המסע לפרוקסימה קנטאורי של האסטרופיזיקאי הישראלי

פרופ’ אבי לייב מאוניברסיטת הארווארד אומר בראיון לאתר הידען, כי יש להשקיע בפרויקטים מסוכנים במדע כמו שקרן הון סיכון משקיעה במיזמים מסוכנים שאם יצליחו יחזירו את ההשקעה כמה מונים

עוד בנושא באתר הידען:

התגלה כוכב לכת ארצי סביב פרוקסימה קנטאורי, הכוכב הקרוב ביותר למערכת שמש

האם יש חיים בכוכב הלכת הקרוב ביותר, פרוקסימה קנטאורי b ?

סטיבן הוקינג ומארק צוקרברג מכוונים לכוכבים

מערכת הכוכבים המשולשת אלפא (A ו-B) ופרוקסימה קנטאורי שני הראשונים דומים לשמש והשלישי ננס אדום, נמצאת במוקד העניינים בהכילה את הכוכב הדומה ביותר האפשרי לכדור הארץ, פרוקסימה b עליו דיווחו השבוע חוקרים מהמצפה האירופי הדרומי בכתב העת נייצ’ר.
פרופ’ אבי לייב, חוקר ישראלי באוניברסיטת הארווארד ובמכון הרווארד סמיתסוניאן אמר בימים האחרונים כי אם יתברר שכוכב הלכת החדש, או כל כוכב לכת אחר במערכת פרוקסימה קנטאורי ראוי לחיים, יש סיכוי שהוא יוכל לשמש בית לאנושות כאשר כדור הארץ יהיה עוין לחיים. כדאי יהיה לעשות זאת גם אם המדע יארך דורות.
בני אדם אולי יתקשו להגיע לשם במהירות, אבל אין שום סיבה שלא ניתן יהיה לאסוף משם מידע ולהעביר אותו לכדור הארץ בזמן סביר. בזה עוסק פרופ’ לייב המשמש יועץ מדעי לפרויקט Breakthrugh Starshot שמבקש לשגר למערכת זו צי של חלליות זעירות שיצלמו ויחקרו את המערכת.

גם אם מדובר בשכן, המסע לשם בטכנולוגיה הקיימת היום ידרוש עשרות אלפי שנים. יש מי שהיה רוצה לראות זאת בימי חייו. לאיש הזה קוראים יורי מילנר, שביולי 2015, לפני כשנה הכריז על Breakthrough Initiatives – יוזמות פריצות דרך – תכנית מדעית למחקר השאלה הבסיסית של חיים ביקום. הוא הכריז על היוזמה בכנס של החברה המלכותית הבריטית בלונדון בנוכחות סטיבן הוקינג, מרטין ריס, פרנק דרייק (מפתח הנוסחה המפורסמת להערכת כמה כוכבי הלכת נושאי חיים בחלל), ג’ף מרסי ואן דרויאן, אלמנתו של קארל סייגן.

היוזמה מורכבת משתי יוזמות משנה: האחת היא Breakthrough Listen – להגברת ההאזנה לאיתור אותות מחייזרים תבוניים, והשניה – שעל ניהולה אחראי פיט וורדן, לשעבר מנהל מרכז איימס של נאס”א בקליפורניה – Breakthrugh Starshot – שיגור חלליות זעירות למערכת אלפא קנטאורי כדי לחקור אותו ואם יש סביבו כוכבי לכת (כפי שהתגלה כעת, שנה לאחר שהחלו בפרויקט) גם לצלם אותם.
וורדן הרצה על כך לאחרונה במסגרת אוניברסיטת החלל שהתקיימה בטכניון (כתבה על כך בקרוב), והוא זה שגייס את המנהל המדעי של הפרויקט, פרופ’ אבי לייב מאוניברסיטת הארווארד.
יש לציין כי גם הראיון עם פרופ’ לייב התקיים לפני הגילוי הנוכחי. לייב התחיל את דרכו במסגרת פרויקט תלפיות בו שירת בממ”ג בנחל שורק, שם הציע יחד עם ניסיונאי בשם צבי קפלן, לימים ראש ממ”ג ולאחר כמן מנהל סוכנות החלל הישראלית, פרויקט להנעה אלקטרומגנטית להאצה של מסות למהירויות גבוהות.
“רציתי מאוד לעסוק במחקר במקום בהנדסה או בפיקוח על עבודה טכנולוגית שזה מה שהיה מקובל. כשהגעתי לנחל שורק ישראל השתתפה בפיתוח “מלחמת הכוכבים”. קיבלנו סכום משמעותי מארה”ב והקמנו חטיבה חדשה בממ”ג בה אני הייתי אחראי לצד התיאורטי וקפלן לצד הטכנולוגי.”

