ 20 ]} اعتبارًا من عام 2006كان من المتوقع أن تدمج العديد من الاستخدامات العسكرية والمدنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS)، بما في ذلك إمكانية استخدام قذائف المدفعية بنظام متكامل للغاية يمكنه تحمل قوة 20000 جي عند إطلاقها من مدفع. ^{[ 21 ]}

في عام ٢٠١٠، تعاون مختبر دريبر ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مع شريكين آخرين ضمن فريق "القفزة العملاقة التالية" للفوز بمنحة جائزة جوجل القمرية "إكس برايز" لإرسال أول روبوت ممول من القطاع الخاص إلى القمر. وللتأهل للجائزة، كان على الروبوت قطع مسافة ٥٠٠ متر على سطح القمر وإرسال مقاطع فيديو وصور وبيانات أخرى إلى الأرض. وقد طوّر فريقٌ "محاكيًا أرضيًا اصطناعيًا قمريًا ومحاكاةً لانخفاض الجاذبية" لمحاكاة العمليات في بيئة الفضاء، باستخدام خوارزمية التوجيه والملاحة والتحكم الخاصة بمختبر دريبر لمحاكاة انخفاض الجاذبية. ^{[ ٢٢ ] [ ٢٣ ]}

في عام 2012، طوّر مهندسو مختبر دريبر في هيوستن ، تكساس، طريقةً جديدةً لتوجيه محطة الفضاء الدولية ، تُعرف باسم "مناورة الوقود الأمثل"، والتي حققت توفيرًا بنسبة 94% مقارنةً بالأساليب السابقة. تأخذ هذه الخوارزمية في الحسبان جميع العوامل المؤثرة على حركة المحطة، بما في ذلك "موضع محركات الدفع وتأثيرات الجاذبية وعزم الدوران الجيروسكوبي". ^{[ 24 ]}

اعتبارًا من عام 2013على الصعيد الشخصي، كان دريبر يطور بدلة للاستخدام في المدار تعتمد على جيروسكوبات العزم المتحكم به (CMGs) التي تُقاوم حركة أطراف رائد الفضاء للمساعدة في الحد من فقدان العظام والحفاظ على قوة العضلات أثناء الرحلات الفضائية الطويلة. تُسمى هذه البدلة "بدلة التدابير المضادة ذات الاتجاه المتغير" (V2Suit)، وتستخدم جيروسكوبات العزم المتحكم به أيضًا للمساعدة في التوازن وتنسيق الحركة من خلال خلق مقاومة للحركة وإحساس اصطناعي بالانخفاض. يبلغ حجم كل وحدة من وحدات جيروسكوبات العزم المتحكم به حجم علبة أوراق اللعب تقريبًا. الفكرة هي ارتداء هذه البدلة "قبل الهبوط على الأرض أو بشكل دوري خلال مهمة طويلة". ^{[ 25 ]}

في عام ٢٠١٣، كان فريق مشترك من دريبر ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ووكالة ناسا يعمل على تطوير بدلة فضاء مُعززة بوحدات التحكم في الحركة (CMG) لتوسيع القدرات الحالية لبدلة ناسا "المساعدة المُبسطة لإنقاذ رواد الفضاء أثناء السير في الفضاء" (SAFER)، وهي بدلة فضاء مُصممة للإنقاذ الذاتي بالدفع في حال انفصال رائد الفضاء عن المركبة الفضائية عن طريق الخطأ. ستوفر البدلة المُعززة بوحدات التحكم في الحركة قوة معاكسة أفضل من المتاحة حاليًا عند استخدام رواد الفضاء للأدوات في بيئات منخفضة الجاذبية. تتوفر القوة المعاكسة على الأرض من الجاذبية الأرضية، وبدونها، ستؤدي القوة المُطبقة إلى قوة مساوية لها في الاتجاه المعاكس، إما في خط مستقيم أو في دوران. في الفضاء، قد يؤدي ذلك إلى فقدان رائد الفضاء السيطرة. حاليًا، يجب على رواد الفضاء تثبيت أنفسهم على السطح الذي يعملون عليه. ستوفر وحدات التحكم في الحركة بديلاً عن الاتصال الميكانيكي أو قوة الجاذبية. ^{[ ٢٦ ]}

