כמעט שלושה עשורים לאחר הנחיתה על הירח, בודקת נאסא שוב ברצינות את הרעיון לטיסות מאוישות בחלל מעבר למסלול היקפי סביר כדור הארץ. הפעם, היעד הסביר ביותר הוא המאדים
במשרדו במעבדה להנעה סילונית (J PL) בפאסאדינה, קליפורניה, מחזיק הפיסיקאי מארק אדלר שקופית מול האור. הוא מצביע על לוח זמנים המפרט את התוכניות השאפתניות של נאסא לחקרהמאדים. לוח הזמנים מראהמשימות שישוגרו כדי לחקור את קרקע המאדים ואת האטמוספירה שלו, לנתח דוגמאות של סלעים, ואפילו להביא חזרה סלעים לכדור-הארץ. ואז מצביע אדלר על השנה .2014 שם מסתיים לוח הזמנים בשיאו המדהים: משימה מאוישת למאדים.
כמעט שלושה עשורים לאחר הנחיתה על הירח, בודקת נאסא שוב ברצינות את הרעיון לטיסות מאוישות בחלל מעבר למסלול היקפי סביר כדור הארץ. הפעם, היעד הסביר ביותר הוא המאדים עלותה של משימה מאוישת למאדים שתימשך שנתיים וחצי, שפעם הוערכה במאות מיליארדי דולרים, מוערכת עתה רק ב 20 מיליארד דולר, או כ 2 מיליארד דולר לשנה כמשך 10 שנים. זה יכול להשתלב במסגרת מגבלות התקציב של נאסא, הסוכנות מוציאה כיום סכום דומה על תחנת החלל הבינלאומית.
ובדיקת ההיתכנות שנערכה לאחרונה על ידי מרכז החלל ג'ונסון של נאסא ביוסטון טוענת, שלוח הזמנים של אדלר פסימי מדי. מהנדסי ג'ונסון אומרים עכשיו, שהם יכולים לשלוח אסטרונאוטים למאדים בפחות מעשר שנים. “אנו בונים את התשתית”, אומר אדלר, אדריכל התוכנית שהכינה המעבדה להנעה סילונית לחקר המאדים באמצעות רובוטים, לפני שיגור המשימה המאוישת. נאסא, שהמתינה 21 שנים אחרי משימת ויקינג כשנת 1976 כדי לחזור לקרקע המאדים עם פאת'פיינדר, הקימה עכשיו קו הרכבה של חלליות למאדים. בעוד רכב הסיור של פאת'פיינדר רץ על פני המאדים, מהנדסים כבר תכננו את משימת מאדים “'9 ששוגרה לפני חודש. מתוכננות גם משימות להזדמנויות השיגור הבאות בשנת 2001 וב 2003)דרישות הדלק הן הנמוכות ביותר כאשר החלליות משוגרות בעת שכדור הארץ והמאדים קרובים ביותר זה לזה, מצב יחסי כזה מתרחש אחת ל- 26 חודשים בערך). המשימות הבאות יאספו נתונים שיעזרו לנאסא להחליט אילו טכנולוגיות דרושות לה כדי לשלוח בני-אדם לחולות האדומים הקפואים של המאדים.
ההתעניינות של נאסא במאדים התעוררה מחדש בשנת ,1989 כאשר הנשיא ג'ורג' בוש קרא בעת החגיגות לציון 20 שנה לנחיתה על הירח לשליחת משימה מאוישת למאדים. נאסא לא הייתה זקוקה לעידוד נוסף. היא יצאה לפעולה, ותשעים יום מאוחר יותר הציגה תוכנית מהממת לשיגור אסטרונאוטים אל המאדים. המשימה כללה מוסכי הרכבה ורציפים במסלול היקפי בחלל, בסיסים ענקיים על הירח וצי של אמצעי תעבורה, וכן חלליות למסע בין-כוכבי בגודל ל “גלאקטיקה” מסדרת הטלוויזיה הידועה.