“כיוון שהפרויקט היה משותף ביקרנו כל כמה חודשים בוושינגטון, ובאחד הכנסים שבהם הצגנו את העבודה שלנו, מישהו הציע לי לבקר במכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון בו פעל איינשטיין בסוף ימיו והציע לי בו במקום משרה אם אעבור לאסטרופיזיקה. נשארה לי אז שנה לסיים את ההתחייבות של שמונה שנים (שלוש שנים שירות חובה ולאחר מכן העבודה בממ”ג).”

בסופו של דבר התמקם לייב באוניבריסטת הארווארד ובמכון הארווארד סמיתסוניאן, והגיע לתפקידים אקדמיים בכירים.

” Starshot הוא סגירה של מעגל משום שהתחלתי בפרויקט מעשי שהצליח ולאחר מכן חקרתי את תחום האסטרונומיה ועכשיו הפרויקט החדש משלב את שני תחומי הידע שעסקתי בהם.”

הסיפור התחיל בערך לפני שנה כשיורי מילנר ופיט וורדן – ראש מרכז איימס של נאס”א בקליפורניה סיים את תפקידו ומילנר גייס אותו לתפקיד. שניהם הגיעו אלי במאי לפני כשנה למשרד בהרווארד כדי לשכנע אותי להצטרף לפרויטק. היו להם מספר פרויקטים שחשבו עליהם ולבסוף הכרזנו ביולי אותה שנה על הפרויקט לחיפוש אותות מחייזרים. לפני שהכרזנו על פרויקט Breakthrugh Starshot רציתי לבצע הערכת היתכנות. הרעיון היה לשגר לשם חלליות שתגענה לכוכב השכן בזמן החיים שלנו. מכיוון שהמרחק לאלפא קנטאורי הוא 4.4 שנות אור, נדרשת מהירות של חמישית ממהירות האור כדי להגיע לשם ב-20 שנה.
גייסתי 12 אנשים סביבי ובמשך שישה חודשים בחנו את כל הרעיונות שהוצעו בספרות ובדקנו גם רעיונות חדשים והגענו למסקנה שהדרך הטובה ביותר להגיע למהירויות כאלה היא לדחוף באמצעות קרינה חזקה מפרש שמחובר לטלפון שמכיל מצלמה ורכיבי תקשורת. ”
“יכולת המיזעור של האלקטרוניקה מאפשרת היום לבנות חלליות זעירות כאלה, דבר שלא היה ניתן אפילו לחלום עליו לפני עשר שנים ואולם, לא השתמשו בו עדיין בחלל. הרעיון הוא למזער את המערכת לקנה מידה של גרם. אייפון בלי המעטפת שמגינה עליו שוקל בערך גרם. אפשר למזער לגודל זה את כל המערכת האלקטרונית לרבות מצלמות, רכיבי תקשורת וכל מה שצריך כדי לשלוח חללית כזו לחלל, בעוד שבעבר כל המערכות ששלחו לחלל שקלו הרבה יותר – בסדרי גודל.”

