ידענים: חיפוש חיים בחלל | חלל ואסטרונומיה | כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש

מאת 18 בספטמבר 2017 תגובה אחת

המיליארדר יורי מילנר מעמק הסיליקון מעוניין לממן שיגור חללית לכוכב אחר. אבל האם זה אפשרי?

הדמייה של חללית זעירה נדחפת על ידי קרני לייזר מכדור הארץ כדי להשיג מהירות של כ-20% ממהירות האור ולאפשר הגעה מהירה יחסית לכוכב הקרוב אלפא סנטאורי. מקור: Breakthrough Starshot.

הדמייה של חללית זעירה נדחפת על ידי קרני לייזר מכדור הארץ כדי להשיג מהירות של כ-20% ממהירות האור ולאפשר הגעה מהירה יחסית לכוכב הקרוב אלפא סנטאורי. מקור: Breakthrough Starshot.

מאת אן פינקביינר, הכתבה מתפרסמת באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל ורשת אורט ישראל 20.04.2017

  • המיליארדר יורי מילנר מעמק הסיליקון מממן תכנית נועזת לשיגור חללית לאחד הכוכבים הסמוכים לשמש שלנו.
  • המשימה, Breakthrough Starshot, תשתמש בלייזר להנעת מפרשי־אור שיהיו מחוברים לשבבים קטנים, דמויי שבבים של סמארטפון, שיוכלו לצלם, לעשות מדידות ולשדר את ממצאיהם לכדור הארץ.
  • לדעת מומחים, התכנית רבת סיכונים, יקרה וייתכן שלא תפעל – אבל היא מלהיבה בכל זאת, בהיותה הזדמנות לשלוח לראשונה חפץ מעשה ידי אדם לכוכב אחר.

באביב 2016 הייתי בקבלת פנים עם פרימן דייסון, הפיזיקאי והמתמטיקאי המבריק שהיה אז בן 92 ופרופסור אמריטוס של המכון למחקר מתקדם באוניברסיטת פרינסטון שבניו ג'רזי. דבריו בלתי צפויים תמיד, שאלתי אותו אפוא "מה חדש?" הוא חייך את חיוכו הדו־משמעי והשיב: "אנחנו כנראה בדרך לאלפא סנטאורי." הכוכב הזה הוא אחד השכנים הקרובים של השמש שלנו, ומיליארדר אחד מעמק הסיליקון הודיע לאחרונה שיממן פרויקט ששמו Breakthrough Starshot (מילולית: פריצת־דרך: קליע הכוכבים) ובו תישלח לשם חללית כלשהי. "זה כדאי?" שאלתי. דייסון הרחיב את חיוכו: "לא, זה טיפשי." והוסיף, "אבל החללית מעניינת."

החללית באמת מעניינת. במקום הטיל הרגיל שתגובות כימיות מניעות אותו והוא גדול דיו להסעת בני אדם או מכשור כבד, קליע הכוכבים, סטארשוט, הוא ענן של שבבים רב־תכליתיים זעירים הקרויים סטאר-צ'יפס (StarChips, מילולית: שבבי כוכבים), שכל אחד מהם מחובר ל"מפרש אור". המפרש יהיה קל כל כך עד שכשתפגע בו קרן לייזר של "משגר אור" (light beamer), היא תאיץ אותו למהירות של 20% ממהירות האור. לטיל המהיר ביותר יידרשו 30,000 שנה להגיע לאלפא סנטאורי, המרוחק מאִתנו 4.37 שנות אור, ואילו לשבב כוכבים יידרשו רק 20 שנה. כשיגיעו, השבבים לא יעצרו אלא יחלפו בתוך כמה דקות על פני הכוכב ועל פני כוכבי הלכת שאולי יש לו, וישדרו תמונות שיידרש להן 4.37 שנים לחזור לכדור הארץ.

החלק ה"טיפשי" הוא שכנראה המטרה של סטארשוט אינה מדעית. את מה שאסטרונומים רוצים לדעת על כוכבים אי אפשר ללמוד במטס חטוף כל כך, ולא ידוע אם לאלפא סנטאורי יש בכלל כוכבי לכת, כך שהמשימה אפילו אינה מבטיחה צילומי תקריב של עולמות אחרים. "ייחדנו הרבה פחות מחשבה להיבט המדעי," מודה האסטרופיזיקאי אד טרנר מאוניברסיטת פרינסטון, חבר בוועדה המייעצת של סטארשוט. "היה לנו מובן מאליו כמעט שמבחינה מדעית זה יהיה מעניין." אבל באוגוסט 2016 התמזל מזלו של צוות המיזם: איגוד של אסטרונומים אירופים מצא, בלי שום קשר לסטארשוט, כוכב לכת סביב הכוכב הקרוב ביותר לשמש שלנו, פרוקסימה סנטאורי, הקרוב אלינו בעשירית שנת אור יותר מאלפא סנטאורי. פתאום נעשה סטארשוט לדרך המעשית־למחצה היחידה בעתיד הנראה לעין לבקר בכוכב לכת החג סביב כוכב אחר. ובכל זאת, הפרויקט הזה נשמע קצת כמו חלומותיהם של אותם חובבי מדע בדיוני ומסעות בין־כוכביים המדברים ברצינות וללא הרף על שילוח בני אדם אל מעבר למערכת השמש שלנו באמצעות טכנולוגיות שבוודאי יפעלו, אם יימצאו להן מימון ונִסים טכנולוגיים מספיקים.