נאסא העריכה כי תיעוש החלל שנחזה בדו”ח 90 הימים שלה ידרוש 30 שנה להגשמתו ויעלה סכום מדהים של 540 מיליארד דולר. זו הייתה מטרה בלתי מציאותית לחלוטין. הצעה מוגזמת זו ירדה עד מהרה מן הפרק; וחובבי המאדים בתוך נאסא ומחוצה לה התאמצו להעלות הצעה למשימה חלופית, שאותה ניתן יהיה להגשים במחיר סביר. התוצאה, שהתבססה על עבודה שנעשתה באמצע שנות התשעים במשרד למבצעי מחקר של מרכז החלל ג'ונסון, הייתה משהו שנקרא משימת הייחוס למאדים.
כאשר העבודה על המשימה הושלמה, טענו מהנדסי מרכז ג'ונסון שהם יוכלו לבצע אותה בסכום של כ-50 מיליארד דולר. אולם הם המשיכו לשנות את הטיוטה הראשונית, כשהם בוחנים מחדש כל הנחה ועושים ככל שניתן כדי לקצץ בעלויות מבלי לכפות סיכונים שאי אפשר לקבלם, בקיץ שעבר דיווחו מהנדסי מרכז החלל ג'ונסון כי הם קיצצו את עלות משימת הייחוס במחצית.
הם השיגו ואת חלקית על-ידי תכנון המשימה מחדש כך שבוטל הצורך בכלי שיגור ענקי חדש. דבר זה, מצדו, ביטל את הצורך בבניית מתקן שיגור חדש ויקר במיוחד בקייפ קאנוורל. המהנדסים אימצו גם כמה מן הרעיונות של מהנדס לשעבר בלוקהיד מרטין, שעשה יותר מכל אחד אחר כדי לדרבן לחשיבה יצירתית בנוגע לתכנון משימה אל המאדים. רוברט זוברין הבלתי ניתן לריסון, שעומד כיום בראש חברה משלו להנדסת תעופה וחלל (פיוניר אסטרונאוטיקס, מלייקווד בקולוראדו), תכנן משימה למאדים שלטענתו תהיה זולה ומהירה יותר מזו של נאסא.
זוברין שואף למאדים בקנאות כמו-דתית מאז .1990 הוא מגייס עתה כסף להקמת בסיס בקוטב, שבו יותקן וייבחן אבטיפוס של מודול מגורים על המאדים. הוא מתכוון לשגר למאדים בשנת 2003 מטען תכליתי שימומן באופן פרטי.
ובקיץ שעבר הוא קיים מפגש ראשון עם קבוצה שהוא יסד, הנקראת “אגודת המאדים”, שמטרתה לבנות תמיכה ציבורית ברעיון של משימה מאוישת אל המאדים. משימתו של זוברין, שלה הוא קורא “ישיר למאדים”, שונה ממשימת הייחוס של נאסא במספר היבטים, אולם נאסא מודה כי היא ננעלה על כמה מרעיונותיו של זוברין. למעשה, נאסא התקשרה עתה בחוזה עם זוברין לבחינת כמה מאותם רעיונות לצורך שילוב אפשרי בתוכנית הסופית של נאסא.
התרומה החשובה ביותר של זוברין הייתה להראות כי אסטרונאוטים על המאדים “יוכלו לחיות שם”. זהו רעיון מדהים, מכיוון שפני המאדים קרים יותר, יבשים יותר והרבה יותר עקרים מאשר מקום כלשהו על פני כדור-הארץ. למרות זאת, יש שם משאבים רבים אותם יוכלו האסטרונאוטים לסחוט כדי לספק את הצרכים של מעיכותיהם לתמיכה בחיים. מדהימה עוד יותר, כפי שזוברין הראה, היא העובדה שהמאדים יכול לספק דלק לצורך מסעם של האסטרונאוטים חזרה לכדור-הארץ.
משימת הייחוס של נאסא אל המאדים מסתמכת ככל האפשר על טכנולוגיות קיימות. המפתה להפחתת העלויות בגרסה האחרונה של התוכנית היה הקטנת המשקל שאותו יש להעלות לחלל מ-400 ל-200 טון.
