ערים בחלל: חלום או מציאות?

ערי החלל חוזרות כנראה לדפי ספרי המדע הבדיוני: זו היתה המסקנה העצובה של פאנל ערי החלל שהתקיים בפסטיבל אייקון 2009. עם זאת, אם אפשר יהיה לפתור את הבעיות הטכנולוגיות ולשפר את יעילות המשגרים, אפשר יהיה לזרז את הפרוייקטים

אבי בליזובסקי, “גליליאו”

“המסקנה העיקרית של הוועדה היא שתוכנית הטיסות המאוישות נמצאת במסלול לא יציב”, כך אמר נורמן אוגוסטין, שעמד בראש ועדה שמינה הממשל האמריקני לבדיקת מצב הטיסות המאוישות של נאס”א, בדוח שפורסם באוקטובר 2009. “אנו אומרים זאת בשל חוסר ההתאמה בין החזון של התוכנית והמשאבים הזמינים בעבורה”. בדו”ח כותבים חברי הוועדה שנדרשת בדחיפות תוספת תקציב של שלושה מיליארד דולר לשנה לנאס”א, אחרת אי אפשר יהיה לבצע כלל שיגורים מאוישים, או מעט מאוד מהם.

עוד קודם לכן, בחודש אוגוסט, פרסמה הוועדה דו”ח חלקי. דו”ח זה הדהד בקרב משתתפי פאנל שעסק בערי החלל העתידיות, שהתקיים בכנס אייקון שנערך כבכל שנה בסינמטק תל-אביב. השנה היה הפסטיבל בסימן עיר העתיד, ובדיון שהוקדש לנושא השתתפו בין היתר טל ענבר, יו”ר אגודת החלל הישראלית וראש המרכז לחקר החלל במכון פישר למחקר אסטרטגי אוויר וחלל ויואב לנדסמן, מהנדס חלל בתעשיה האווירית.

“נישאר עם המדע הבדיוני”

היה נחמד להתרפק על הציורים היפים שפורסמו בשנות השבעים ובהם נראו תחנות חלל המכילות אלפי תושבים אם לא יותר מכך; ושעוצבו בשלל סוגים וצורות, לדוגמה צורת כעך או צורת גליל, והמשותף להן הוא שהן מסתובבות כדי לתת תחושה כלשהי של משקל לדייריהן.

אבל טל ענבר החזיר אותנו למציאות של היום, שבה אין הרבה בשׂוֹרות לאחר יובל של תוכניות חלל ולמעלה מ-40 שנות טיסה מאוישת. “הטיסות הראשונות היו קצרות – דקות, שעות, ולכל היותר ימים”, אמר ענבר.

“האתגרים הטכנולוגיים שהיה צורך להתגבר עליהם על מנת לפתח יכולת שהייה ארוכה של שבועות וחודשים היו גדולים והגיעו לידי ביטוי בשוּרה של תחנות חלל, שהנוכחית בהן היא תחנת החלל הבין-לאומית. בעיקרון, תחנת חלל היא רכיב בגודל של אוטובוס שאנשים עולים אליה ונמצאים בתוך חלל סגור שמקיים אותם בחיים עם אטמוספרה, מיזוג אוויר, מים ומזון. השיא של שהות רצופה של אסטרונאוטים נרשם בתחנת החלל הסובייטית מיר. בכל ההיסטוריה היו שמונה תחנות חלל סובייטיות ורק תחנה אמריקנית אחת – סקיילב”.

אוכלוסיית המין האנושי בחלל מונה היום לכל היותר 13 אנשים (שישה נוסעי סויוז ועוד שבעה חברי צוות מעבורת, כאשר אחת כזו עוגנת בתחנה). מדובר במספר אפסי לעומת החזונות האופטימיים שראינו בסרטים.

פעם חשבו שכדאי לבנות תחנות חלל בנקודות לגרנז' − אזורים קבועים יציבים במסלול בין כדור הארץ לירח, שאליהם אפשר להעלות מיליארדי בני אדם. הרעיון היה להשתמש בתחנות חלל כבעין תעודת ביטוח לשרידות המין האנושי מפני אסון על כדור הארץ, כגון מלחמה גרעינית או ביולוגית, התנגשות של אסטרואיד גדול וכו'. ענבר מעריך שאם וכאשר תמנה אוכלוסיית כדור הארץ 30-20 מיליארד בני אדם לא תהיה ברירה אלא לצאת החוצה ולהשתמש במשאבים שבחלל.
בחזיונות של שנות השבעים דובר על שלושה סוגים עיקריים של מושבות חלל − גליל מסתובב באורך של כמה קילומטרים, שיוצב בין כדור הארץ לירח, כך שתמיד יראה שמש. קולטים גדולים ימירו את אור השמש לאנרגיה זמינה. צורה אחרת, פחות יעילה מבחינת ניצול נפח, היא צורת כעך (טורוס), שאפשר ליצור בו מעין כוח כבידה מלאכותי. הצורה השלישית שחזו מתכנני החלל היצירתיים של שנות השבעים על סמך מיטב הידע האנושי בפיסיקה, ואשר נשארו לצערנו עדיין בדמיון, היא של תחנת חלל בצורה כדורית. בכל מושבה כזו צפויים לגור עשרות ואף מאות אלפי אנשים.