אבל סטארשוט אינו זקוק לנִסים. הטכנולוגיה שלו, שאמנם עדיין אינה קיימת, מבוססת על הנדסה בדוקה ואינה מפירה שום חוק פיזיקלי. והפרויקט ממומן היטב. היזם שמאחורי הפרויקט הוא יורי מילנר, המממן גם יוזמות פורצות דרך אחרות, וגם פרס שנתי למדענים פורצי דרך, המאוגדים כולם תחת השם Breakthrough – פריצת דרך. מילנר מתניע את פיתוחו ההתחלתי של סטארשוט עם 100 מיליון דולר. יותר מזה, מילנר גייס ועדה מייעצת מרשימה דיה לשכנוע ספקנים בכך שסטארשוט יכול לבצע את המשימה, ובה מומחים עולמיים בלייזר, במפרשים, בשבבים, בכוכבי לכת חיצוניים, באווירונאוטיקה ובניהול פרויקטים גדולים ובכללם גם שני חתני פרס נובל, האסטרונום הממלכתי של בריטניה, אסטרופיזיקאים עיוניים חשובים, מבחר מהנדסים נבונים ומנוסים, ודייסון, שאף על פי שהוא חושב שסטארשוט טיפשי, הוא אומר שהרעיון של מפרש מונע בלייזר הגיוני וכדאי לנסות להגשימו. בסך הכול, בטווח הארוך, מעטים יהמרו נגד סכום כזה של כסף, כמות כזאת של עצות טובות וכל כך הרבה מהנדסים חכמים.

בכל אופן, הפרויקט הזה שונה מכל משימת חלל שקדמה לו. "כל מה שקשור בסטארשוט הוא בלתי שגרתי," אומרת ג'ואן ג'ונסון-פריז, מומחית למדיניות בנושאי חלל ממכללת הצי האמריקני. המטרות, אופן המימון והמבנה הניהולי שלו חורגים מכל שחקן אחר בזירת המסעות בחלל. חברות מסחריות העוסקות בחלל מתרכזות ברווחים ובמשימות בלתי מאוישות בתוך מערכת השמש. נאס"א, שגם היא אינה מתכננת נסיעה לכוכבי לכת אחרים, זהירה מדי בשביל מיזם כה לא ודאי; רבים מן הנהלים הבירוקרטיים שלה מסורבלים ומיותרים והמשימות שהיא מבצעת תלויות באישורים ובמימון בלתי עקביים של הקונגרס. "נאס"א זקוקה לזמן. מיליארדרים יכולים פשוט לעשות." אומר לירוי צ'אואסטרונאוט ומפקד לשעבר של תחנת החלל הבין־לאומית. "אתה בונה את הצוות הזה, וממריא."

תכנית הפעולה

האיש שדוחף את מיזם סטארשוט הוקסם תמיד מן המרחקים. יורי מילנר נולד במוסקבה ב-1961, בשנה שבה יורי גגרין היה לאדם הראשון ששהה בחלל. "ההורים שלי אמרו לי משהו בכך שקראו לי יורי," הוא אומר, כלומר, הוא היה אמור להגיע למקומות שאיש טרם ביקר בהם. מילנר למד אפוא פיזיקה, "שהייתה האהבה הראשונה שלי," הוא אומר. הוא למד פיזיקה במשך 10 שנים וחקר כרומודינמיקה קוונטית. "למרבה הצער, לא הצלחתי כל כך," הוא אומר. אחר כך הוא נכנס לעסקים, היה מראשוני המשקיעים בפייסבוק ובטוויטר, וצבר הון שלפי הדיווחים מתקרב ל-3 מיליארד דולר. "ואז לפני ארבע שנים בערך," מספר מילנר, "התחלתי לחשוב שוב על האהבה הראשונה שלי."

בתמונה - צילום של לוויין זעיר בשם Sprite, ששוגר השנה על ידי פרויקט Breakthrough Starshot. שבבי־חלל המבוססים על שבבים דומים לאלו שיש בטלפונים חכמים יוכלו להידחף באלומת לייזר לכוכב סמוך, ושם, במעוף קצר על פניו, הם יצלמו וילקטו נתונים אחרים. מקור: Breakthrough Starshot.

בתמונה – צילום של לוויין זעיר בשם Sprite, ששוגר השנה על ידי פרויקט Breakthrough Starshot. שבבי־חלל המבוססים על שבבים דומים לאלו שיש בטלפונים חכמים יוכלו להידחף באלומת לייזר לכוכב סמוך, ושם, במעוף קצר על פניו, הם יצלמו וילקטו נתונים אחרים. מקור: Breakthrough Starshot.