האסטרטגיה הבסיסית, אומר קנט ג'וסטן, המהנדס הראשי במשרד לביצוע מחקרים במרכז החלל ג'ונסון, היא מה שנקרא גישה מפוצלת. היא שונה ממשימת אפולו לירח, שבה טיל ענקי שיגר את הכל לירח בפעם אחת. משימת הייחוס למאדים, לעומת זאת, נבנית בתבנית שבה משתמשים מפקדי צבא במלחמה. “הם קוראים לכך פריסה קדמית”, אומר ג'וסטן. “פירושה הוא, שלפני שאתה שולח את הכוחות שלך, אתה דואג שהחומרים שלך יוצבו קדימה ככל האפשר, כך שאינך נקלע למצב שבו הכוחות כבר הגיעו והחומרים לא נמצאים שם”.
“אנו בודקים מתי אנו רוצים שהצוות יגיע למאדים”, ממשיך ג'וסטן. “עשרים ושישה חודשים לפני כן, אנו שולחים כמה שיותר חומרים קריטיים, ומוודאים כי הם הגיעו לשם וכי הם פועלים כראוי, לפני שאנחנו שולחים את הצוות”.
המשימה תתחיל בשיגור, כנראה בשנת ,2011 של שני טילים שיעבירו מטענים תכליתיים למאדים. מטען תכליתי אחד יהיה הכלי שיאפשר חזרה לכדור-הארץ, שאותו יכניסו למסלול היקפי סביב המאדים. הוא יישאר שם עד שהאסטרונאוטים יהיו מוכנים להשתמש בו לצורך מסעם חזרה הביתה. המטען התכליתי השני יכלול את ביתן המגורים הקרקעי ומערכות הכוח שלו, מערכת לייצור דלק, כלי-רכב לשיטוט וציוד אחר למחקר, ואת הכלי להמראה מן המאדים. “לאחר שהדבר ינחת, הוא יתחיל לייצר דלק עבור כלי ההמראה, דלק עבור כלי הרכב לשיטוט, וכן אוויר ומים, בעיקר מן האטמוספירה של המאדים”, אומר ג'וסטן.
זה יימשך שנתיים, לפני שהצוות יגיע לשם. באותו זמן, ביתן המגורים – שעשוי להיות מתנפח, חידוש שהועלה לאחרונה שתוכנן כדי לחסוך במשקל – יוקם על פני השטח.
המערכת לייצור חומר הדלק תדווח כאשר תסיים להפיק כמות מספקת עבור כלי ההמראה. וכמו-כן יוודאו את מוכנותו של כל הבסיס על פני המאדים לפני שתושביו המיועדים יישלחו לדרכם. אם הכל יתנהל היטב, צוות בן שישה אנשים ישוגר בהזדמנות הבאה של חלון השיגור המתאים, בשנת .2014 משימתם תארך שנתיים וחצי – בערך שישה חודשים בדרך למאדים, כ-500 ימים על פני השטח שלו, ובערך שישה חודשים חזרה.
“זוהי משימה ארוכה – זה שונה מכל מה שעשינו קודם לכן”, אומר ג'וסטן. “אבל אנחנו נמצאים בחלל רק שישה חודשים בכל פעם. אחרי זה אנחנו על המאדים, שם יש לנו מיסוך מסוים מפני קרינה וגישה למשאבים. שהייה של שישה חודשים בחלל היא דבר שיש לנו כבר ניסיון בו. מה שאנחנו צריכים לעשות זה ללמוד כיצד לחיות על המאדים”.
במהלך שהייתם הארוכה, האסטרונאוטים יצטרכו לקיים סדר יום מדעי שאפתני, שיכלול כנראה גם פרויקט קידוח עמוק כדי לחפש חיים מתחת לפני השטח. אבל בעקבות ההצלחה המדהימה של משימת פאת'פיינדר בשנת ,1997 כמה מבקרים תוהים מדוע אי אפשר לחקור את המאדים במידה מספקת עם כלים לא מאוישים. “אני חושב שאנחנו הולכים לגלות די מהר את המגבלות של מה שרובוטים יכולים לעשות על המאדים”, אומר ג'וסטן.
“מהנדסים יכולים לארוז רק מידה מוגבלת של תבונה בתוך נחתת בגודלה של פאתיפיינדר, והמרחק הגדול בין כדור הארץ לבין המאדים הופך לבלתי אפשרי שליחת פקודות מיידיות לרובוט. חיפוש יסודי של חיים על המאדים, ובחינה יסודית של הגיאולוגיה של כוכב-הלכת, ידרשו בני-אדם שיכולים לנדוד על פני שטח נרחב וללכת בעקבות רמזים ותחושות באופן שמכונות אינן יכולות לעשות”, אומר ג'וסטן.
