יום חמישי, 17 בינואר 2013

נאס"א בוחנת אפשרות להעניק לירח ירח משלו

נאס"א שוקלת תכנית להביא אסטרואיד קטן למסלול סביב הירח עד 2025. למה? מסתבר שיש כמה סיבות, אבל העיקרית שבהן היא שאפשר, ושעדיין לא עשו דבר כזה.

לכידת אסטרואיד בקוטר 7 מטרים ובמשקל 500 טונות.
קרדיט: Rick Sternbach / KISS

נאס"א בוחנת עבודה שהוגשה על ידי מכון קֶק ללימודי חלל, ובה נחקרה האפשרות ללכידת אסטרואיד קטן שחולף קרוב לכדור הארץ, והבאתו למסלול סביב הירח עד אמצע העשור הבא. הבשורה העיקרית היא שבאמצעות טכנולוגיה קיימת ניתן לאסוף אסטרואיד בקוטר של כ- 7 מטרים שמשקלו בין 250 ל- 1,000 טונות. עלות המשימה מוערכת ב- 2.6 מיליארד דולר, וניתן להשלימה עד אמצע העשור הבא. עלות זו אינה יקרה בהרבה יחסית לעלות של משימת MSL (קיוריוסיטי), שגם היא משימה פורצת גבולות.

שלב ראשון - זיהוי

השלב הראשון הוא להצליח למצוא אסטרואיד בגודל מתאים. אחד שיחלוף בעוד מספר שנים בקירבת כדור הארץ.
זו כבר בעיה. עצמים כל כך קטנים אפשר לזהות רק כאשר הם מאד קרובים (לא יותר מפי 10 ממרחק הירח מכדור הארץ). לכן צריך לזהות אותם מהר, ולהשיג את כל המידע שאפשר עליהם לפני שהם יוצאים מהטווח. צריך לחשב את המסלול שלהם, לדעת מהי מהירות הסחרור שלהם, להעריך האם הם גוש קשיח או "ערמת חצץ" המוחזקת בכבידתה העצמית הזעירה וכן הלאה, במטרה למצוא מועמדים מתאימים.
דרך אחרת להתמודד עם הבעיה, היא לזהות אסטרואידים גדולים הרבה יותר (מעל 100 מטר בקוטר), אותם קל יותר למצוא. מספר מצומצם של עצמים כאלה אפילו צולמו מטווח קצר על ידי חלליות, כך שידוע לנו שיש על פניהם גם סלעים בממדים שההצעה עוסקת בהם. לכן ניתן להגיע לאסטרואיד כזה, להרים ממנו פיסת סלע בגודל 7 מטרים, ולחזור חזרה!
המציאות היא כמובן הרבה יותר מורכבת, אבל האפשרויות הללו הן בפירוש במסגרת היכולת הטכנולוגית הקיימת.
משימת הבאת אסטרואיד למסלול סביב הירח. משך המסע חזרה תלוי במסת האסטרואיד.


שלב שני - יירוט ולכידה

בתזמון מתאים תשוגר החללית, במשקל כולל של מעל 18 טון, ותצא למסע של שנים בודדות עד למפגש עם האסטרואיד. החללית תטוס באמצעות מנועים יוניים, שנותנים אמנם דחף זעיר, אבל הנצילות שלהם גבוהה ביותר. באופן זה ניתן לצבור דחף לאורך תקופה ממושכת ולהגיע למהירות גבוהה בחיסכון רב של דלק. 
סמוך לאסטרואיד, תעזר החללית במצלמות, חיישנים ולייזר למדידת מרחק (LIDAR) כדי לקבוע את מהירותה היחסית אליו, ואת ההרכב והמבנה שלו. פרטים אלו חשובים לקראת תהליך הלכידה. נרמז גם שהחללית עשויה להיעזר בחלליות עזר זעירות (קיובסאט, למשל), כנראה כדי למפות את צורת האסטרואיד.
לבסוף תפרוש החללית שק גדול ממדים שיקיף את האסטרואיד וייסגור עליו. האסטרואיד יילחץ אל משטח עשוי חומר מוקצף שעל גבי החללית (בצידו הפנימי של השק) ויהפוך למעשה לחלק מהחללית. זה מעניין כי האסטרואיד יהיה כבד כמעט פי- 100 מהחללית, אז טכנית אפשר לומר שהאסטרואיד הוא זה שלוכד את החללית, שלמעשה נוחתת עליו.
כאשר היא אוחזת את האסטרואיד, עליה לבצע משימה לא פשוטה של ביטול הסחרור שלו, והיא תצטרך מנועים רקטיים חזקים לשם כך. לאחר מכן, היא צריכה להאיץ אותו למסלול חדש שיעביר אותו ממסילתו המקורית אל מסלול חדש סביב הירח. המסע הזה יימשך מספר שנים, ויצרוך טונות של גז קסנון למערכת ההנעה היונית.