ב-2013 הוא הקים את קרן הפרסים שלו, המעניקה פרס בכל אחד מן התחומים: מדעי החיים, מתמטיקה ופיזיקה. וב-2015 התחיל לעסוק ב"תחביב", כלשונו, סדרת היוזמות פורצות הדרך, כעין יד מושטת ליקום: פרס של מיליון דולר להרכבת המסר המוצלח ביותר להציגו לפני תרבויות חוצניות, פרס של 100 מיליון דולר לחיפוש מקיף, מדויק יותר אחר תבונה חוצנית, ועכשיו 100 מיליון דולר לסטארשוט.

בתחילת 2015 הרכיב מילנר את סגל הניהול המרכזי מאנשים שנתקל בהם בכינוסי Breakthrough השונים. יושב ראש הוועדה המייעצת לסטארשוט הוא אבי לייב, פיזיקאי אמריקני-ישראלי המכהן כראש המחלקה לאסטרונומיה באוניברסיטת הארווארד, והמנהל בפועל שלה הוא פיט וורדן, שניהל את מכון איימס למחקר של נאס"א והיה מעורב בתכנית של נאס"א ושל הסוכנות האמריקנית למחקר ביטחוני מתקדם (DARPA) לשיגור ספינת חלל בתוך 100 שנה. וורדן צירף את פיט קלופר, מהנדס העוסק לפרקים בתעשיית החלל שעבד אִתו במכון איימס, בתור מהנדס ראשי. הם הביאו מומחים בטכנולוגיות הרלוונטיות, שככל הנראה מוכנים להשתתף תמורת מעט כסף או בהתנדבות, ובהם מפורסמים כמו מארק צוקרברג מפייסבוק והקוסמולוג סטיבן הוקינג. נראה שמדיניות הניהול של סטארשוט היא כעין איזון בין היררכיית קבלת ההחלטות הקפדנית של נאס"א ובין תרבות עמק הסיליקון שבה מכנסים חבורה של אנשים חכמים בחדר, מציגים להם מטרה לטווח ארוך, ונותנים להם לעבוד. חבר אחד בוועדה, ג'יימס בנפורד, נשיא חברתמיקרווייב סיינסז, אומר שהמשימה היא: "תנו לנו את השבוע הבא, ותאריך כלשהו בעוד חמש שנים, ואנחנו כבר נמצא איך לחבר ביניהם."
חברי הצוות שהתגבש פתחו בהסכמה שאין מה לדבר על שליחת בני אדם לאלפא סנטאורי, משום שזה מופרך מדי, ותכננו להתמקד במשימה בלתי מאוישת, שאותה, הם מעריכים, יהיה אפשר להשיק בתוך כ-20 שנה. עוד הסכימו, שהבעיה הגדולה היא הנעת החללית. באמצע 2015, התחילו דוקטורנטים ופוסט-דוקטורנטים במעבדה של לייב, לסווג את הרעיונות השונים: בלתי אפשריים, בלתי סבירים ובני ביצוע. בדצמבר 2015 הגיע לידם מאמר מאת פיליפ לובין, פיזיקאי מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה שנקרא בשם "מתווה לטיסה בין־כוכבית". ההינע שהציע לובין היה מערך לייזרים מבוקר־מופע: מספר גדול של לייזרים קטנים המקובצים יחד כך שהאור שלהם ישתלב באופן קוהרנטי לאלומה אחת. אלומת הלייזר תדחוף שבב מחובר למפרש, שיהיה חייב לנוע במהירות גבוהה כדי להגיע לכוכב אחר בתוך כמה עשרות שנים. (רעיון דומה פרסם 30 שנה קודם לכן הפיזיקאי וסופר המדע הבדיוני רוברט פורוורד. הוא קרא לזה בשם "דקיקי־כוכבים".) אף כי הטכנולוגיה הזאת הייתה עדיין בגדר מדע בדיוני יותר מאשר בגדר עובדה, "ביסודו של דבר, נתתי את המתווה של סטארשוט," אמר לובין והצטרף לפרויקט.

בינואר 2016 נפגשו מילנר, וורדן, קלופר, לייב ולובין בביתו של מילנר בעמק הסיליקון וגיבשו אסטרטגיה. "יורי נכנס עם דף ועליו פתקיות דביקות," מספר לובין, "והתחיל לשאול את השאלות המדעיות והכלכליות הנכונות." היופי בגישה הבלתי שגרתית של הפרויקט היה בזה שבמקום לעבור תהליך ממושך של בקשה להצעות ובדיקתן, כפי שנאס"א הייתה עושה, או במקום דאגה בעניין רווחים אפשריים כמו בחברה מסחרית, הצוות של סטארשוט היה חופשי לגבש תכנית בסיסית אך ורק לפי מה שטוב בעיניו.

המרכיב היחיד שבאמת יקר בסטארשוט הוא הלייזר, המפרשים והשבבים יהיו זולים ומתכלים. צרורות שלהם יורכבו על משגר וישוגרו אל מעבר לאטמוספרה שם הם ישתחררו כמו להקות של דגים מעופפים, צרור אחר צרור, מאות ואולי אלפי שבבים – רבים כל כך שבדומה למערכת הרבייה של הזוחלים, אם יאבדו כמה מהם בדרך זה לא יהיה נורא. כל אחד מהם יקבל דחיפה מהלייזר שתאיץ אותו בתוך כמה דקות למהירות של 20% ממהירות האור. אחר כך הלייזר ייכבה, והשבב עם המפרש פשוט יטוס. כשהם יגיעו לכוכב, יתקשרו השבבים הביתה. "לפני עשר שנים לא היינו יכולים לדבר על זה ברצינות," אומר מילנר. אבל עכשיו, כשהלייזרים והשבבים משתכללים בקצב מעריכי, וכשהמדענים ממציאים ומייצרים חומרים חדשים, "זה כבר לא במרחק של מאות שנים אלא של עשרות שנים."