בעת שהאסטרונאוטים יחקרו את המאדים, כל האוויר והמים שבו הם ישתמשו ימוחזר. המפעל לייצור חומרי הנעה, בעת שלא ייצר דלק, ישמש ליצירת מים וחמצן עבור המערכות השונות לתמיכה בחיים של אנשי הצוות. “אינך יכול לקפוץ החוצה ולחזור הביתה בכל רגע שאתה רוצה, ואינך יכול לקבל אספקה מכדור-הארץ בכל רגע שאתה רוצה”, אומר ג'וסטן. “לאחר שאתה שולח אותם לשם, יהיה עליהם לסמוך על עצמם”.
בסיום שהייתם, האסטרונאוטים ישתמשו בחמצן נוזלי ובמתאן שיופקו על פני המאדים כדי לתדלק את כלי ההמראה שלהם. החמצן הנוזלי יילקח מדו-תחמוצת הפחמן, שהיא המרכיב העיקרי באטמוספירה של המאדים. מתאן דורש תוספת של כמות קטנה של מימן, אשר יובא מכדור-הארץ. כלי ההמראה יישא את אנשי הצוות למפגש עם הכלי המחזיר לכדור-הארץ, שהוכנס קודם לכן למסלול היקפי סביב המאדים. הם יטוסו בחללית זו חזרה לכדור-הארץ.
כדי להקטין את הסיכונים, מסתמכת נאסא על תוכנית חכמה שתפעיל במדורג מספר משימות אל המאדים. לפני שצוות האסטרונאוטים הראשון יצא לשם. שני המטענים התכליתיים הראשונים עבור משימה מאוישת שניה כבר יגיעו למאדים עם כלי מחזיר שני לכדור הארץ וביתן מגורים שני על פני השטח.
“לאנשי הצוות יהיו שתי מערכות מכל דבר, במקרה שהם ייקלעו לבעיות”, אומר ג'וסטן. אפשר לתכנן את ביתן המגורים השני באופן שהוא יוכל להתחבר לראשון, להגדלת הנפח העומד לרשות הצוות. רעיון אחר הוא להתחיל לגדל מזון על המאדים תוך שימוש בביתן השני כחממה לגידול צמחים.
בעת שנאסא תכננה את משימת הייחוס, היא עבדה גם על כלי השיגור שנדרש כדי להזניק את המשימה. מהנדסי מרכז החלל ג'ונסון חשבו בתחילה שהם יזדקקו לטיל ענקי בעל יכולת להזניק מטען של 200 טון למסלול סביב כדור הארץ. זוהי בערך קיבולת כפולה מיכולתו של הטיל סאטורן 5 שבו נעשה שימוש במבצע אפולו לירח. בגירסה האחרונה, הדרישה הוקטנה ל-80 טון בלבד.
משמעות הדבר, שנאסא אינה ניצבת עוד בפני האתגר היקר והמסובך לתכנן כלי שיגור חדש לחלוטין “יש לנו עכשיו כלי שיגור שמסוגל להכניס 80 טון למסלול היקפי, ואנו משתמשים בו בערך אחת לחודש”, אומר ג'וסטן. המדובר במעבורת החלל, כמובן. כושר הנשיאה שלה הוא רק 20 טון בערך, אבל כאשר היא טעונה, משקלה של המקפת מגיע לכ-80 טון.
“אתה יכול לחשוב על החלפת המקפת במטען תכליתי שדרוש לך, ויש לך בעצם מערכת קיימת שיכולה כמעט לבצע מה שאנחנו רוצים ממנה”. כלי שיגור חדש זה מכונה מאגנום. בדומה למעבורת החלל, יהיה למאגנום מכל דלק גדול שאליו צמודים שני מאיצים רקטיים. אבל במקום המקפת של מעבורת החלל יהיה גליל ארוך שיורכב בראש מכל הדלק. גליל זה יאחסן בתוכו את האלמנטים של המשימה למאדים. המאגנום יכניס את מרכיבי המשימה למאדים למסלול היקפי נמוך סביב כדור-הארץ, הדומה למסלולים שבה טסה מעבורת החלל. שם הם יחוברו כהכנה לקראת מסעם אל המאדים.