אחד המניעים להתיישבות כזו, או לפחות לרצון להקים מבנים בקנה מידה גדול, הוא אנרגיה – הקמת חוות של קולטים סולאריים לחלל והמרת החשמל לגלי רדיו שישודרו לכדור הארץ אל תחנות קליטה.

בעיית השיגורים

יואב לנדסמן תיאר את תחום השיגורים והסביר כי כדי להקים מושבות בחלל יהיה צורך בקנה מידה שונה לגמרי של שיגורים לחלל. “אם נרצה לבנות ערים בחלל נצטרך לבצע עשרות שיגורים ביום ולא שיגור אחד מדי כמה שבועות. אנחנו נמצאים בתחתית באר הכבידה וכדי להגיע לתחנת החלל צריך להשקיע הרבה אנרגיה”.

ואולם כדי לעשות זאת יש להתגבר על בעיית חוסר היעילות של המשגרים הקיימים, הפועלים בשיטה מיושנת ואשר עלות השיגור בהם למסלול נמוך היא 20 אלף דולר לקילוגרם. לנדסמן הציג את אחד הפתרונות הנחקרים ביותר: תותח מגנטי הפועל על שדה חשמלי. מכניסים את המטען הרצוי לתוך התותח ומתקינים על המטען אמצעים לקליטת האנרגיה והפיכתה לתנועה, ונותנים לו תנופה. בכך חוסכים את מרבית האנרגיה ואפשר להוזיל מאוד את עלויות השיגור.

ואולם יש כמה בעיות. כאשר נבקש להעלות מטענים כבדים נצטרך להשקיע אנרגיה רבה. תוצר לוואי של התהליך יהיה חום, שעליו אפשר להתגבר באמצעות מוליכי על. חיסרון נוסף הוא שבשל התאוצות הגבוהות – כאלף G − אי אפשר יהיה לשנע כל מטען, בוודאי לא בני אדם.

שיטה שנייה היא מערכת הנעה בלייזר, שמתחלקת לשתי שיטות משנה, כאשר המשותף להן הוא שמערכת ההנעה נמצאת על הקרקע, ואין צורך בדלק כדי להעלותה לחלל. הרעיון הוא להשתמש בלייזר ממוקד רב עוצמה, כמו זה הפועל במערכת ההגנה מפני טילים נאוטילוס, או לייזר המאתר טילים בין יבשתיים. קרן הלייזר נורֵית ופוגעת בשכבה התחתונה של החללית המצופה בחומר הודף מוצק, שהופך לפלזמה ובדרך משחרר את האנרגיה ומעלה את החללית. בשיטה השנייה מחליפים את החומר ההודף המוצק בגז הנמצא במכל החללית. בכל מקרה, החסרונות הם אי זמינותו של לייזר מתאים וכן הצורך במערכות קירור.

שיטה נוספת להעלאת מטענים ובני אדם לחלל היא מעלית החלל, שכיום תקועה עדיין בשלב של חיפוש החומרים לבניית הכבל. מדברים היום על שימוש בננו שפופרות פחמן, שנוצרו בינתיים רק כמה סנטימטרים מהם, וגם אז לא בטוח שהכבל באורך 70 אלף קילומטרים לא יקרוס תחת המשקל.

“היום הרוב המוחלט של הטיסות לחלל נשלט בידי גופים ממשלתיים שאין להם אינטרסים להשקיע בחלל, אלא אם כן הדבר מביא תועלת צבאית. בקושי מדברים על טיסות של בני אדם בודדים, וגם כאשר ייצאו טיסות מסחריות לתת מסלול או אף למסלול סביב כדור הארץ, עדיין יהיה מדובר בלוקסוס שרק בודדים יוכלו להרשות לעצמם. אינני סבור שנראה ערים קמות בחלל בתקופתנו. נישאר עם המדע הבדיוני”, סיכם לנדסמן.

חתם את הפאנל תומר קראוטהמר מעצב תעשייתי שעיצב מוצרים לסוף שבוע ללא כוח משיכה במסגרת פרוייקט גמר לתואר עיצוב מוצר במכון הטכנולוגי בחולון.