הנהלת סטארשוט הפיצה את הרעיון בין מדענים וביקשה מהם לחפש בו כשלים מכריעים. איש לא מצא שום כשל. "אני יכול לומר לך למה זה קשה ולמה זה יקר," אומר לובין, "אבל איני יכול לומר לך למה אי אפשר לעשות את זה." באפריל 2016 הצוות כבר החליט על מערכת, וב-12 באפריל כינס מילנר מסיבת עיתונאים בראש מגדל החירות החדש בניו יורק. במסיבה הוצגו סרטונים ואנימציות והשתתפו בה כמה חברים בוועדה המייעצת. הוא הכריז על "מפרשית בין־כוכבית" שתפליג על רוח של אור. בקיץ שלאחר מכן קבעו החוקרים מה צריך להיות השלב הבא.

שבבי כוכבים ומפרשי אור

עד מהרה גילה הצוות שעל אף ההיתכנות הטכנית, ביצוע התכנית יהיה מאתגר. אפילו הטכנולוגיה הקלה יותר, הסטאר-צי'פ, מערימה קשיים רבים. השבב צריך להיות זעיר, בסדר גודל של גרם אחד, אבל עליו ללקט ולשדר נתונים, לשאת את מקור האנרגיה שלו, ולשרוד את המסע הארוך. לפני כמה שנים בנו המהנדס מייסון פק וחברי קבוצת המחקר שלו באוניברסיטת קורנל רכיבים שהם כינו בשם "שדונים" (Sprites), שהם שבבים דומים לשבבים של טלפון חכם הנושאים חיישן אור, לוחות סולריים ורדיו, ושוקלים ארבעה גרם השבב. השבבים של סטארשוט ייבנו על פי הדגם של השדונים, אבל יהיו קלים אף יותר, כגרם אחד, וכל שבב יישא ארבע מצלמות. במקום מיקוד באמצעות עדשות כבדות שוקלים המהנדסים להניח סריג־עקיפה זעיר הקרוי מערך פוּריֶיה מישורי ללכידה (PFCA), על פני חיישני האור. הסריג יפצל את האור לאורכי גל שלאחר מכן יהיה אפשר לשחזר אותם באופן ממוחשב לכל עומק מיקוד שרוצים. המהנדסים חושבים לצייד את השבבים גם בספקטרוגרף, כדי לזהות את ההרכב הכימי של האטמוספרה של כוכבי הלכת, ובמגנטומטר למדידת השדה המגנטי של הכוכב.

פרויקט סטארשוט הוא תכנית שאפתנית לשיגור חלליות זעירות לאחד הכוכבים הסמוכים אלינו. בטיסה על פני הכוכב, יצלמו החלליות תמונות ויערכו מדידות. המשימה הזאת תהיה המסע הבין־כוכבי הראשון של האנושות. במימון יוזמות Breakthrough, התכנית נשענת על דחיפת החלליות באמצעות אור לייזר שיוקרן מכדור הארץ אל עבר יריעות דקיקות המכונות מפרשי אור שיחוברו לחלליות הזעירות המכונות סטאר-צ'יפס או שבבי־חלל (יחד, המפרש והשבב קרויים חללית־ננו), ואלה ישדרו מסרים הביתה לכשיגיעו ליעדם. מקור: מתוך סרטון יוטיוב שפרסמה Breakthrough Starshot.

פרויקט סטארשוט הוא תכנית שאפתנית לשיגור חלליות זעירות לאחד הכוכבים הסמוכים אלינו. בטיסה על פני הכוכב, יצלמו החלליות תמונות ויערכו מדידות. המשימה הזאת תהיה המסע הבין־כוכבי הראשון של האנושות. במימון יוזמות Breakthrough, התכנית נשענת על דחיפת החלליות באמצעות אור לייזר שיוקרן מכדור הארץ אל עבר יריעות דקיקות המכונות מפרשי אור שיחוברו לחלליות הזעירות המכונות סטאר-צ'יפס או שבבי־חלל (יחד, המפרש והשבב קרויים חללית־ננו), ואלה ישדרו מסרים הביתה לכשיגיעו ליעדם. מקור: מתוך סרטון יוטיוב שפרסמה Breakthrough Starshot.

