נושמים לרווחה על מאדים – רכב המאדים הבא יישא מכשיר להפקת חמצן

במשימת מאדים 2020 של נאס”א יופעל גם מתקן שייצר חמצן מגז דו תחמוצת הפחמן שבאטמוספירה כהכנה לטיסה מאוישת עתידית. איתי נבו סוקר גם את המשימות האחרות המתוכננות למאדים, לרבות המשימה הפרטית MARS ONE

סוכנות החלל האמריקנית כבר הנחיתה ארבעה רכבי חלל על פני מאדים. כולם עסקו במשימות מחקר: חיפוש אחר מים וסימנים חיים, צילום פני השטח, ניתוח הרכב הקרקע, מחקר גיאולוגי ובחינה של הרכב האטמוספרה. רכב המאדים הבא של נאס”א, ששיגורו מתוכנן לשנת 2020, אמור בפעם הראשונה לא לעסוק רק במחקר פסיבי של הקיים, אלא גם לעשות ניסוי במכשור ייחודי, שיהיה צעד אמיתי ראשון לקראת הטסת בני אדם אל כוכב הלכת האדום. הרכב המכונה בינתיים בשם המקורי Mars 2020 Rover יישא עמו מכשיר להפקת חמצן מן הגזים הקיימים באטמוספרה הדלילה של מאדים.

אוויר לנשימה

המכשיר המכונה MOXIE (פחות או יותר ראשי תיבות של: Mars OXygen In situ resource utilization Experiment, כלומר ‘ניסוי בניצול המשאבים להפקת חמצן על מאדים’), פותח במכון הטכנולוגי של מסצו’סטס (MIT). המכשיר הוא למעשה תא דלק הפוך. תא דלק רגיל משתמש בדלק וחומר מחמצן לייצור אנרגיה. MOXIE יעשה כאמור את התהליך בכיוון הנגדי: הוא ישקיע אנרגיה בייצור חמצן מחומרי דלק. במקרה הזה חומר הדלק הוא דו תחמוצת הפחמן, המרכיב העיקרי (96%) באטמוספרה של מאדים. כל מולקולה של דו תחמוצת הפחמן (CO2), מכילה שני אטומי חמצן והשקעת אנרגיה בפירוק שלה, אמורה להניב מולקולות חמצן (O2), הדרושות לנו לנשימה.

אם הניסוי של MOXIE יצליח, תוכל נאס”א להקים מערכת גדולה יותר, לספק חמצן לאנשי הצוות שיגיעו ביום מן הימים למאדים. יתרה מכך, ב-MIT אומרים כי שימוש במערכת בקנה מידה נרחב, יאפשר לייצר גם חמצן נוזלי, המשמש דלק רקטות, ויעניק אפשרות לשגר חלליות ממאדים בחזרה לכדוה”א. “אני מדמיין את התסריט הבא”, אומר ראש צוות המחקר, פרופ’ מייקל הכט (Hecht) מ-MIT, “חללית לא מאויישת מצניחה מערכת MOXIE גדולה על מאדים, לצד כור גרעיני שיספק אנרגיה להפעלתה. בתוך כשנתיים מיכל החמצן שלה מתמלא, וכשאסטרונאוטים מגיעים למאדים, יש להם גם אוויר לנשימה וגם דלק שיאפשר להם לשוב הביתה”. לדברי הכט, התגברות על הצורך להביא את החמצן למאדים תצמצם 75% מהנפח והמשקל של המשימה המאויישת לשם, וגם תפטור את נאס”א מהצורך לבצע משימה מורכבת, כמו להצניח בנפרד מכלי חמצן קפוא על מאדים.

כימיה עולמית

MOXIE הוא אחד משבעה מכשירים שסוכנות החלל האמריקנית בחרה השבוע לרכב המאדים הבא, מתוך 58 הצעות ששלחו לה מדענים מכל העולם. הם מיועדים בעיקר לחקר פני השטח של כוכב הלכת בכלים משוכללים יותר מאלה שעמדו לרשות רכבי המאדים הקודמים. ששת המכשירים האחרים הם:

• SuperCam – מצלמת לייזר משוכללת המיועדת לניתוח כימי של הרכב הקרקע, שפותחה במעבדות לוס אלאמוס בשיתוף עם המכון הצרפתי לאסטרופיזיקה.
• Mastcam-Z – מצלמה פנורמית משופרת בעלת כושר מיקוד, המאפשרת לחקור בדיוק רב את אופי המינרלים על פני השטח.
• PIXL – ספקטרומטר (מכשיר לניתוח הרכב כימי) הפועל בקרני רנטגן, ואמור לנתח את היסודות המרכיבים חומרים שונים. המכשיר פותח באוניברסיטת אריזונה.
• SHERLOC – ספקטרומטר מסוג אחר הפועל בקרינה על סגולה (UV). המכשיר שפותח במעבדות נאס”א מיועד בעיקר לאיתור חומרים אורגניים בקרקע, העשויים להעיד על סימנים לקיום חיים בהווה או בעבר.
• MEDA – מכשיר למדידת פרמטרים סביבתיים שפותח במכון הטכנולוגי של ספרד, וכולל חיישני טמפרטורה, לחות, מהירות הרוח וכיוונה וכן כמות האבק ואפיון החלקיקים שלו.
• RIMFAX – רדאר חודר קרקע שפותח במכון Forskning בנורבגיה, ומיועד למחקר מאפיינים גיאולוגיים של מאדים מתחת לפני השטח, ברמות דיוק גבוהות במיוחד.

