אפולו 2.0?

אחרי הישג כמו הנחיתה על הירח, אילו עוד אתגרים ניצבים לפני האדם? עם משגרים וחלליות הנושאים את השמות ארס, סאטורן ואוריון נראה כי יש על מה לדבר

טל ענבר | מגזין גליליאו

בעשרים ביולי 1969 התגשם חלום עתיק יומין של האדם עת נחתו שני נציגים של האנושות, ניל ארמסטרונג ובאז אולדרין, על אדמתו המאובקת של “ים השלווה” שעל הירח. אפולו 11, החללית המאוישת הראשונה שנחתה על הירח (ואחת משש נחיתות מאוישות בכלל במסגרת מבצע אפולו), היתה ציון דרך היסטורי בחקר החלל, בטכנולוגיה המתקדמת ובמרוץ לחלל בין ארה”ב לברית המועצות.

הכרזתו הנועזת של נשיא ארה”ב קנדי משנת 1961 (“אני מאמין שעל אומה זאת להתחייב, בטרם סיום העשור, להנחית אדם על הירח ולהשיבו לכדור הארץ בשלום”) הוגשמה. ארה”ב חגגה את ניצחונה על ברה”מ, הנחיתה על הירח היתה לאירוע הנצפה ביותר בהיסטוריה של הטלוויזיה עד אז, והציבור הרחב תהה לאן עוד יגיע האדם, ומה דמות העתיד שתזמן לו הטכנולוגיה המודרנית.

במסדרונות מטה נאס”א בוושינגטון הבירה, כמו גם במתקניה השונים הפזורים ברחבי ארה”ב, התגנבה לתחושת ההישג העילאי גם נימה של חשש. עתה, דווקא בשיא הצלחתה של סוכנות החלל האמריקנית שנוסדה בסך הכול אחת-עשרה שנים לפני הצבת דגל ארה”ב על הירח, חששו כי הקונגרס ינחית את חרב הקיצוצים בתקציבי המחקר והפיתוח, וכי הוצאות המלחמה המאמירות בוייטנאם ינגסו בתקציבי תוכניות ההמשך לאפולו. דומה שגם החוששים ביותר מקרב מהנדסי נאס”א ומנהליה לא העלו בדעתם כי ההרפתקה של מבצע אפולו תסתיים אך שלוש שנים לאחר משימת אפולו 11, וכי יחלפו כחמישים שנה בטרם יחזור האדם ויציב את רגלו על הירח, ב-2019 בדיוק.

לאן ממשיכים מכאן?

מבצע אפולו היה בראש ובראשונה מבצע פוליטי, שאין להבינו בלי התייחסות מעמיקה למלחמה הקרה בין ארה”ב לברה”מ. בהיעדר רצון של שתי מעצמות-העל להילחם ביניהן ישירות בשדה הקרב (מה שהיה הופך קרוב לוודאי למלחמת שמד גרעינית), נוהלו במשך שנים סכסוכים אלימים ברחבי הגלובוס, שבו נלחמו מדינות שנתמכו על-ידי צד זה או אחר.

שתי המעצמות מצאו לעצמן זירת התגוששות טכנולוגית – החלל, ובמרוץ שאפיין את העשור הראשון של חקר החלל באמצעות לוויינים וחלליות מאוישות, הציב קנדי מטרת סיום ברורה: נחיתה מאוישת על הירח. מרגע שנקבע קו הגמר, היתה זו מטרה מדינית ראשונה במעלה לנצח בזירת החלל, וארה”ב הצליחה בכך לאחר השקעות עתק ומאמץ אדיר ממדים, שהפן הניהולי שבו לא נפל במאום מההישגים הטכנולוגיים. עם השגת המטרה, ביולי 1969, ניצבה במלוא חריפותה השאלה: לאן ממשיכים מכאן?