בטיחות מעל הכל

שינוי מסלולו של אסטרואיד בלתי מזיק לכיוון כדור הארץ היא פעולה שעלולה להיות מסוכנת, ולכן נדרשים מספר צעדים שימנעו אסון גם במקרה של תקלה חמורה, כמו למשל שהחללית תאבד את האסטרואיד לאחר שינוי מסלולו. ההצעה מציינת שהאסטרואיד המועמד צריך להיות בעל חוזק מבני שיתפורר בכניסה לאטמוספירה, ושמסלול החזרתו יהיה ישירות אל בור הכבידה של הירח. בדרך זו, אובדן שליטה ירסק אותו על הירח ולא על כדור הארץ. המסלול המוצע סביב הירח יהיה יציב במשך עשרות שנים, וניתן יהיה לבצע תיקונים קלים במידת הצורך באמצעות מנועי החללית המחוברת אליו.

למה לעזאזל זה טוב?!

ראשית, כדאי לדעת שכמות החומר הגדולה ביותר שהובאה לכדור הארץ במשימות חלל היתה רק 382 קילוגרם מאדמת הירח, וגם זאת באמצעות שש משימות אפולו. משימות אחרות לירח ולגופים אחרים החזירו עשרות גרמים בודדים במקרה הטוב. עם טונות של חומר יש יותר מה לעשות. אפשר לכרות מינרלים לשימושים עתידיים של האנושות בחלל, ואפשר לחקור אותם כדי להבין טוב יותר ממה בנויים אסטרואידים, וכיצד נוצרה מערכת השמש.
אחד השימושים המוצעים הוא יעד למשימות מאויישות לצרכי אימון ומחקר לקראת הגעה של אנשים לאסטרואידים מרוחקים, לירח ולמקומות אחרים. האמת היא שאני לא משוכנע שצריך את זה לאימונים. ראשית, הנחיתות המאויישות על הירח הצליחו גם בלי אימונים מסוג זה, ושנית, לחיות על סלע בקוטר 7 מטרים זה לא בדיוק כמו הציור של הנסיך הקטן. לא תהיה שם כבידה שניתן לחוש בה, אז בעצם זה לא יהיה שונה בהרבה מחיים בתחנת החלל, רק ללא ההגנה הנדרשת כמו קירות ולחץ אוויר.
כוכבית B612: בשביל שהנסיך יוכל לעמוד על הכוכבית שלו, היא
צריכה להיות צפופה יותר מננס לבן! (כן, חישבתי את זה. אז מה?!)
מצד שני ישנם יתרונות נוספים שהם בעיניי יותר חשובים; לצאת למשימה מעבר לכל מה שנעשה עד היום מייצר טכנולוגיות חדשות וגילויים חדשים (למשל שיפור טכנולוגיית המנועים היוניים תוריד בהרבה את העלויות), יוצר שיתופי פעולה בין ארגונים, עסקים ומדינות למען מטרה (להבדיל משיתוף פעולה כנגד משהו או מישהו), ומשפר את היכולת שלנו להתמודד עם אסטרואיד שמאיים על כדור הארץ.
בנוסף לסיבות אלה, משימה חדשנית בסדר גודל כזה יוצרת עניין רב בציבור, כפי שרק תכניות חלל גדולות מסוגלות לעורר, וזהו ערך בפני עצמו.

סיימתי לקרוא את הדו"ח בתחושה שכותביו נלהבים מאד מהרעיונות שעלו בזמן הפיתוח. לדעתי זו הצעת משימה חדשנית, יצירתית ומאתגרת, ובנוסף היא איננה דמיונית או שאפתנית יתר על המידה, כך שניתן לקבל את הקביעה שהיא אכן ברת יישום כבר היום.
נאס"א חנוקה כיום מבחינה תקציבית, אבל הסיסמה שהופיעה בסוף סרטון "7 דקות של אימה", "העז לעשות מעשים גדולים" (Dare Mighty Things) עודנה מהדהדת. ארצות הברית לא יכולה להציג עצמה כמנהיגת העולם בלי לבצע מעשים גדולים שטרם נעשו. אז לפני שמתחילים להזיז הרים, אפשר להתחיל בסלעים קטנים יחסית, שיש הרבה מה ללמוד מהם.

14 תגובות:

  1. מגניב...