“האפשרות של בניית חלליות בין כוכביות נבחנה בעבר, אך הוברר שכדי ליישמה יש צורך במנוע היתוך גרעיני, טכנולוגיה שעדיין לא הודגמה אפילו במעבדה. מכיוון שמערכת ההינע היא מרכיב כבד מאוד בחללית, כדי להגיע למהירות של 20% ממהירות האור יש צורך להשאיר את הדלק מאחורנית.”
“אם דוחפים מפרש בעזרת אור אפשר להגיע למהירות שהיא קרובה למהירות האור ומערכת האנרגיה נשארת על כדור הארץ לייזר רב עוצמה וגם כאן היתה התפתחות טכנולוגית: ניתן לחבר לייזרים קטנים למערכת רבת עוצמה – הרבה לייזרים שמכוונים את הקרנים שלהם. זו טכנולוגיה שפותחה למערכות לחימה – הודגם בזמן האחרון.”
“בסוף דצמבר 2015 שהיתי עם אשתי בחוות עזים בנגב (חוות נאות) ליד שדה בוקר. וורדן התקשר אלי לשם וביקש לשמוע דיווח תוך עשרה ימים. הסכמתי ורציתי להכין מצגת אך כשהגענו לחווה והתברר שרק במשרד שם יש חיבור לאינטרנט. בשש בבוקר ישבתי עם הגב למשרד והסתכלתי על העזים וכתבתי את המצגת ליורי מילנר.”
“כעבור עשרה ימים הצגתי את המצגת בביתו של מילנר בקליפורניה בפני קבוצה של אנשים שכללה אסטרונמים שהתלהבו מהרעיון. לאחר מכן נערכו דיונים במשך כמה חודשים ומילנר שאל שאלות קשות ובדק את הסיכונים בצורה עניינית.”

“עד שבסופו של דבר הוא הסכים שכדאי להכריז על הפרויקט באופן פומבי ואז ב-12 באפריל – הלילה של יורי, על שם יורי גגרין שגם מילנר נקרא על שמו מכיוון שנולד כמה חודשים לאחר שיגורו של גגרין הגיעו ראשי הפרויקט ובהם מילנר והוקינג, ועמם לייב להכרזה על גג המגדל של מרכז הסחר העולמי. האירוע שודר בחמישים תחנות טלוויזיה, והגיע אליו גם פריימן דייסון, הפיזיקאי שהציע בשנות החמישים לפוצץ פיצוצים גרעיניים קטנים מאחורי החללית הגדולה, כדי להאיץ את מהירותה ובמה שנקרא אז פרויקט אוריון (להבדיל מהפרויקט הנוכחי בשם זה, המשמש לחללית המאויישת הבאה של נאס”א א.ב).

הצורה שזה מאורגן – יש את פיט וורדן המנהל הכללי אני אחראי על ועדה מייעצת שהיא הוועדה
בשלב זה אני ראש המחלקה לאסטרונומיה בהארווארד וגם ראש המכון לתיאוריה ומיחשוב, כמו כן אני מנהל את מכון הוקינג לחקר חורים שחורים, ו – STARSHOT הוא הכובע הרביעי. לא נראה לי שאוותר על STARSHOT וניהול שאר המכונים, אבל ייתכן שאוותר על רשות המחלקה.

האם ניתן להאט את החלליות כשתגענה לאלפא קנטאורי?

