מי יבנה בית במאדים?

מאז ומעולם שאפו בני אדם להגיע רחוק יותר, והירח סומן כיעד הראשון. ארמסטרונג ואולדרין צעדו על הירח כבר לפני יותר מ־47 שנים, והמטרה הבאה היא ליישב אותו. ולא אותו בלבד: מאדים מסתמן כיעד הנכסף. על האתגר הגדול של האנושות – למצוא לה בית נוסף

כתב: צבי עצמון, גליליאו צעיר

שני העולמות הקרובים אלינו, שעליהם אפשר להנחית חלליות מאוישות ושבני אדם יכולו להתקיים בהם בתנאים מסוימים, הם הירח ומאדים. על הירח הצליחו בני אדם לנחות כבר לפני יותר מ־47 שנים, ולמאדים – המרוץ בעיצומו.

השאיפה האנושית להגיע למחוזות רחוקים אלה מגיעה מכמה מניעים. קודם כול, בני אדם ידועים כסקרנים ושאפתנים: מי שיצליח בכך יזכה בהערכה רבה, בכבוד וביוּקרה – כמו שזכו האסטרונאוטים הראשונים. מלבד זה, התיישבות על הירח ועל מאדים תאפשר מחקר יסודי שלהם. על פי אחת התאוריות, הירח מקורו ברסיס שניתז מכדור הארץ הקדוּם, בעקבות התנגשותו עם גרם שמימי אחר, כך שהירח משמֵר פרטים חשובים על מבנה כדור הארץ הקדום; ואילו מחֵקר מאדים יעזור לגלות האם יש עליו חיים כלשהם או שהיו כאלה בעבר.

על הירח אפשר להציב טלסקופים בתחומים שונים של אורכֵי גל: קרינת רנטגן, קרינה בעל־סגול, קרינה בתת־אדום ועוד – מפני שאין לו אטמוספֵרה שחוסמת סוגי קרינה אלה. מלבד זה, מאחר שהירח ומאדים קטנים יותר ובעלי מסה קטנה מזוֹ של כדור הארץ, יהיה קל יותר לשגר מהם חלליות למֶרחבי היקום. מכאן החשיבות לבסיסי קבע על הירח ועל מאדים. מניע נוסף הוא שמהירח וממאדים אפשר להפיק חומרים שדרושים על כדור הארץ וכן חומרי גלם שישמשו לבניית מאחזי קבע עליהם, ובכלל זה מבני מגורים.

אחת הטענות הנוספות נוגעת לעתיד הרחוק, ולפיה האנושות חייבת למצוא לעצמה עולמות חדשים לחיות בהם. על פי טענה זאת, קיומה של האנושות כולה בגרם שמימי יחיד – כדור הארץ – הוא מצב מסוכן. אם חלילה יקרה אסון אדיר ממדים בכדור הארץ, כל האנושות עלולה להיכחד, כפי שקרה כנראה לדינוֹזאוֹרים בעקבות פגיעת אַסטֵרוֹאיד לפני כ־66 מיליון שנה. לעומת זאת, אם תתקיים האנושות בשני גרמי שמים או יותר, היא לא תיכחד כולה מפגיעה קטלנית באחד מהם.

תנאים לקיום חיים

כדי שנוכל להתקיים על הירח או על מאדים, יש לדאוג לכמה צרכים חיוניים: לחץ אוויר, חמצן, מניעת עלייה מסוכנת בריכוז הפחמן הדו־חמצני, מים, מזון, אנרגייה, הגנה מקרינה מַזיקה ומפגיעת מֵטֵאוֹריטים, שירותי רפואה וחירום, וגם פִּתְרון לתחושות של ניתוק ובדידות.

לחץ אוויר נדרש כדי למנוע רתיחה של המים, שהם אחוז ניכר מגופנו. ככל שהלחץ החיצוני יורד, טֶמפּרָטוּרת הרתיחה יורדת, ובלחץ של כ־6 אחוזים מהלחץ האַטמוֹספֵרי הרגיל המים רותחים כבר בטמפרטורת הגוף, 37 מעלות. במצב כזה אי אפשר כמובן לחיות; חמצן נדרש לנשימה; פחמן דו־חמצני נוצר כפסולת בתהליך הנשימה של תאֵי הגוף, ועלייה ניכֶּרת בריכוזו מסוכנת מאוד; אנרגייה דרושה לוויסוּת הטמפרטורה של הסביבה, וגם לתאוּרה, לתחבּוּרה, לגידול מזון ולהכנתו, לייצור חומרים ומוצרים, לתקשורת ועוד.