“אנו שמחים על כך שרכב השטח “מאדים 2020″ יפגין את היכולות שלנו כדי לייצר חמצן טהור מהפחמן הדו חמצני הנמצא בו בשפע” אמר ג’יימס רויתר, סגן מנהל תוכנית מאדים במנהלת משימות טכנולוגיות החלל של נאס”א. “הדגמת טכנולוגיה זו תסלול את הדרך למשימות מאוישות זולות למאדים שבהן יידרש חמצן לתמיכה בחיים ולהנעה רקטית.”

כלים שפותחו מההצעות שנבחרו ייושמו על רכב חלל דומה לקיוריוסיטי הנמצא כעת במאדים ובכך ייחסך פיתוח פלטפורמה חדשה, תוך הגברת הביטחון שהמערכת תפעל.

צפוף, אבל רחוק

Mars 2020 Rover יהיה כאמור רכב המאדים החמישי של נאס”א. קדמו לו שתי נחתות Viking שנחתו על מאדים ב-1976 (ולא היו ניידות לאחר הנחיתה) ורכבי השטח Sojourner שנחת על מאדים במסגרת משימת Pathfinder ב-1997; Spirit ו- Opportunity שנחתו ב-2004 (שניהם היו אמורים להזיק מעמד שלושה חודשים: Spirit פעל יותר מחמש שנים, Opportunity ממשיך לעבוד עד היום, ולפני ימים אחדים שבר את שיא הנסיעה על פני גרם שמימי מחוץ לכדוה”א, כשהשלים מסע של יותר מ-40 ק”מ); ורכב המחקר Curiosity, המציין בימים אלה שנתיים לנחיתתו, וגם הוא ממשיך בפעילות.

בשנים הקרובות מתכננת סוכנות החלל האירופית לשגר עוד שני רכבי מחקר אל מאדים: Insight, המיועדת למחקר גיאולוגי בעומק רב המתוכנן לשיגור ב-2016, ו- ExoMars שמיועד לשיגור שנתיים לאחר מכן. הוא מפותח בשיתוף רוסיה (המופקדת בעיקר על מערכת הנחיתה), ומשימתו העיקרית תהיה חיפוש סימני חיים על מאדים, היכולים כמובן גם לספק הכוונה לקיום חומרים אורגניים, ויסודות הנחוצים לקיום חיים שם כיום, ולהפקת חומרים הנחוצים למשימות מאויישות.

על אף הפעילות הרבה הצפויה על פני השטח של מאדים, ספק אם רגל אדם תדרוך שם בתוך פחות מעשרים שנה. אף על פי שהאדם מתקרב והולך אל היכולות הטכנולוגיות הדרושות להגשמת הישג כזה, לפחות בעתיד הנראה לעין, שום גורם לא יהיה מוכן לקבל על עצמו את המימון של מיזם כה יקר. משימת Mars 2020 Rover תעלה כמעט שני מיליארד דולרים. משימה מאויישת תהיה יקרה בכמה סדרי גודל, בוודאי אם התכנית תכלול חזרה של הצוות לכדור הארץ. הדרך היחידה להגשים את חלום הנחיתה המאויישת על מאדים, תהיה כנראה שיתוף פעולה גלובאלי רחב היקף, שאולי גם יכלול הקמה של תחנת ביניים על הירח, משם קל הרבה יותר לשגר חלליות גדולות, בשל הכבידה החלשה.

בינתיים אגב, יזם פרטי בהולנד החליט לפתוח בתכנית משלו, MarsOne. על פי התכנית הזו, יוטסו 24 מתנדבים למאדים (בשש חלליות של ארבעה אסטרונאוטים) משנת 2024, ויקימו של מושבה מאויישת בלי יכולת לשוב לכדוה”א. יותר מ-200,000 בני אדם נרשמו לתכנית, ואחרי מיונים ראשונים נשארו בה כ-700 מועמדים (בהם שמונה ישראלים). המועמדים הסופיים אמורים להיבחר בתכנית ריאליטי בטלוויזיה ההולנדית, אבל ספק רב אם גוף פרטי יוכל לעמוד באתגר הכלכלי של המשימה, בלי שיתוף הפעולה הנרחב של מדינות בעלות ממון וטכנולוגיה. הנחתת אדם על מאדים עדיין רחוקה, אבל אולי אם ניסוי MOXIE יצליח, המיזם כולו יקבל קצת יותר אוויר לנשימה.