في 29 نوفمبر/تشرين الثاني 2018، اختارت وكالة ناسا مختبر دريبر كمقاول لخدمات الحمولة القمرية التجارية (CLPS) ، ما يؤهله للمنافسة على إيصال حمولات علمية وتقنية إلى القمر لصالح ناسا. ^{[ 27 ]} وقدّم مختبر دريبر رسميًا اقتراحًا لمركبة هبوط قمرية تُسمى أرتميس-7 . ^{[ 28 ] [ 29 ]} وأوضحت الشركة أن الرقم 7 يرمز إلى مهمة الهبوط القمرية السابعة التي سيشارك فيها مختبر دريبر، بعد ست عمليات هبوط على سطح القمر ضمن برنامج أبولو. ^{[ 29 ]} ويستند تصميم المركبة إلى تصميم شركة يابانية تُدعى آي سبيس ، وهي عضو في فريق دريبر في هذا المشروع. ^{[ 30 ]} ومن بين المقاولين الفرعيين في هذا المشروع شركة جنرال أتوميكس ، التي ستتولى تصنيع المركبة، وشركة سبيس فلايت إندستريز ، التي ستتولى ترتيب خدمات إطلاقها. ^{[ 30 ] [ 31 ]} اعتبارًا من سبتمبر 2023، تعمل شركتا دريبر وآيسبيس على تطوير مركبة هبوط قمرية تسمى APEX 1.0 لتوصيل حمولات CLPS إلى القمر في عام 2026. ^{[ 32 ]}

يطوّر باحثو دريبر أنظمة ذكاء اصطناعي لتمكين الأجهزة الروبوتية من التعلّم من أخطائها. يدعم هذا العمل مشروعًا مموّلًا من وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) والمتعلق بنظام القتال المستقبلي للجيش . ستُمكّن هذه القدرة الروبوتات ذاتية القيادة، أثناء تعرضها لإطلاق النار، من إدراك خطورة الطريق وإيجاد مسار أكثر أمانًا، أو تحديد مستوى الوقود وحالة الأضرار. ( حتى عام ٢٠٠٨)وبحسب ما ورد، قاد بول ديبيتيتو فريق الروبوتات المعرفية في المختبر في هذا الجهد. ^{[ 33 ]}

اعتبارًا من عام 2009قامت وزارة الأمن الداخلي الأمريكية بتمويل مختبر دريبر وجهات متعاونة أخرى لتطوير تقنية للكشف عن الإرهابيين المحتملين باستخدام كاميرات وأجهزة استشعار أخرى تراقب سلوكيات الأشخاص الخاضعين للفحص. يُطلق على المشروع اسم " تقنية فحص السمات المستقبلية " (FAST). وسيتم تطبيق هذه التقنية في نقاط التفتيش الأمنية لتقييم المرشحين لإجراء فحص لاحق. وفي عرض توضيحي للتقنية، أوضح مدير المشروع، روبرت ب. بيرنز، أن النظام مصمم للتمييز بين النوايا الخبيثة وتعبيرات الضيق الحميدة، وذلك بالاستناد إلى كمٍّ هائل من الأبحاث في علم نفس الخداع. ^{[ 34 ]}

في عام 2010، قاد نيل آدامز، مدير برامج الأنظمة التكتيكية في مختبر دريبر، عملية دمج الأنظمة في برنامج المركبات الجوية النانوية (NAV) التابع لوكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA)، والذي يهدف إلى تصغير منصات الاستطلاع الجوي. يشمل ذلك إدارة المركبة، وأنظمة الاتصالات، وأنظمة التحكم الأرضية، مما يسمح للمركبات الجوية النانوية بالعمل بشكل مستقل لحمل حمولة من أجهزة الاستشعار لتحقيق المهمة المنشودة. يجب أن تعمل هذه المركبات في المناطق الحضرية ذات التغطية الضعيفة أو المعدومة لإشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، معتمدةً على أجهزة الاستشعار والأنظمة البصرية. ^{[ 35 ]}

في عام ٢٠٠٩، تعاون دريبر مع مستشفى ماساتشوستس للعيون والأذن لتطوير جهاز قابل للزرع لإيصال الأدوية، يدمج بين جوانب الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) وتقنية الموائع الدقيقة، مما يتيح التحكم الدقيق في السوائل على نطاقات متناهية الصغر. الجهاز عبارة عن "آلة مرنة مملوءة بسائل"، تستخدم أنابيب تتمدد وتنكمش لتعزيز تدفق السائل عبر قنوات بإيقاع محدد، مدفوعة بمضخة دقيقة تتكيف مع المؤثرات البيئية. قد يعالج هذا النظام، الممول من المعاهد الوطنية للصحة ، فقدان السمع عن طريق إيصال "كميات ضئيلة من دواء سائل إلى منطقة حساسة للغاية في الأذن، حيث يسمح الزرع للخلايا الحسية بالنمو مجددًا، مما يؤدي في النهاية إلى استعادة سمع المريض". ^{[ ٣٦ ]}