בתרחיש אחד, החבילה המושלמת לא תטוס ישירות למאדים. במקום זאת,נאסא תשתמש ב”גוררת” חללי כדי למשוך לאט על מטען תכליתי המיועד למאדים למסלול היקפי גבוה הרבה יותר סביב כדור-הארץ. משם, דרושה רק דחיפה קטנה נוספת כדי לשגר את המטען התכליתי בדרכו לעבר המאדים. פרטי התכנון של גוררת החלל מעודכנים בקביעות. התוכנית האחרונה מדברת על חללית בעלת מנוע יוני סולארי-חשמלי, אבל נאסא שוקלת גם מערכות הנעה כימיות, גרעיניות חשמליות, גרעיניות תרמיות ושל פלאסמה.
לאחר שגוררת החלל תביא את המטען התכליתי למסלול היקפי גבוה סביב כדור-הארץ, היא תתנתק ממנו ותנמיך חזרה כדי להתחבר למטען נוסף.
המטענים במסלול ההיקפי הגבוה ישוגרו בדרכם למאדים על-ידי הפעלה קצרה של מנוע רקטי כימי קונבנציונלי. יתרונם העיקרי של מנועים יוניים הוא בכך שהם מאוד יעילים, אבל הם לא מספקים הרבה דחף. המסע ממסלול נמוך למסלול גבוה סביב כדור-הארץ לוקח בערך שישה חודשים. זה בסדר עבור מטענים תכליתיים בלתי-מאוישים, אבל מה לגבי האסטרונאוטים, לאחר שהמטענים התכליתיים עם ביתן המגורים השני הגיעו למסלול ההיקפי הגבוה, “אתה שולח מהר את אנשי הצוות למעלה במערכת קטנה יותר”, אומר ג'וסטן. “זה דומה קצת לסירה קטנה השטה הלוך וחזור אל אנייה גדולה שעוגנת רחוק מן החוף”. זוברין אינו תומך בשימוש במערכות הנעה מתקדמות כמו מנועים יוניים-סולאריים במשימות המוקדמות למאדים, מכיוון שהוא חושש שפיתוח מערכות כאלה עלול לעכב את המשימה כולה. גם קולומבוס לא חיכה לפיתוח ספינות טרנס-אטלנטיות לפני שיצא לגלות את העולם החדש, אומר זוברין. “לאחר שעשה זאת – לאחר שאנשים ידעו שקיים מקום כלשהו שכדאי להגיע אליו – אז החל הפיתוח של אניות בעלות שלושה תרנים, ספינות קיטור, אניות נוסעים לחציית האוקיינוס והבואינג .747 יעדים הם המניעים את פיתוח אמצעי התעבורה.
המשימה “ישיר למאדים” של זוברין קטנה וקלה יותר מזו של נאסא. הוא מדבר על צוות בן ארבעה אנשים, ולא שישה. הוא יתחיל בשנת 2005 בשיגור כלי שדומה למאגנום. המשגר יישא חללית לצורך חזרה לכדור-הארץ, שתונחת ישירות על קרקע המאדים, מבלי לעצור במסלול היקפי סביב כדור-הארץ. טיסה ישירה, אומר זוברין, תבטל את הצורך בגוררת חלל או בכלי אחר כלשהו במסלול.
המשימה של זוברין חוסכת במשקל על ידי שימוש בביתן מגורים קטן יותר, שנאסא חושבת שהוא קטן מדי. “אינך יכול להכניס אותם לתוך קפסולה בגודל של חללית אפולו למשך שישה חודשים”, אומר ג'וסטן. המשימה של נאסא מדברת על קפסולה גדולה, שהיא כבדה מדי עבור הטסה ישירה.