השבבים יצטרכו גם לשדר את התצלומים שלהם על פני מרחק בין־כוכבי. הלוויינים של היום משתמשים בלייזר־דיודה בעוצמה של ואט אחד לשידור מידע, אבל לייזר כזה פועל למרחקים קטנים יותר. עד כה, אומר פק, השידור המרוחק ביותר היה מן הירח הקרוב פי 100 מיליון ויותר מאלפא סנטאורי. כדי לשדר אל כדור הארץ מן הכוכב הזה, כיוון הלייזר צריך להיות מדויק להפליא. וכן, בארבע השנים שיידרשו לאות להגיע, הוא יתפזר וייחלש עד שכשיגיע לכאן יישארו ממנו רק כמה מאות פוטונים. פתרון אפשרי אחד הוא לשלוח את התמונות באמצעות שרשרת ממסרים, משבב אחד לזה שאחריו וכך הלאה. השבת המידע לכדור הארץ, אומר חבר הוועדה המייעצת לסטארשוט זאק מנצ'סטרמהרווארד, "היא עדיין בעיה קשה."

השבבים יזדקקו גם לסוללות להפעלת המצלמות והמחשבים המותקנים בהם לשם שיגור נתונים במשך 20 שנות מסעם. בהתחשב במרחק מאלפא סנטאורי או מפרוקסימה סנטאורי ובוואטים הספורים שאפשר להפיק בשבב קטן, צפוי שהאות שיגיע לכדור הארץ יהיה חלש אבל "עם מספר פוטונים בדיוק די הצורך לקליטה במקלט של סטארשוט," אומר פק. לעת עתה אין שום מקור אנרגיה שיכול לעבוד גם בחושך וגם בקור ושוקל פחות מגרם ומייצר אנרגיה מספקת. "האנרגיה היא הבעיה הכי קשה עם השבב," אומר פק. פתרון אפשרי אחד, הוא מציע, יהיה להתאים למשימה את הסוללות הגרעיניות הזעירות המשמשות בשתלים רפואיים. פתרון אחר הוא לנצל את האנרגיה שמייצר המפרש כשהוא עובר בתווך הבין־כוכבי המלא בגז ובאבק ומתחמם בגלל החיכוך.

התווך הבין־כוכבי הזה עלול גם לסכן את השבב של סטארשוט. התווך דומה לעשן סיגריה מדולל ביותר, מסביר ברוס דריין, אסטרונום מאוניברסיטת פרינסטון שגם הוא חבר בוועדה. צפיפותו המדויקת של התווך אינה ידועה ולא גודלם של גרגרי האבק, לכן קשה להעריך את פוטנציאל ההרס שלו. התנגשות במהירות קרובה למהירות האור בין השבבים ובין גרגרים מגודל כלשהו יכולה לחולל מגוון נזקים, מגומות קטנות ועד הרס מוחלט. אם גודל השבב הוא סנטימטר רבוע, אומר דריין, "צפויה התנגשות עם הרבה מאוד דברים כאלה בדרך." אחת הדרכים האפשריות להגן על השבבים מפני חלקיקים קטנים באופן יחסי היא ציפויים בסגסוגת נחושת-בריליום בעובי כמה מילימטרים, אם כי גם אז חלקיקי אבק יוכלו לגרום נזקים נוראיים. "השבב ישרוד, או שלא ישרוד," אומר פק, אבל עם קצת מזל, מבין מאות אלפי השבבים שבנחיל, אחדים יחזיקו מעמד.

הטכנולוגיה השנייה בסדר הבעיות היא המפרש. את השבבים יניע הרתע של האור שיוחזר מן המפרשים שלהם, בדומה לאופן שבו רתע של כדור טניס דוחף את המחבט. ככל שמוחזר יותר אור, כן חזקה הדחיפה ומהיר השיוט. כדי להגיע ל-20% ממהירות האור, מפרש האור של שבב החלל צריך להחזיר 99.999% מן האור הפוגע בו. "כל אור שאינו מוחזר בסופו של דבר מחמם את המפרש," אומר ג'פרי לנדיס, מדען ממכון גלן למחקר של נאס"א וחבר בוועדה המייעצת. ובהתחשב בטמפרטורות העצומות של משגר האור, "אפילו אם חלק קטן מאנרגיית הלייזר יחמם את המפרש התוצאות יהיו הרסניות." לעומת מפרשים סולריים הקיימים היום, שהניעו מכוחו של אור השמש כמה חלליות ניסיוניות ברחבי מערכת השמש, הוא צריך להיות גם קל הרבה יותר, בעובי של כמה אטומים או "בעובי של בועת סבון," אומר לנדיס. בשנת 2000, בניסוי שהיה הכי קרוב לזה, השתמש בנפורד באלומה של גלי מיקרו להאצת מפרש עשוי מיריעת פחמן. בניסוי נרשמה תאוצה של 13 ג'י (תאוצה גדולה פי 13 מתאוצת הנפילה החופשית על פני כדור הארץ), ואילו המפרש של סטארשוט יצטרך לעמוד בתאוצה שיכולה להגיע ל-60,000 ג'י. וגם המפרש, כמו הסטאר-צ'יפ, יצטרך להתמודד עם האבק בתווך הבין־כוכבי שינסה לחורר אותו. אין עדיין חומר שהוא קל, חזק, מחזיר אור ועמיד לחום שאינו עולה מיליוני דולרים. "אחד הנסים שנצטרך להמציא הוא החומר שממנו יהיו עשויים המפרשים," אומר קלופר.

