כמה זמן יקח להגיע לכוכב הקרוב ביותר?

אתר יוניברס טודיי נשאל מדי פעם את השאלה הזו. כמה זמן יקח לטוס לכוכבים? האם אדם יוכל לעשות זאת בימי חייו? ישנן תשובות רבות לאפשרות הזו, כמה מהן פשוטות, אחרות נמצאות בתחום המדע הבדיוני

כדי להקל על התשובה, נענה כמה יקח להגיע לכוכב הקרוב ביותר למערכת השמש, פרוקסימה קנטאורי. לרוע המזל, כל דרך שניקח אל הכוכבים תהיה איטית, גם אם נשתמש במנועים הגרעיניים החזקים ביותר הקיימים כיום.

במאמר קודם בחנו כמה זמן יקח להגיע לירח..לקחנו כדוגמה את החללית ניו הוריזונס שהמריאה בדרכה לצדק, וחלפה על פני הירח בתוך 8 שעות ו-35 דקות. הראנו כדוגמה הפוכה את החללית סמארט-1 שהונעה במנוע יונים ועברה בדיוק את אותו מרחק ב-13 חודשים. לפיכך אנו רואים כי יש לנו כמה אפשרויות לטיסה למרחקים קצרים. אנחנו יכולים כמובן גם להשתמש בטיסות בתוך מערכת השמש בצדק או בשבתאי שיתנו לנו דחיפה קלה. ואולם האם ניתן לבנות חללית יעודית שתבצע משהו יותר אקסטרים?

הכוכב הקרוב ביותר לכדור הארץ הוא השמש שלנו. היא נחשבת לכוכב ממוצע. השמש שלנו יציבה באופן מפתיעה ומספקת לכדור הארץ את אור השמש הנדרש לחיים להתפתח ולשגשג. אנו יודעים כי יש כוכבי לכת המקיפים כוכבים אחרים בקרבת מערכת השמש, אך האם הם יוכלו לתמוך בחיים באופן יעיל כמו השמש? בעתיד במידה והאנושות תרצה לעזוב את מערכת השמש, האם יהיה לנו מבחר של כוכבים שנוכל לנסוע אליהם, וכמה מהם יספקו את התנאים הנכונים לחיים לשגשג? אבל להיכן לנסוע וכמה זמן תארך הנסיעה לשם?

הבחירה הראשונה תהיה פרוקסימה קנטאורי, הכוכב הקרוב ביותר למערכת השמש ומהווה חלק ממערכת כוכבים משולשת בשם אלפא קנטאורי. פרוקסימה נמצא במרחק 4.22 שנות אור מכדור הארץ. אלפא קנטאוריהוא הבהיר מבין שלושת הכוכבים במערכת ולפיכך היא נקראת על שמו. אלפא קנטאורי עצמו והכוכב המלווה אותו קרוב נמצאים במרחק 4.37 שנות אור מכדור הארץ, אך פרקוסימה קנטאורי, העמום מכל השלושה, הוא ענק אדום מבודד במרחק 0.15 שנות אור מהזוג. ננסים אדומים מייצרים הרבה פחות אנרגיה מהשמש שלנו לפיכך אנו חייבים לחפש כוכבי לכת במסלול קרוב יותר לענק האדום כדי שיוכל לקיים חיים כפי שאנו מכירים אותם.

מסע בין כוכבי מעלה באוב כמה תיאוריות מוזרות באשר לטכנולוגיות שישמשו אותנו להגיע לשם. עיקום המרחב בנוסך מסע בין כוכבים ייצטרך להשאר בתחום המדע הבדיוני לעת עתה. סביר להניח כי מסע בין כוכבים ידרוש כיום דורות, לא ימים. לפיכך נתחיל עם אחת מהדרכים האיטיות למסע בחלל ונראה כמה יקח להגיע לפרוקסימה קנטאורי? זכרו, כרגע הכל ניחוש אין כרגע כל נקודת התייחסות אמיתית למסע כזה , בניגוד למסע לירח.