התשובה, למרבה האכזבה, היתה “לשום מקום”. שלוש ממשימות של מבצע אפולו שנועדו לנחיתה על הירח בוטלו, ותוכניות למסע מאויש למאדים נזנחו. לאחר מאבק לא פשוט הצליחה נאס”א ליישם חלק קטן ממה שכונה “יישומי אפולו” – במסגרת זו נבנתה ושוגרה תחנת החלל הראשונה של ארה”ב, סקיילאב (Skylab), שאליה נשלחו שלושה צוותים של אסטרונאוטים בשנים 1974-1973. כמו כן הוחל בתכנון מעבורת החלל, המוכרת לקוראים גם ממשימותיה כיום.

היעדר מנהיגים עם חזון אמיץ, מיקוד, היעדר תחושת שליחות וייעוד ומחסור בתקציבים ניכרים היו ממאפייניה של תוכנית החלל האמריקנית עשרות בשנים. נאיר כאן כמה צדדים של תוכנית החלל החדשה של ארה”ב לחקר הירח, ונדגיש את המקרים שבהם המורשת של אפולו מפעמת בתוכנית חלל חדשה, הן בהיבטים הטכנולוגיים של משימותיה והן במאפיינים המדיניים-פוליטיים שלה.

”]

אוריון, קונסטליישן ו-אָרֶס

תוכנית קונסטליישן (Constellation)

הוא שמה של תוכנית החלל המאוישת החמישית של ארה”ב לאחר מבצעי מרקיורי, ג'מיני, אפולו ומעבורת החלל. המטרה העיקרית של התוכנית היא לנחות על הירח ולהקים עליו בסיס קבע, ובהמשך לבצע משימות מאוישות מהירח לכוכב הלכת מאדים. התוכנית מתבצעת בד בבד עם ההכנות לסיום פעולתן של מעבורות החלל של ארה”ב בשנת 2010.

התוכנית כוללת תכנון של חללית חדשה ושני טילי שיגור המכונים אָרֶס 1 ו-ארס 5 (Ares). החללית, ששמה “אוריון”, דומה מאוד בתכנונה לחללית אפולו ויהיה אפשר לשגר עמה ארבעה אנשים לירח ושישה לתחנת החלל המקיפה את כדור הארץ.

החוֹמרה שעל החללית תוכננה בעבור מספר גדול של משימות, ובהן אספקה לתחנת החלל הבין-לאומית, נחיתה על הירח, משימה מאוישת לאסטרואידים וכן משימה מאוישת למאדים.

חלק ניכר מהחומרה לטילי השיגור מבוסס על מערכות שתוכננו במקור בעבור מעבורות החלל האמריקניות. מאפיין חשוב ביותר של הטיל ארס 1 הוא האפשרות למילוט הצוות בעת חירום, יכולת שלא קיימת למעשה במשימות מעבורת החלל (והעידו התוצאות ההרסניות של אסונות מעבורות החלל “צ'אלנג'ר” ו”קולומביה”). בעת הצורך תנותק החללית אוריון מהמשגר הנושא אותה, ותורחק לגובה של קילומטרים אחדים באמצעות מנועים רקטיים המותקנים בחרטום המשגר בתצורה המכונה “מגדל מילוט”. ניסויים במערכת זו כבר נעשים בימים אלה.

הבדל בארכיטקטורת המשימה

הטיל סאטורן 5 היה המשגר החללי החזק ביותר שפותח אי פעם בארה”ב. חרף היותו כזה, המשימה לשגר חללית אפולו לירח היתה משימה כבירה, אם אנו זוכרים לאיזה מהירות צריך להאיץ את החללית – 11.2 קילומטרים בשנייה! הטיל העצום (111 מטר גובהו) נזקק לכמויות אדירות של דלק ומנועים כבירים כדי להטיל אל הירח את החללית אפולו ואת רכב הנחיתה שלה. עם זאת, אומצה אסטרטגיה שלפיה די במשגר אחד מדגם סאטורן 5 כדי לבצע משימת אפולו.