יש עוד החלטות לקבל בעניין המפרשים. המפרש יכול להתחבר לשבב בכבלים, או שהשבב יורכב על המפרש. המפרש יוכל להסתובב, כדי לשמור על מִרכוז ביחס למשגר האור. אחרי ההאצה הראשונית, המפרש יוכל אולי להתקפל כמו מטריה, כך שיהיה חשוף פחות לפגעי המסע. ואז, כשיגיע לאלפא סנטאורי הוא ייפרש שוב ויתקער במידה הנחוצה כדי לשמש מראת טלסקופ או אנטנה לשיגור האות מהשבב לכדור הארץ. "זה נשמע כמו הרבה עבודה, "אומר לנדיס, "אבל פתרנו כבר בעיות קשות."

ובכל זאת, כל הקשיים האלה קלים מן הקשיים הכרוכים במשגר האור שידחוף את המפרשים. רק באמצעות לייזר חזק במיוחד, של 100 ג'יגה-וואט, יוכלו שבבי סטארשוט לצבור מהירות המהווה אחוז בלתי מבוטל ממהירות האור. משרד ההגנה האמריקני בנה מכשירי לייזר חזקים יותר, אומר רוברט פטרקין, מהנדס ראשי בדירקטוריון של המעבדה לאנרגיה מכוונת במעבדות המחקר של חיל האוויר האמריקני, אבל הם מאירים רק למיליארדית או טריליונית השנייה. משגר האור של סטארשוט יצטרך להאיר כל מפרש במשך דקות. כדי להפיק עוצמה כזאת למשך פרק זמן כזה, אפשר לקבץ לייזרי-סיב קטנים למערך ולכוון את המופעים שלהם כך שכל האור מהם יצטרף לאלומה קוהרנטית. משרד ההגנה בנה גם מערכי לייזר מבוקרי מופע כאלה, אבל המערכים שבנה מונים 21 לייזרים וקוטרם רק 30 סנטימטרים, אומר פטרקין, תצורה המפיקה כמה עשרות קילוואט. משגר האור של סטארשוט יזדקק למערך של 100 מיליון מכשירים מן הסוג הזה, שעוצמתם כמה קילוואטים, וגודלו יהיה קילומטר רבוע. "כמה זה רחוק משיא השכלול של היום?" שואל פטרקין.

"והעניינים הולכים ומסתבכים," הוא אומר. קרני האור של 100 מיליון הלייזרים הקטנים יוסטו בגלל המערבולות הטבעיות באטמוספרה, כל אחת באופן אחר. בסוף, יהיה על המשגר למקד את כולן במפרש של ארבעה מטרים רבועים המרחף בגובה 60,000 קילומטר. "נכון לעכשיו," אומר ביובש רוברט פוגייט, מדען בדימוס וחבר בוועדה, "בקרת מופע של 100 מיליון לייזרים מבעד למערבולות אטמוספריות על מטרה של כמה מטרים במרחק 60 מגה-מטר מעסיקה אותי." האור עלול להחטיא את המפרש לגמרי, או, מה שיותר סביר, לפגוע בו באופן בלתי שווה, כך שחלקים מן המפרש יקבלו דחיפה חזקה יותר, והוא יתקמט, יסתובב או יישמט מן האלומה.

גם כאן יש לאנשי סטארשוט פתרון אפשרי, אבל גם הוא כרוך בבעיות משלו. אופטיקה מסתגלת היא טכנולוגיה שכבר השתמשו בה בטלסקופים גדולים והיא מבטלת את העיוותים שיוצרות מערבולות האטמוספרה בעזרת מראה גמישה המחוללת עיוות הפוך ושווה בעוצמתו. אבל יצטרכו לעשות בה שינויים גדולים כדי להתאימה לצרכים של סטארשוט. במשגר האור, במקום מראה מתכווננת, יצטרכו המדענים לכוון בדיוק מופתי כל סיב לייזר כדי לתקן את העיוות האטמוספרי. האופטיקה המסתגלת בטלסקופים של היום יכולה לתקן אזור בקוטר 30 אלפיות השנייה (כלומר שניית־קשת, מידה לגודלם של אזורי שמים) לכל הפחות. סטארשוט יצטרך למקד את המשגר בזווית של 0.3 אלפיות השנייה, ואת זה טרם עשו.

הפיזיקאי סטיבן הוקינג, ומאחוריו המשקיע יורי מילנר (משמאל), פרימן דייסון ואבי לייב בהכרזה על פרויקט STARSHOT בניו יורק באפריל 2016. צילום יח"צ

הפיזיקאי סטיבן הוקינג, ומאחוריו המשקיע יורי מילנר (משמאל), פרימן דייסון ואבי לייב בהכרזה על פרויקט STARSHOT בניו יורק באפריל 2016. צילום יח"צ