מספר חברות מתחרות על שוק תיירות החלל: חברת Virgin Glactic בשלבי בניית נמל חלל, ביצעה בהצלחה טיסות ניסוי ומוכרת כרטיסים לטיסה מחוץ לאטמוספירה; מארק ניוסון מעצב חללית חוץ אטמוספרית לחברת Astrium האירופית.

מספר חברות מתכננות להקים בחלל מלונות – חברת Bigelow Aerospace מפתחת את מודול BA 330, ואף שיגרה מודל ניסוי; וכן מתוכנן לפעול החל מ-2012 מלון מודולים של חברת Galactic Suite.
מלון בחלל חייב להיות חם, יקר ויוקרתי, מזמין ונעים; חוויה חופשית ככל האפשר; פשוט, בלי עקומת למידה. לצורך תכנון המוצרים לסופ”ש ללא כבידה חייבים להתחשב בטיפול בבעיות החיים במסלול; ולנצל יתרונות היעדר הכבידה ככל האפשר. עם זאת העיצוב חייב להיות מחובר לקרקע: המוצרים צריכים לשרוד מספר שנים קדימה; התייחסות לשירות החדרים, תיקון והחלפה; שימוש בחומרים, וטכנולוגיות קיימים. קראוטהמר החליט להתמקד בפינת השינה, בדגש על חדר אישי זוגי

את ההשראה לבניית המוצרים קיבל קראוטהמר מיאכטות בשל דמיון בסדרי גודל המתקן, היות המבנה סגור ומבודד שנע בסביבה עויינת לאדם; יחס דומה של אזורי תפעול מנהלי מול חללי ציבור, יחסי גודל דומים של חלל אישי מול ציבורי ואפילו מחלת ים. ובדומה ליכטה, גם במלון חללי רצוי להצניע את הטכנולוגיה ולהשתמש בחומרים מגוונים ובסגנונות קלאסיים.

המוצרים תוכננו לפי המפרט של מלון החלל המבוסס על מודול BA330 של חברת ביגלו אירוספייס המיועד ל2-10 אורחים ו- 1 עד 2 אנשי צוות ומכיל חלל ציבורי, מסדרון מרכזי וחדר אישי לאורחים, לרבות שירותים אישיים.

כמובן יש צורך להתחשב בהיעדר כוח משיכה משמעותי בהיות המלון “נפילה חופשית” במסלול ייעודי מסביב לכדור הארץ ולפיכך, חפצים צפים אלא אם הם מעוגנים. עם זאת, על אף “חוסר המשקל” המסה עדיין משחקת תפקיד חשוב.

חוסר כוח משיכה משבש את חוש הכיוון, יוצר מחלת ים ובעיות שינה. התנועה נעשית באמצעות משיכה ודחיפה בעזרת הידיים, עיגון בעזרת הרגליים; דמיון לצלילה או טיפוס. יש צורך בפעולה מסויימת רק כדי להישאר במקום. לפיכך יש לדאוג לפיזור אחיד של מאחזים. נקודות מסוימות דורשות התייחסות מיוחדת (מסדרונות, דלתות, מול ארונות וחלונות…)

אחד החפצים אותם עיצב קראוטהמר היתה המיטה, והשיקולים היו בין היתר צורך בעיגון ולחץ על הגוף, צורך פסיכולוגי ופיזי בלחץ על הראש, שיקולי אוריאנטציה, שיקולי ציבות והרגשת בטחון, אין צורך בתמיכה ארגונומית, והתחשבות בבעיות הנגרמות בעת נסיון לבצע מגע מיני בחוסר כוח משיכה (אך על כך לא נרחיב). הפתרון – מיטה מצמידה.

המיטה כוללת מגוון נקודות אחיזה וההצמדה למזרן מתבצעת באמצעות אלקטרומגנטים. השמיכה, כריות ורכיבים דמויי צעיף מכילים רכיבים מתכתיים שייצמדו למגנט. עוד מכילה המיטה מנגנון שיכוח זעזועים ורטט, יכולת שליטה על הצמדה, חימום, קושי מזרן, תאורת החדר; אכסון מתחת המיטה ואפשרות לניקוי פשוט, החלפת מצעים נוחה. עוד עיצב קראוטהמר את המאחזים ואת תאורת החדר. עכשיו רק נשאר לשכנע את היצרנית של המלון החללי לאמץ את העיצוב הזה.

מה שבטוח, ערים בחלל לא יוקמו בשנים הקרובות, אבל גם לאותם בודדים שיבלו סוף שבוע במסלול סביב כדור הארץ, מגיע להנות.

הכתבה פורסמה בגליון דצמבר 2009 של גלילאו