اعتبارًا من عام 2010كانت هيذر كلارك من مختبر دريبر تعمل على تطوير طريقة لقياس تركيز الجلوكوز في الدم دون الحاجة إلى وخز الإصبع. تعتمد هذه الطريقة على مستشعر نانوي، أشبه بوشم مصغر، لا يتجاوز قطره بضعة ملليمترات، يضعه المرضى على الجلد. يستخدم المستشعر نطاقات الأشعة تحت الحمراء القريبة أو الضوء المرئي لتحديد تركيز الجلوكوز. عادةً، ولتنظيم مستويات الجلوكوز في الدم، يتعين على مرضى السكري قياس مستوى الجلوكوز في دمهم عدة مرات يوميًا عن طريق أخذ قطرة دم بوخزة إبرة ووضعها في جهاز قياس الجلوكوز. من شأن استخدام المستشعر النانوي أن يحل محل هذه العملية. ^{[ 37 ]}

يستضيف مختبر دريبر بين الحين والآخر معارض وفعاليات مجانية مفتوحة للجمهور، تُقام في مساحات شبه عامة خاصة في مقدمة الردهة المركزية بمبنى دافي الرئيسي. فعلى سبيل المثال، في عام ٢٠١٩، قدّم دريبر فعالية " اختراق القمر" احتفالاً بالذكرى الخمسين لأول هبوط على سطح القمر ضمن برنامج أبولو في ٢٠ يوليو ١٩٦٩. ضمّ المعرض قطعًا أثرية، مثل جهاز حاسوب توجيه أبولو الذي طُوّر في دريبر، وبرمجيات المهمة التي طوّرها موظفو دريبر، بمن فيهم دون إيلز ومارغريت هاميلتون وهال لانينغ . تمكّن الزوار من التدرب على هبوط مركبة أبولو القمرية باستخدام برنامج محاكاة، ثم محاولة الهبوط داخل جهاز محاكاة حركة بالحجم الطبيعي ، شبيه بالجهاز الذي استخدمه رواد الفضاء للتدرب على المهمة الفعلية. واكتملت الاحتفالات بمحاضرات ألقاها موظفو دريبر والمتقاعدون، وحفلات موسيقية عامة مجانية. كما أُنشئ موقع إلكتروني خاص بفعالية " اختراق القمر" لتخليد هذه المناسبة. ^{[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]}

سلّطت معارض أخرى الضوء على جوانب مختلفة من المشاريع البحثية التي أُجريت في دريبر، بما في ذلك معلومات حول فرص العمل. يجب على جميع الزوار المرور عبر جهاز فحص أمني مماثل لتلك المستخدمة في المطارات، ولكن لا تُشترط تصاريح أمنية خاصة لدخول المناطق شبه العامة. ^{[ 49 ]}

يرعى برنامج زمالة دريبر، القائم على البحث العلمي، حوالي 50 طالب دراسات عليا سنويًا. ^{[ 50 ]} ويتلقى الطلاب تدريبًا يؤهلهم لشغل مناصب قيادية في القطاعات الحكومية والعسكرية والصناعية والتعليمية. كما يدعم المختبر الأبحاث الممولة داخل الحرم الجامعي بالتعاون مع أعضاء هيئة التدريس والباحثين الرئيسيين من خلال برنامج البحث والتطوير الجامعي. ويوفر فرص عمل وتدريب لطلاب البكالوريوس.

يُدير مختبر دريبر برنامجًا للتوعية التعليمية في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ( STEM ) لطلاب المراحل الدراسية من الروضة وحتى الصف الثاني عشر، بالإضافة إلى برنامج توعية مجتمعية، وقد أسسه عام ١٩٨٤. ^{[ ٥١ ]} يُوزّع المختبر سنويًا أكثر من ١٧٥,٠٠٠ دولار أمريكي من خلال برامجه للعلاقات المجتمعية. ^{[ ٥٢ ]} تشمل هذه الأموال دعم التدريب الداخلي، والتعاونيات، والمشاركة في المهرجانات العلمية، وتوفير الجولات والمحاضرين - وهو امتداد لهذه الرسالة. ^{[ ٥٣ ]}

اعتبارًا من عام 2021كما ترعى مختبرات دريبر مختبر دريبر سبارك! لاب، في المتحف الوطني للتاريخ الأمريكي في ناشونال مول بواشنطن العاصمة. وتُعدّ مساحة العمل العملية للاختراعات، التي تديرها مؤسسة سميثسونيان، مجانية لجميع الزوار، وتركز على الأنشطة التعليمية للأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 6 و12 عامًا. ^{[ 54 ]}

تُقدّم الشركة جائزة تشارلز ستارك دريبر ، التي تُشرف عليها الأكاديمية الوطنية للهندسة . تُمنح هذه الجائزة "تقديراً للإنجازات الهندسية المبتكرة وتطبيقها العملي بطرق أدت إلى فوائد هامة وتحسينات كبيرة في رفاهية البشرية وحريتها". وتستحق الجائزة، وقيمتها 500,000 دولار، الإنجازات في أي مجال من مجالات الهندسة. ^{[ 55 ]}