אפילו אם כל הטכנולוגיות השונות והמאתגרות האלה יוכלו להתממש, יהיה עליהן לפעול יחד במערכת אחת, מה שבוודאי מציב לפני המנהלים של סטארשוט תצרף עם חלקים שצורתם הולכת ומתפתחת או חלקים שעדיין אינם קיימים. וורדן מכנה את התהליך הזה "אמנות התכנית ארוכת הטווח של מחקר קשה". למערכות "אין עדיין תֶכֶן יחיד," אומר קווין פרקין מחברת פרקין ריסרץ', מהנדס מערכות וחבר בוועדה. התכנית, בחמש השנים הראשונות, אומר קלופר, היא "ללקט את הטכנולוגיות", כלומר, בהנחיית מומחי הוועדה בתחומים השונים, אנשי הצוות יערכו ניסויים קטני היקף ויבנו מודלים חישוביים. הם התחילו בחורף 2015-2016 בסקירה של טכנולוגיות קיימות ובפרסום בקשות הצעה לטכנולוגיות שטרם פותחו. באביב 2017, הם מתכוונים להעניק חוזים קטנים, של כמה מאות אלפים עד 1.5 מיליון דולר. השלב הבא יכול להיות בנייה של אבות־טיפוס. אם זה יצליח, בניית הלייזר והמפרש תוכל להתחיל בשנות ה-30 המוקדמות, והשיגור יהיה באמצע שנות ה-40 של מאה זו.

עד אז, עלותו המצטברת של סטארשוט בוודאי תגיע למיליארדי דולרים, ועם קצת מזל, הפרויקט יגייס משתפי פעולה בקרב ממשלות, מעבדות וסוכנויות חלל בארה"ב, באירופה ובאסיה. "אני אטען את טיעוני, בתקווה שעוד אנשים יצטרפו," אומר מילנר. "זה חייב להיות עולמי," הוא מוסיף ומזכיר את השיקולים ההגיוניים של ביטחון לאומי בנוגע למתקן לייזר ענק. "אם אתה מתחיל דבר כזה בסוד, יתעוררו הרבה סימני שאלה. חשוב להצהיר על הכוונות בגלוי."

הלאה לכוכבים

לנוכח כל המכשלות האלה, מה הם סיכויי ההצלחה? ידענים טכנולוגיים שאינם קשורים לסטארשוט מעריכים שהסיכויים קטנים. כמה אנשים אמרו לי חד וחלק ש"הם לא יגיעו לאלפא סנטאורי." דייוויד שרבונו ממרכז הארווארד-סמית'סוניאן לאסטרופיזיקה אומר שהפרויקט יהיה יקר כל כך בסופו של דבר עד ש"הוא עלול להיות שקול לשכנוע תושבי ארה"ב להקצות לזה 5% מן התקציב הלאומי, אותו נתח מן התקציב שגבתה תכנית אפולו."

מי שקשורים בסטארשוט סבורים שהסיכויים טובים יותר, אבל הם מעשיים. "אנחנו בהחלט יכולים להשתמש בלייזר לשיגור כלי טיס לאלפא סנטאורי," אומר גרג מטלוף מן הקולג' הטכנולוגי של ניו יורק, חבר בוועדה. "האם נצליח להביא אותם לשם ב-20 השנים הבאות? אינני יודע." מנצ'סטר מהארווארד אומר ש"בתוך 50 שנה הסיכויים לא רעים, ובתוך מאה שנים הם 100%." וורדן חושב שהגישה שלהם מדודה בכוונה, "ואולי בתוך חמש שנים נגלה שאיננו יכולים לעשות את זה." מילנר סבור שתפקידו בסטארשוט, חוץ מן המימון, הוא לדאוג שהפרויקט יישאר מעשי ומעוגן במציאות. "אם יידרש לזה יותר מדור אחד," הוא אומר, "אז אנחנו לא צריכים לעבוד על הפרויקט הזה."

עד סוף אוגוסט 2016 חשבתי שדייסון צודק: הטכנולוגיה של סטארשוט מעניינת, אבל אלפא סנטאורי היא בגדר שטות. זאת מערכת בינרית (אלפא סנטאורי A ואלפא סנטאורי B) ששני הכוכבים שלה דומים לשמש שלנו, ואין ייחוד לא בזה ולא בזה. הידע וההבנה שיש לאסטרונומים על כוכבים כאלה, אומר שרבונו, "טובים למדי," ואף כי השוואה בין ההתפרצויות והשדות המגנטיים שלהם ובין אלה של השמש יכולה להועיל, "מה שילמד אותנו המסע לשם על הפיזיקה של כוכבים אינו מצדיק את ההשקעה."

עכשיו, כשהאסטרונומים יודעים שלשכנו של אלפא סנטאורי יש כוכב לכת, ההצדקה המדעית משכנעת יותר. הכוכב הזה, פרוקסימה סנטאורי, קצת יותר קרוב לכדור הארץ והוא ננס אדום, סוג הכוכב הנפוץ ביותר. מרחקו של כוכב הלכת, פרוקסימה סנטאורי b, מפרוקסימה סנטאורי מתאים להיתכנות חיים. כשהכריזו על התגלית, חגג צוות סטארשוט את ההכרזה בארוחת ערב. האם החברים ישקלו לשנות את היעד של הפרויקט? "בוודאי," אומר מילנר. "יש לנו הרבה זמן להחליט." הכינון של מערך הלייזר יהיה גמיש דיו "להתאים את עצמו להבדל, שהוא שתי מעלות בערך," אומר פוגייט.