המסע האיטי – הנע יונים, 81 אלף שנים

הרעיון של הינע יוני הועלה במדע הבדיוני לפני עשרות שנים. בשנים האחרונות הטכנולוגיה עברה מהתאוריה למעשה בגדול. החללית סמארט-1 של סוכנות החלל האירופית לדוגמה השלימה בהצלחה משימה מסביב לירח לאחר שעשתה מסלול ספיראלי בן 13 חודשים מכדור הארץ. סמארט-1 התשמשה במנועי יונים המופעלים באנרגית השמש, כאשר האנרגיה החשמלית הדרושה להפעלת המנוע נקצרה מקולטי השמש. רק 82 קילוגרם של זנון נדרשו כדי להניע את סמארט-1 לירח, קילוגרם אחד של זנון סייע בהעלאת המהירות ל-45 מטרים לשניה. סוג יעיל מאוד של הינע, אך המחיר כמובן – באיטיותו.

אחת המשימות הראשונות שבהן נעשה שימוש בטכנולוגית הינע יוני היתה דיפ-ספייס 1 לשביט בורלי ב-1998. DS1 השתמשה גם במנוע יונים מונע זנון, שצרך 81.5 ק"ג של דלק. מעל 20 חודשים של הפעלת המנוע איפשרה לחללית להגיע למהירות של 56 אלף קמ"ש.

מנועי יונים הם איפוא יעילים ממנועים קונבציונליים ואולם לוקח להם הרבה יותר זמן להאיץ למהירות סבירה. מכיוון שהמהירות המרבית של חללית מבוססת מנוע יונים תלויה בכמות הדלק (זנון) שגם אם היא קטנה בהרבה מהכמות המקבילה הנדרשת של דלק קונבציונלי אך מספיק גבוהה כדי שתספיק לתקופות ארוכות וביכולת ייצור האנרגיה (למשל כור כוח גרעיני). אמנם אין עדיין חלליות בינכוכביות מונעות במנוע יוני, אך ניקח כנקודת התייחסות את החללית דיפ-ספייס-1 על אף שלא תוכננה לצאת ממערכת השמש.

בהמנחה ש-81.5 ק"ג של זנון איפשרו להגיע למהירות מרבית של 56 אלף קמ"ש, בהנחה שאין גורמים אחרים המשפיעים על המהירות כגון התקרבות לכוכבי לכת ושהמהירות תישאר קבועה לאורך כל המסע, יידרשו לדיפ-ספייס-1 לא פחות מ-81 אלף שנים לגמוע את המרחק של 4.3 שנות אור (1.3 פרסק) מכדור הארץ לפרוקסימה קנטאורי. כדי להכניס את התקופה הארוכה הזו לפרספקטיבה, מדובר ב-2,700 דורות אנושיים. לכן ניתן באורח קטגורי לומר שמשימה בין כוכבית מבוססת מנוע יוני תהיה איטית מכדי לשמש תשתית למשימה בין כוכבית. ואולם במידה ומנועי היונים יהיו גדולים וחזקים יותר, ניתן יהיה לקצץ בתקופה הארוכה הזו.

המהיר ביותר – סיוע כבידתי, 19 אלף שנה

משימת הליוס 2 בשנת 1976 שוגרה במטרה לחקור את התווך שבין 0.3 יחידות אסטרונומיות למסלול כדור הארץ. באותה התקופה הליוס 1 (שוגר ב-1974) והליוס 2 שברו את השיא של ההתקרבות הגדולה ביותר לשמש. ואולם עד היום הליוס 2 שומרת על השיא כחללית המהירה ביותר שטסה בחלל. הליוס 2 שוגרה באמצעות טיל טיטאן קונבציונאלי של נאס"א (החללית עצמהנבנתה בגרמניה), והוצבה במסלול אליפטי קיצוני סביב השמש. בשל האקסצנטריות (e=0.54) היא הקיפה את השמש ב-190 ימים, ובפרהיליון (הנקודה הקרובה ביותר) הגיעה מהירותה ל-240 אלף קמ"ש. המהירות המסלולית הושגה בזכות הדחיפה הכבידתית של השמש לבדה.