נחיתה וחיים על הירח

להתיישבות קבע על הירח כמה יתרונות: קודם כול, זה אפשרי – בני אדם כבר שהו על הירח וחזרו בשלום. זמן הטיסה הוא ימים אחדים, וזה מאפשר פעולות חירום במקרה הצורך. גם תקשורת הרדיו פשוטה: לגלי רדיו לוקח מעט יותר משנייה להגיע מהירח לכדור הארץ ולהפך.

עם זאת, האתגרים שהירח מציב לקיום יישוב קבע אינם פשוטים: הירח חסר אטמוספרה, ולפיכך אינו מספק לחץ אוויר וחמצן לנשימה; יש על פניו הבדלי טמפרטורות קיצוניים; חוסר האטמוספרה מציב סכנה של פגיעת מֵטֵאוֹריטים; והירח צחיח – אין עליו מים נוזליים.

סיבוב הירח על צירו אִטי מאד; זאת – יחד עם ההקפה סביב השמש, הסיבה לכך שהלילה בו נמשך יותר משבועיים (354 שעות)! הדבר מתבטא בהפרשי טמפרטורות עצומים: למשל, באזור המשווה של הירח הטמפרטורה צונחת בלילה למינוס 150 מעלות ואף פחות, וביום עולה ל־110 מעלות! מתחת לפני הקרקע הפרשי הטמפרטורות קטנים הרבה יותר (והטמפרטורה נמוכה, בערך מינוס 20 מעלות), ולכן הפִּתְרון יכול להיות בניית מבנים תת־קרקעיים. אלה יוכלו לסייע חלקית בהתמודדות עם הבדלי הטמפרטורות, וכן עם בעיות הקרינה המַזיקה ופגיעת המטאוריטים.

הלילה הארוך גם יוצר בעיה של ניצול אנרגיית השמש כמקור אנרגייה. פִּתְרון אפשרי לכך הוא התיישבות סמוך לאחד הקטבים של הירח. כל נקודה באזורי הקטבים השרויה בלילה אינה רחוקה מאזור ששורר בו באותה עת יום, ולפיכך אפשר להעביר אליה חשמל שהופק מאנרגיית שמש. מלבד זה, יש בקטבים אזורים מורמים מפני השטח שבהם השמש נראית ברציפות גם בלילה. ועוד יתרון: נראה כי בתוך המַכתשים העמוקים שבאזורי הקוטב קיים קרח של מים – והרי מים הם משאב חיוני.

בעיה אחרת היא שפני הירח דלים מאוד בחנקן ובפחמן, החיוניים לגידול מזון ולתעשייה; ועוד בעיה: רוח השמש – שהיא זרם של חלקיקים טעונים מבחינה חשמלית שנפלטים מהשמש במהירויות עצומות – עלולה לגרום התפתחות מתח חשמלי שעלול לפגוע בתפקוד של מכשירים אלקטרוניים.

נחיתה וחיים על מאדים

מאדים הוא גֶּרם השמים המוכּר שתנאיו הם הדומים ביותר לאלה השוררים בכדור הארץ, והוא גם קרוב אלינו יחסית. ועדיין טרם דרכה רגל אדם על מאדים, אף שרכבי חלל אוטומטיים פעלו ופועלים עליו בהצלחה רבה.

מאדים דומה לכדור הארץ בכמה מאפיינים: יש לו קרקע מוצקה; שטחו שווה כמעט לשטח היבשתי של כדור הארץ; היממה שלו דומה באורכּהּ לזו שלנו (24 שעות ו־39 דקות); נטיית ציר הסיבוב העצמי של מאדים ביחס למישור הקפת השמש דומה לזוֹ של כדור הארץ, כלומר גם במאדים יש עונות שנה. עם זאת, השנה של מאדים ארוכה יותר (687 יממות) עקב מסלולו המרוחק יותר מהשמש. גם הקטבים שלו מכוסים קרח, אך מלבד קרח של מים קפואים יש בהם גם “קרח יבש” – פחמן דו־חמצני קפוא.