בסופו של דבר המטרה הכללית של יוזמות Breakthrough היא למצוא את כל כוכבי הלכת הקרובים למערכת השמש שלנו, אומר קלופר, ופרוקסימה סנטאורי b אולי יהיה הראשון מני רבים. "אני מרגיש כמו חוקר חרקים שהופך אבן, מוצא מתחתיה חרק, וחושב שימצא חרק מתחת לכל אבן שיהפוך עכשיו," הוא אומר. "זה לא נכון, אבל יש בזה משהו מעודד."

כמובן, גם קיומו של פרוקסימה סנטאורי b, אינו מבטיח את ערכו המדעי של סטארשוט. השבב יוכל לצלם, אולי לבחון את השדה המגנטי של כוכב הלכת, אולי אפילו לדגום את האטמוספרה שלו. אבל הוא יעשה את כל זה ביעף, בתוך דקות. בהתחשב בזמן ההכנה לשיגור ובעלות הסופית, אומר האסטרופיזיקאי מפרינסטון דייוויד ספרגל, "אפשר לבנות טלסקופ אופטי בקוטר 12 עד 15 מטר בחלל, להשקיף על כוכב הלכת במשך חודשים, ולאסוף הרבה יותר מידע ממה שאפשר לאסוף בטיסת יעף."

אבל המיליארדרים חופשיים להשקיע במה שהם רוצים, ונפשות סלחניות יותר חופשיות להצטרף אליהם ברצון הזה. יותר מזה, רבים מן המפקפקים בערך המדעי של סטארשוט תומכים בו בכל זאת מפני שבפיתוח הטכנולוגיה, ייתקלו בוודאי מהנדסי הפרויקט בדברים מעניינים. "הם לא יפתרו את כל הבעיות, אבל הם יפתרו כמה," אומר ספרגל. ופתרון יצירתי אפילו לאחת מן הבעיות הקשות "יהיה הצלחה אדירה." כמו כן, אפילו אם סטארשוט ייכשל, משימות שייהנו מן הפירות הטכנולוגיים שיניב יוכלו להגיע לכמה יעדים חשובים גם במערכת השמש שלנו וגם מחוץ לה.

חיבתו של מילנר עצמו לפרויקט נובעת מתקוותו שהפרויקט ילכד את בני האדם בעולם בתחושה שהם מין אחד בכוכב לכת אחד. "בשש השנים האחרונות העברתי 50% מן הזמן בנסיעות, הרבה זמן באסיה ובאירופה," הוא אומר. "הבנתי שקונצנזוס עולמי הוא קשה להשגה, אבל לא בלתי אפשרי." הקו הזה מתיישב עם יוזמות Breakthrough האחרות, המתרכזות בעיקר במציאת חוצנים שאפשר לתקשר אִתם, ומתיישב עם השקעתו הנכבדה של מילנר באינטרנט ובמדיה החברתית, ששינו את טיב השיח והקהילה. אבל בסוף, אפילו הוא מודה שהרצון להגיע לכוכב אחר איננו מוסבר. "אם תמשיכי לשאול אותי למה, בסוף אומר שאינני יודע. אני פשוט חושב שזה חשוב."

כמעט כל מי ששאלתי השיב באופן דומה: הם אינם יכולים להסביר את זה למישהו שאינו מבין זאת ממילא. הם פשוט רוצים לנסוע. ג'יימס גַן, פרופסור אמריטוס בחוג למדעים אסטרופיזיקליים בפרינסטון, אמנם סבור שהסיכויים שסטארשוט יצליח קלושים והוא מפקפק בהצדקתו המדעית, בכל זאת הוא אומר: "אני רואה בהיגיון את רוב הדברים, אבל אני לא כל כך הגיוני בעניין משאת נפשו של האדם. מילדות אני חולם על נסיעה לכוכבים." רבים מחברי הוועדה המייעצת אמרו אותו דבר. "זה פשוט מגניב כל כך," אומר לנדיס מה שאמרו במילים אלה ממש חברים אחרים בוועדה.

את הסתירות הטבועות בחלומות האלה מיטיב לתאר פרימן דייסון. השבב והמפרש המונע בלייזר של סטארשוט הגיוניים, והאנשים שמניעים את הפרויקט נבונים ו"שקולים למדי". אבל הוא חושב שיש לזנוח את הניסיון להגיע לאלפא או לפרוקסימה סנטאורי ולהתרכז בחקר מערכת השמש, שבה יהיה אפשר להטיס את שבבי החלל במהירות קטנה יותר ובעזרת לייזרים חלשים וקלים יותר לבנייה. "חקירה היא מן הדברים שנועדנו להם," הוא אומר. "אנחנו מצטיינים בזה." הוא חושב ש"מכונות אוטומטיות" הן שצריכות לחקור את היקום ושאין הצדקה מדעית לשילוח אנשים. ואז, כיאה לדייסון הבלתי צפוי, הוא מוסיף: "מצד אחר, בכל זאת הייתי רוצה מאוד לנסוע."

תגובה אחת ל “כיצד לטוס לכוכב אלפא סנטאורי במהירות האור כמעט”

הוספת תגובה

  • (will not be published)