“אי אפשר לעצור או להאט, הדרך היחידה לעצור אותם היא להתקין מערכת לייזר דומה במערכת היעד, דבר שהוא כמובן לא ישים. מדובר למעשה בקליע שנע במהירות קבועה וימשיך לנוע לנצח. ואולם המחיר של הרכיבים שישלחו לחלל נמוך מאוד, סדר גודל של עשרות או מאות דולרים ליחידה ולכן אפשר לשלוח הרבה כאלה. העלות העיקרית היא בניית מערכת הלייזר לשיגור, שיכולה להגיע ל-10 מיליארד דולרים, שזה כבר סדר הגודל של סרן או של טלסקופ החלל ג’יימס ווב.”
“אבל ברגע שבונים את המערכת עצמה השיגור עצמו מאוד זול ואז אפשר כל יום לשלוח חללית כאשר איזור השיגור יפנה לכיוון מערכת אלפא קנטאורי. בכל חללית ניתן להתקין מכשירים שישמשו למטרות שונות. אפשר גם לשלוח חלליות לרחבי מערכת השמש עצמה, למשל חלליות שיתנגשו על גופים במערכת השמש וישגרו תמונות תקריב, חללית שתעבור בתוך סילוני הגז באנסלדוס שיאפשרו לנו לדעת מה הרכב האוקיאנוס התת קרקעי והאם יש עליו חיים. כיוון שהן נעות בחמישית ממהירות האור הזמן שיקח להם להגיע לפלוטו למשל הוא שלושה ימים במקום תשע וחצי שנים שנדרשו לניו הוריזונס. אם כוכב הלכת התשיעי קיים הוא יכול להיות מטרה נוספת.”
ואפשר גם להגיע כמובן רחוק יותר למרחק של 550 יחידות אסטרונומיות ולהשתמש בשמש כעדשה כבידתית. אפשר יהיה להציב על מאדים קליע דומה לזה שעל כדור הארץ והמתיישבים שם יוכלו לשלוח חבילות שיגיעו בתוך יום לכדור הארץ.

איך חללית כזו זעירה תשדר ממרחק של ארבע שנות אור לכדור הארץ?
הרעיון הוא להשתמש במשדר לייזר. תקשורת באמצעות לייזרים הוא תחום מחקר די טרי ויש לו עתיד מבטיח. הרעיון הוא להתקין לייזר בעוצמה של ואט אחד על החללית . בדקנו את המספרים – אם בונים מערכת מספיק גדולה לקליטת האותות על כדור הארץ ניתן יהיה לתקשר עם החלליות ולקבל מהן תמונות או נתונים אחרים.
ערכנו רשימה של כעשרים סיכונים ובשנים הראשונות של הפרויקט נעשה בדיקת התכנות ונבדוק כל אחד מהסיכונים הללו, כדי לראות איך לפתור את האתגר שכרוך בסיכון הזה. אחד מהסיכונים החשובים הוא התקשורת.
מילנר הקציב לפרויקט בשנים הראשונות מאה מיליון דולרים לבדיקת ההתכנות, ואם נראה היתכנות הוא ינסה לגייס את המשך הכסף לבנייה של מערכת גדולה יותר. הסיכון האישי שאני לוקח אינו גדול, אמנם זה פרויקט מסדר גודל של 30-20 שנה שיעסיק אותי זמן ממושך אך לא ימנע ממני לבצע מחקרים מדעיים במקביל.

“בהרצאה בכנס של פרס Breakthrugh בחודש מאי השנה, הסברתי שמדענים צעירים צריכים לגוון את ההשקעות שהלם במחקר. שיהיה להם תיק השקעות מגוון מספיק שמכיל סיכונים בדומה לקרן הון סיכון ו – 20% מהמחקר להשקיע במחקרים בעלי סיכון גבוה, ושליש מהזמן בדברים בטוחים. את שאר הזמן אפשר יהיה להשקיע בפרויקטים בעלי דרגות סיכון שונות. הבעיה שאני רואה כרגע זה שרוב האנשים הצעירים משקיעים בדברים בטוחים כי מי שעוסק במחקר במסלול המקובל מקבל עידוד מהמיינסטרים. במסגרת הקריירה שלי תמיד לקחתי סיכון והמסקנה שלי היא שקשה להגיע תגליות ופריצות דרך יוצאות דופן אם לא לוקחים סיכון. בדיוק כמו בעסקים.”