סיוע כבידתי הוא טכניקה שימושית מאוד להינע חלליות, בפרט אם משתמשים בכבידת כדור הארץ או כוכבי לכת מאסיביים כדי להאיץ את החללית למהירות גבוהה יותר. החללית וויאג'ר לדוגמה השתמשה בכוח המשיכה של צדק ושבתאי למהירותה הנוכחית 60 אלף קמ"ש. מהבחינה הטכנית מהירותה של הליוס 2 בפרהיליון איננה דחיפה כבידתית, זוהי המהירות המסלולית המרבית, אך היא עדיין מחזיקה בשיא של העצם המהיר ביותר מעשה ידי אדם.

לפיכך אם וויאג'ר 1 היתה נוסעת בכיוון של הננס האדום פרוקסימה קנטאורי יידרשו לה לא פחות מ-76 אלף שנים (או מעט יותר מ-2,500 דורות) לחצות את המרחק. ואם נצליח להגיע למהירות המרבית של הליוס 2, כזכור 240 אלף קמש- יקח לה להגיע 19 אלף שנים (מעל 600 דורות) לגמוע 4.3 שנות אור. ושוב, מהירויות אלה הן עדיין איטיות .

המהיר ביותר – הינע גרעיני, 85 שנים

אם נתעלם משיטות הינע שנמצאות תחת הכותרת מדע בדיוני (חורי תולעת, קפיצות חלל וטלפורטציה), נשארנו עם הינע גרעיני. באופן תיאורטי מנוע גרעיני יכול לשמש לשיטת ההינע המהירה ביותר (כיום משתמשים בטכנולוגיות גרעיניות לצרכי אספקת חשמל בחלליות בלבד). הרעיון להשתמש באנרגיה גרעינית להינע הועלה לראשונה ב-1947 וב-1958 הוסד פרויקט אוריון שנועד לחקור את המסע הבין כוכבי. בגדול, הפרויקט ביקש לנצל את הכוח של הפיצוצים הגרעיניים למסע בחלל כדי לספק לחללית דחיפה אדירה בדחף עצום וממוקד. זוהי ההתקדמות הגדולה ביותר להפיק אנרגיה מרבית מהדלק של החללית ולמזער את העלות ואת הטווח המרבי, ולפיכך דחף גבוה וממוקד יכול לאפשר חלליות מהירות יותר ובעלות טווח ארוך יותר בהשקעה המינימאלית.

ההסכם שאסר על ניסויים גרעיניים ב-1963 הוא הגורם לביטול פרויקט אוריון (בשל העובדה שכמות עצומה של פסולת גרעינית תידרש להישאב החוצה לחלל, אך אילו מהירויות יכולה לספק חללית בעלת הינע גרעיני? ההערכות מדברות על 5% ממהירות האור (5,400 מיליארד קמ"ש). בהנחה שהיא תוכל לנסוע כל הזמן במהירויות כאלה יקח לחללית כזו כ-85 שנה להגיע מכדור הארץ לפרוקסימה קנטאורי.

לסיכום, אם אתם מקווים לטוס לכוכב הקרוב בתקופת חייכם, התחזית איננה כל כך טובה. ואולם אם האנושות תבקש להקים תיבת נוח בין כוכבית המכילה קהילה המפרנסת את עצמה, היא יכולה להגיע לשם בפחות ממאה שנה, אם נפתח עבורה טכנולוגית פולסים גרעיניים. באופן כזה, צאצהיהם יוכלו לנחות על כוכב לכת המקיף את פרוקסימה קנטאורי (במרחק קרוב בהרבה מכדור הארץ). אך עד שלא נגיע לפריצות דרך במסע הבין כוכבי ואם המדע הבדיוני לא יהפוך למדע אמיתי, ניתקע עם התעבורה האיטית הזו לעתיד הנראה לעין, וכנראה גם לעתיד הרחוק.

לכתבה באתר יוניברס טודיי