בתוכנית קונסטליישן, לעומת זאת, יש צורך בשני משגרי חלל נפרדים לשם ביצוע משימה שבעבר נזקקה למשגר יחיד – המשגר הגדול מטיפוס ארס 5 (המספר המצורף לשם אינו מקרי, ונועד ליצור זיקה לשם “סאטורן 5”) יישא לחלל את רכב הנחיתה על הירח, את הציוד הנדרש לשהות ממושכת על פני הירח, וכן שלב האצה גדול הכולל מנועים רקטיים, דלק ומחמצֵן. המשגר הקטן יותר, מסוג ארס 1, יישא את החללית אוריון על צוותה למסלול נמוך סביב כדור הארץ. במסלול סביב כדור הארץ תתמרן החללית אוריון ותתחבר אל שלב ההאצה הירחי ששוגר בעזרת ארס 5.

ביקורת רבה נשמעה בקרב מומחים באשר לתצורת המשימה הזו בשל היותה מורכבת ויקרה יותר ממשגר גדול יחיד. עם זאת, ואף על פי שהועלו אלטרנטיבות אחרות, דבקה נאס”א בתוכנית זו הדורשת בנייה של שני טילים גדולים וחד פעמיים לכל משימת ירח.

אוריון – אפולו פלוס?

לאחר מכרז בין ענקיות התעופה והחלל בואינג ולוקהיד מארטין, הוחלט בנאס”א באוגוסט 2006 להטיל על לוקהיד מארטין להוביל את תכנון החללית אוריון ובנייתה, חללית למגוון משימות ובהן הובלת ארבעה אנשי צוות אל הירח. התכנון של החללית דומה מאוד לחלליות אפולו, בהבדל מרכזי אחד – החללית מצוידת תאים פוטו-וולטאיים (תאים סולאריים) לייצור חשמל.

לחללית שני חלקים: החלק הקדמי, בצורת חרוט, משמש כתא הפיקוד וכמקום המגורים של הצוות, והחלק האחורי הגלילי כולל מנוע רקטי, מערכות לייצור חשמל, חמצן, מים ומערכות נוספות שנועדו לתמוך בקיומם של אנשי הצוות בעת שהייתם בחלל. החלק היחיד שאמור לחזור לכדור הארץ בסיומה של משימת חלל לירח הוא תא הפיקוד של החללית אוריון. אנשי נאס”א הגיעו למסקנה, שצורה חרוטית היא הבטוחה ביותר לכניסה לאטמוספרת כדור-הארץ.

אוריון תהיה גדולה יותר מחלליות אפולו: קוטר הבסיס שלה יהיה חמישה מטרים (לעומת 3.9 מטרים של אפולו) ונפחה יהיה גדול פי 2.5 מנפח חללית אפולו (נפח חללית אפולו היה 6.17 מטרים מעוקבים בלבד!) מסתה תגיע ל-25 טון. לעומת זאת, אוריון קטנה בהרבה ממעבורת החלל. טיסת הבכורה של החללית, אל תחנת החלל הבין-לאומית, צפויה להתבצע עד שנת 2014 וטיסתה הראשונה לירח צפויה להתבצע עד שנת 2020. את החללית ישא אחד משני טילים: לנשיאת אנשים ישמש הטיל אָרֶס 1 (Ares I) ולנשיאת מטען ישמש הטיל אָרֶס 5Ares V) ), טיל גבוה וגדול יותר בנפחו.


מגן החום

מגן החום הוא חלק מהחללית, המיועד לספוג את החום העצום המתפתח בעת חזרתה של חללית מהחלל אל האטמוספרה של כדור הארץ, מעבר אשר יכול לגרום לטמפרטורות של כ-1700 מעלות צלזיוס. ללא מגן חום כל חללית תישרף ותושמד בעת הכניסה לאטמוספרה.