אך כמובן יש גם אתגרים לא מעטים בחיים על מאדים: האטמוספרה שלו דלילה ביותר והלחץ שלה אינו מספיק למניעת רתיחתם של מֵי הגוף. לכן תידרש סביבה אשר ישרור בה לחץ שמתאים לחיי אדם; האטמוספרה גם אינה מספקת חמצן שדרוש לנשימה – יצטרכו לייצר חמצן מפירוק מים באמצעות זרם חשמלי (אֵלֶקטרוֹליזה) או בעזרת יצורים פוטוסינתטיים, כגון צמחים, אָצות או חיידקים פוטוסינתטיים. מלבד זה, באטמוספרת מאדים ריכוז פחמן דו־חמצני רעיל לאדם, ואפילו לצמחים; מאדים מרוחק מהשמש בערך פי 1.5 מכדור הארץ, ולכן רק לעִתים (בקיץ, באזור קו המשווה) הטמפרטורות עולות מעל אפס מעלות; על מאדים אין מים נוזליים. רוב המים אגורים בצורת קרח בקטבים ומתחת לפני השטח.

עוד קשיים: הכבידה (גרָביטַציה) על פני מאדים היא 38 אחוז מזוֹ של כדור הארץ, אך צפיפות האטמוספרה רק כ־0.6 אחוזים מזוֹ של כדור הארץ. מכאן שמַצנחים רגילים לא יספיקו להאטה ולנחיתה על מאדים, ויידרש פיתוח אמצעי נחיתה מיוחדים; בשל דלילוּת האטמוספרה, פני השטח של מאדים חשופים לקרינה מיינֶנת ולקרינה על־סגולה מַזיקות, וצריך יהיה להגן מפניהן. אַחד הפתרונות הוא מבנים תת־קרקעיים.

מלבד זה, בגלל המרחק הרב שבין כדור הארץ למאדים יש גם בעיות תקשורת: המרחק הקצר ביותר ביניהם הוא כ־55 מיליון קילומטרים, והמרבּי – כ־400 מיליון קילוֹמֶטרים, מרחק שלגלי רדיו נדרשות בין שלוש דקות ל־22 דקות לעבור. מאותה סיבה מרכז בקרה על כדור הארץ לא יוכל לתת מענֶה מיידי, למשל לבעיה בעת הנחיתה על מאדים. ועוד, בתקופה שהשמש נמצאת בין כדור הארץ למאדים היא חוסמת אפשרות להעברת תקשורת ישירה. אפשר להתגבר על כך חלקית באמצעות לווין מִמסָר המרוחק ממאדים.

אחת הבעיות הקשות ביותר היא משך המסע. בטכנולוגיות הקיימות יימָשך מסע למאדים שמונה-תשעה חודשים, בחללית קטנה, בתחושת בידוד וצפיפות ותוך כדי חשיפה לקרינה מסוכנת. בעיה זוֹ אמורה להיפָּתר כנראה בזכות שיטות הנעה חדישות, ובהן מנועי וָאזימר שמשמשים בהם גלי רדיו לשם יינוּן גז, והאצת היוֹנים אל פִּיית פּליטה באמצעות שדות מגנטיים חזקים. בשיטה כזוֹ יימשך מסע למאדים כחודש, ובעתיד הרחוק אולי אף פחות.

אחת התכניות ארוכות הטווח, היומרניות, ויש הטוענים – הלא מציאותיות, היא התכנית ל”הארצת” מאדים (מלשון ארץ, כדור הארץ): להפוך את מאדים הקר, דל האטמוספרה והחמצן לכדור ארץ שני. הכוונה למצוא דרך להעלות את לחץ האטמוספרה ואת רמת החמצן במאדים. גם אם תכנית כזאת אפשרית, מדובר במאות ואולי באלפי שנים, אם בכלל. עם זאת, כולנו מקווים לראות בני אדם ראשונים פוסעים על מאדים – חלום שנראֶה בר ביצוע בעשורים הקרובים, ושלכם, קוראות וקוראי גליליאו צעיר, יכולה להיות תרומה של ממש כמדעניות ומדענים, מהנדסות ומהנדסים, טייסות וטייסי חלל בעתיד.

הכתבה פורסמה בגליליאו צעיר – הירחון לילדים סקרנים. לקבלת גיליון דיגיטלי מתנה הקליקו