לפי התוכנית של זוברין, חללית שנייה לחזרה לכדור-הארץ תישלח אל המאדים שנתיים אחרי הראשונה. כמו בתוכנית של נאסא, היא תשמש כגיבוי, או שתוכל לשמש להחזרת הצוות השני שיישלח למאדים. שבועות אחדים לאחר שחללית ההחזרה השנייה תשוגר, יישלח למאדים צוות בן ארבעה אנשים, גם הוא בטיסה ישירה מכדור-הארץ לקרקע המאדים. אחרי כ-500 ימים על פני המאדים, הצוות יטוס חזרה ישירות לכדור-הארץ, תוך שימוש בדלק שהופק על המאדים, מבלי לעצור במסלול המקיף את המאדים.
המשימה של זוברין דורשת רק שני שיגורים, בעוד זו של נאסא דורשת שלושה. זה הופך את המשימה של נאסא ליקרה יותר מטבעה. התוכנית של נאסא תלויה בקיום מפגש במסלול המקיף את המאדים, שהוא קריטי להצלחת המשימה, כפי שמציין זוברין. מצד שני, המשימה של זוברין דורשת הפקת הרבה יותר דלק על המאדים – בכמות מספקת כדי להחזיר את האסטרונאוטים הביתה, ולא רק להביאם למסלול סביב המאדים.
בעוד שרוב הטכנולוגיה הדרושה כדי להגיע למאדים כבר זמינה, עדיין נותרו מספר אתגרים חשובים. “אנחנו באמת רוצים לקבל בחזרה המון מידע מתחנת החלל”, אומר ברט דרייק, מי שמוביל את חקר המשימה המאוישת במשרד המחקר של מרכז החלל ג'ונסון. “אחד הדברים העיקריים הוא כיצד הגוף מסתגל להעדר כוח כבידה”. גם מערכות לתמיכה בחיים וטכנולוגיה אחרת ניתן יהיה לבדוק בתחנת החלל. אולם נאסא איננה ממתינה להשלמת תחנת החלל כדי להתחיל במחקריה.
התוכניות למשימה מאוישת אל המאדים יתקדמו מעבר לשלב התכנון רק בעוד שנתיים, לאחר שיגור המשימה 'מאדים – '2001 חללית בלתי מאוישת שתישא דגם מוקטן של המערכת להפקת דלק. במשימה הבלתי-מאוישת שמתוכננת לשנת ,2003 נאסא שוקלת לבצע מחקרים שיבדקו את האפשרות של “לכידה באוויר”. נאסא רוצה לגלות אם היא יכולה להכניס חללית למסלול סביב המאדים על-ידי שימוש בחיכוך באטמוספירה כדי להאט אותה, במקום הפעלת מנוע רקטי. לכידה באוויר תקטין את כמות הדלק שדרושה עבור המשימה למאדים. נאסא עשויה גם להשתמש במשימה של 2003 כדי ליצור מתאן על קרקע המאדים ולבחון שיטות לנחיתות מדויקות יותר. פאת'פיינדר תוכננה לנחות במקום כלשהו בתוך “אליפסת טעות” של 300 ק”מ. עבור משימה מאוישת, אליפסת הטעות תצטרך להיות בגודל של כ-3 ק”מ, אומר דרייק.
זוברין יהיה גם עסוק בהכנות לעתיד.בפעילותו עם “אגודת המאדים” שהוקמה לאחרונה, הוא מקווה לאסוף מיליון דולר לצורך בניית דגם של ביתן מגורים למאדים באזור הקוטב בקנדה. “אנחנו רוצים שזה יהיה מוכן בשנת .2000 אם נצליח לעשות זאת, נוכל לגייס אולי 5 עד 10 מיליון דולר כדי להטיס מטען תכליתי למאדים כטרמפיסט בשנת ,”2003 הוא אומר. ייתכן ששיגור כזה יתבצע בחללית האירופית המתוכננת לטוס למאדים. רעיון אחד למטען התכליתי הוא מצלמה המותקנת על כדור פורח, שתיסחף באטמוספירת המאדים ותשלח חזרה צילומים של הכוכב ממעוף הציפור. הקבוצה של זוברין מקווה לגייס בסופו של דבר מספיק כסף כדי להטיס משימה רובוטית משלה למאדים. קרוב ל-30 שנה אחרי הנחיתה הראשונה על הירח, נראה עתה שמסעות מחקר בין כוכביים הפכו שוב לאפשרות מציאותית. “זה בטוח הולך לקרות”, אומר דרייק. “זו רק שאלה של זמן”.