    ביננו, מה שיחזיר באמת את הרוח למפרשים הסולאריים של נאס"א זה שאיזה אסטרואיד "סוף-סוף יועיל בטובו" להיות במסלול התנגשות בכדור הארץ.

    אחרת, הדרייב יבוא רק במאה הבאה (סתם מספר שזרקתי כמובן) - מגופים פרטיים שימצאו דרך לעשות מזה כסף בצורה זו או אחרת...

    אלון.

    השבמחק
  2. חשבתי שמסלול מסביב לירח הוא לא יציב? הוא לא יתרסק על פני השטח תוך כמה שנים?

    (הכי מגניב בעולם, אבל. מקווה שיקראו לו 612B).

    השבמחק
    תשובות
    1. מסלול גבוה סביב הירח הוא יציב למדי (לטווח זמן של עשרות בודדות של שנים). מסלול נמוך הוא בעייתי.

      מחק
    2. יואב היי, למה מסלול נמוך הוא בעייתי ?
      אם.אין אטמוספירה ואין חלקיקים סביב הירח אז גם אין אובדן אנרגיה כתוצאה מחיכוך , הלא כן ?

      מחק
    3. הירח מאד לא אחיד מבחינת צפיפות החומר שלו, ולכן שדה הכבידה סביבו מאד לא אחיד. לכן מסלולי לווינים סביב הירח רחוקים מלהיות מסלולים קפלריים.
      בגלל שכוח הכבידה נחלש ככל שמתרחקים ממוקד המשיכה, אז במסלול נמוך השפעת חוסר האחידות גדולה הרבה יותר מאשר במסלול גבוה.

      מחק
  3. ישנן סוכניות חלל שאינן נא"סא?
    אם כן: האם מותר לנו לדעת על קיומן?

    השבמחק
    תשובות
    1. בוודאי שיש. אפילו סוכנות ישראלית:
      http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A1%D7%95%D7%9B%D7%A0%D7%95%D7%AA_%D7%97%D7%9C%D7%9C

      מחק
  4. כרגיל, פוסט מגניב.

    השבמחק
  5. מעניין מאוד! אולי יוכל לשמש אתר תיירות! (כמה אפשר לגבות דמי כניסה?)

    השבמחק
  6. ווהו! ריק סטרנבאך! כמו כן, הנסיך הקטן. מגניב!

    השבמחק
  7. לא עדיף להקצות את הכסף הזה למטרות כמו הקמת בסיס קבע על הירח, או קידום המחקר של מאדים ונוגה ובחינת אפשרויות להארצתם?

    השבמחק
    תשובות
    1. אולי, אבל ממשימה כזאת יש הרבה מה ללמוד. היא לא גחמה מיותרת.

      מחק
  8. אם ניתן להפיק מתכות, חמצן או חומרים אורגניים לשמושים מעשיים ממסת האסטרואיד זאת תהיה התגמת יכולת נהדרת לישום מעשי וכלכלי. עד היום כל משימות החלל נבנו על חומרים שנשלחו מכדור הארץ במחירים אסטרונומיים. הפקת חמרי גלם מאסטרואידים תוזיל את המחיר של משימות עתידיות בכמה סדרי גודל ותאפשר תכנון של תחנות חלל, מבנים וחלליות גדולות יותר ממה שניתן לחלום עליו אחרת.

    במידה והתהליך יהפוך לתעשייתי, קיימת גם אפשרות שכריית משאבים בחלל תהיה זולה יותר ממכרות על פני כדור הארץ ונראה משלוחים של מתכות מתחנות חלל לכדור הארץ. באחד מהמחקרים שקראתי הגיעו למסקנה שקשה לנתח את הכדאיות הכלכלית של כריית אסטרואידים בגלל שאם זה יצליח - כמות המתכות שניתן יהיה לספק תהיה כה גדולה ששוק המתכות יקרוס והמחירים ירדו באופן משמעותי.

    בכל מקרה, אני חושב שזה בזבוז לשלוח חמרים שמושיים בחלל לתוך בור הכבידה של כדור הארץ. הרבה יותר מעניין ליצר מהם דברים בחלל.

    מתכות יכולות לשמש למבנים גדולים כמו חוות, מפעלים ו: Rotating Space Thethers שישמשו כתחנות אספקה ומעבר, ויחסכו כמיות גדולות של דלק למשימות שונות. חמצן יכול לשמש לנשימה, לחוות אורגניות וכמובן 89% מהדלק למנועים. תרכובות פחמן (עם מימן) יכולות לספק חומרי גלם לחוות שיאפשרו פתוח ביוספירה בחלל ואולי בסופו של דבר אוטונומיה מלאה ללא תלות במשלוחים מכדור הארץ.

    השבמחק