בראשית עידן החלל התקינה ארה”ב בחלליותיה המאוישות מגני חום מתכלים, חד פעמיים, אשר הלכו והתכלו עם הכניסה לאטמוספרה, אך תוכננו בהתאם והיו עבים דיים כדי להגן על החללית עד לנחיתה. מגני חום אלא כונו “אַבְּלָטיביים”, כלומר החומר שמהם היו עשויים נשרף והתאדה. הם היו יקרים מאוד וקשים לייצור.

עם פיתוחה של מעבורת החלל, הוחלט בנאס”א להמיר את הטכנולוגיה המוכחת של מגני חום אלה בטכנולוגיה חדשנית של אריחי בידוד קרַמיים מיוחדים, שאפשר לעשות בהם שימוש חוזר, אם כי במחיר גבוה של תחזוקה מורכבת ויקרה.

מתכנני החללית אוריון החליטו לשוב לימי אפולו ולטכנולוגיות הוותיקות של מגני החום המתכלים. הידע לייצורם לא נשמר בארה”ב, וכיום מבוצעות עבודות מואצות להקמה מחודשת של מתקני ייצור למגני חום מהסוג שבו השתמשה ארה”ב לפני ארבעים שנה ויותר.


מנוע J-2-X

כשהחלו צוותי התכנון של נאס”א לאפיין את משגרי העתיד ארס 1 ו-5, התבררה עובדה מתמיהה – אין ברשות ארה”ב מנוע רקטי שנתוניו הטכניים מאפשרים לכלול אותו בתור מנוע לשלב עליון של משגרי העתיד הנדרשים לביצוע תוכנית הירח. החברות השונות שעיסוקן פיתוח מנועים רקטיים הציעו כל מיני הצעות, כולן נדחו לאחר שנבחנו, פרט להצעה שנראתה בתחילה דמיונית: יש “להחיות” את המנוע מדגם J-2 שפותח באמצע שנות השישים של המאה הקודמת, והיה המנוע שהותקן בשלבים השני והשלישי של טיל העבר סאטורן 5.

לאחר בדיקת מלאי ומצאי המנועים מסוג זה, אשר אינם בשימוש מזה עשרות שנים, והם נמצאים במוזיאוני חלל או במחסנים של נאס”א, הוחלט לייצר אבות טיפוס של המנוע הוותיק, והוקצה לו הכינוי J-2-X. מנועים קיימים הוצאו מאחסנה וממוזיאונים, נסרקו בטכנולוגיות הדמיה חדישות והופקו מהם תוכניות הנדסיות. ניסויים ראשונים במנוע העבר – שכולל היום כמובן גם טכנולוגיות מודרניות שונות – כבר נערכים בארה”ב. מתברר כי “מנועים ותיקים אינם מתים”, אלא מחכים לתורם. מרשים לראות כיצד מנוע שתוכנן כמעט לפני יובל, ישרת עוד עשרות שנים במשימות חלל תובעניות.
אלטאיר, מבני מגורים ניידים וכלי רכב חדשניים

ההבדל המהותי ביותר בין תוכניות אפולו לתוכניות אוריון וקונסטליישן נעוץ אולי במרכיבים הירחיים של המיזם. בעוד שמשימות אפולו נועדו לשהות קצרה בלבד על הירח (שיא השהייה היה שלוש יממות של כדור הארץ, ונקבע על-ידי החללית אפולו 17, האחרונה שנחתה על הירח), הרי משימות העתיד של נאס”א יארכו שבועות ולבסוף גם חודשים. לצורך זה מפתחים כיום מגוון כלי רכב ירחיים, ובהם מכוניות, דחפורים ומבני מגורים ניידים; כמו כן נבחנת הטכנולוגית של רכיבים מתנפחים. (וראו “מתנפחים בחלל“)

האסטרונאוטים של אפולו שביקרו לאחרונה בנאס”א ובחנו מקרוב את אבות הטיפוס של ציוד הנחיתה המתקדם העירו כי הם יכלו רק לחלום על נוחיות שכזו. בין היתר, האסטרונאוטים העתידים לחקור את הירח בעוד עשור ומעלה יוכלו ליהנות מתנאי מחיה משופרים, מרחב רב ובייחוד מהיכולת לעבוד בלי חליפות חלל בתוך המגורים וכלי הרכב השונים.


מרוץ חלל חדש?
יכולה להישאל השאלה – ובצדק – מדוע ארה”ב חוזרת לירח? התשובה לשאלה זו אינה פשוטה כלל ועיקר. ארה”ב אינה נמצאת כיום במרוץ חלל עם מדינות אחרות, לפחות לא פומבי. מרוץ שכזה מתנהל באסיה. דומה שהסיבה העיקרית לייזום התוכנית החדשה לחזרה אל הירח היא הרצון האמריקאי לצאת משנים של קיפאון טכנולוגי ותפישתי – בבחינת “טיסה לשום מקום”. ארה”ב, היא ושותפותיה עמה, אמנם בנתה את תחנת החלל הבין-לאומית וקיימה טיסות רבות מאוד של מעבורת החלל; אולם למן ימי הנשיא קנדי ומבצעי אפולו, לא הוצב לפני המדענים, המהנדסים והתעשיות בארה”ב אתגר ממשי בחקר החלל, שיסחוף אחריו את הציבור.

בשלב זה עוד מוקדם לדעת האם מיזם החלל המשמעותי הראשון של ארה”ב מזה עשורים יוביל להזדהות וללכידות, להצתת הדמיון ולפריצות דרך טכנולוגיות כמו ימי הזוהר של נאס”א בשנות אפולו, אולם מרכיבים אלה נראים היום חשובים לא פחות מהיכולות הטכניות וההנדסיות שבבניית משימות חלל. אם יוצב יעד תחום בזמן של נחיתה מאוישת על מאדים (ורמיזות עבות לכך כבר נשמעו מכיוונה של סין), אזי נוכל לחזות בעשור השלישי של המאה העשרים ואחת במרוץ חלל של ממש, שבו תיבחן היכולת האמריקנית מול שילוב של מדינות השואפות למצֵב עצמן כמובילות בתחום החלל.

המורשת הטכנולוגית של מבצע אפולו והנחיתה ההיסטורית מלפני ארבעים שנה עדיין משפיעה רבות על חיינו כיום, גם אם חלק ניכר מן הקוראים אינם נותנים על כך את דעתם – המזעור בתחום האלקטרוניקה והמחשבים, טכנולוגיות של בטיחות כלי טיס וכלי רכב, שיטות ניהול פרויקטים וארגון מלאי ממוחשב במחסנים לוגיסטיים, טכנולוגיות ניטור רפואיות, מאות חומרים חדשים וטכנולוגיות ייצור מזון – כולם חלק מהמורשת הטכנולוגית של מבצע אפולו.

מה ייוותר בעוד יובל מהחלליות אוריון וממבצעי החלל העתידים? קשה לשער, אם כי יש לקוות שבד בבד עם השיפורים הטכנולוגיים והכלכליים שמבצעי חלל גדולים יכולים להניב, ילמד המין האנושי מה רבות יכולותיו באחדותו, בבואו לתור את מערכת השמש שלנו ולחשוב על ריכוז המאמץ באתגרים שמציב לנו הטבע, ולא הטבע האנושי.

הכותב הוא ראש המרכז לחקר החלל, מכון פישר למחקר אסטרטגי אוויר וחלל, ויו”ר אגודת החלל הישראלית.  המאמר פורסם בגליון יולי 2009 של כתב העת גלילאו.

עוד בנושא באתר הידען

• מבצע אפולו הגביר את המודעות לסביבה
• LRO צילמה את אתרי הנחיתה של חלליות אפולו
• סדר יומם של האסטרונאוטים על הירח
• מוזיאון ללא מבקרים
• המתח שקדם לנחיתה
• מתנפחים בחלל
• האסטרונאוטים אינם סלבריטאים