סיקור מקיף

נאס"א בודקת אם אפשר לבנות מעלית להובלת משאות מהירח לחללית שתוצב בנקודת לגרנז'

נאס"א בודקת אם אפשר לבנות מעלית להובלת משאות מהירח ועד לחללית שתוצב בנקודת שיווי משקל בינו לבין כדור הארץ, מרחק של כ-60,000 קילומטר

 מאת עמית הגר  * 
 
 דמיינו לעצמכם שיום אחד יוכלו עובדי בסיס החלל העתידי על הירח להיכנס למעלית וללחוץ על כפתור "כדור הארץ". הצחוק הרועם שמלווה בוודאי את קריאת המשפט הקודם לא מרתיע את קברניטי סוכנות החלל האמריקאית. בנאס"א כבר מזמן לא צוחקים, אלא מקשיבים ואפילו מקצים משאבים לפיתוח הרעיון. באוקטובר 2004 הוענק סכום של 75,000 דולר למהנדס אווירונאוטיקה בשם ג'רום פירסון לביצוע מחקר ראשוני של שישה חודשים, שמטרתו להוכיח היתכנות תיאורטית של מעלית שתשנע מטענים מהירח לנקודת שיווי המשקל הגרוויטציונית בינו ובין כדור הארץ. הצלחת המחקר הראשוני תניב מענק נוסף, גדול בהרבה, ותהיה ראשיתו של אחד הפרויקטים הטכנולוגיים המלהיבים ביותר בהיסטוריה של המדע.

פירסון אינו הראשון שהגה את רעיון המעלית לשחקים. גם את מתעלמים מסיפורי סולם יעקב ומגדל בבל, כבר בסוף המאה ה-19 הגה מורה מסנט-פטרבורג בשם קונסטנטין ציולקובסקי את הרעיון לבנות מגדל שיתנשא לחלל, וזאת במסגרת סיפור מדע בדיוני שכתב. בתוך כך גילה ציולקובסקי את מה שקרוי היום "רדיוס גיאוסינכרוני" – המרחק מכדור הארץ שבו כוח המשיכה והכוח הצנטריפוגלי מתאזנים. גוף כלשהו שימוקם בנקודה כזאת וינוע במהירות הזוויתית של כדור הארץ (כלומר, המהירות שתאפשר לו להישאר מעל נקודה קבועה על כדור הארץ, הסובב סביב צירו) ייראה למתבונן בו מקו המשווה כקבוע במקומו. ציולקובסקי חישב את הרדיוס הגיאוסינכרוני של השמש ושל חמישה כוכבי לכת, אך הסיק שמגדל שיתנשא לשחקים מכדור הארץ, שהנקודה הגיאוסינכרונית שלו ממוקמת בגובה של כ-35,800 קילומטר מעל פני האדמה, איננו אפשרי.

הרדיוס הגיאוסינכרוני הוא מושג מפתח בענף הלוויינים, שכן הוא מאפשר שידור לוויין רציף ללא תנועות מיותרות של צלחת הקליטה על פני כדור הארץ. ואכן, מי שנתן למושג את פרסומו היה סופר המדע הבדיוני ארתור סי קלארק, שבשנת 1945 פירסם מאמר קצר בירחון "Wireless World" שבו הגה את רעיון לוויין התקשורת. 12 שנה מאוחר יותר העלו הרוסים את הלוויין "ספוטניק" לחלל, ושש שנים אחריהם שיגרה נאס"א את לוויין התקשורת הגיאוסינכרוני הראשון. קלארק, כידוע, אחראי למספר רב של חידושים טכנולוגיים נוספים שקשה לדמיין את המאה ה-21 בלעדיהם. בספרו המפורסם "2001: אודיסיאה בחלל" היה קלארק הראשון שתיאר תחנת חלל, שידור וידיאו טלפוני, מחשבים נישאים ודואר אלקטרוני.

אבל המדע הבדיוני לא רק נותן השראה למדע, אלא גם מקבל אותה ממנו. פירסון, שפירסם את המא- מר הטכני הראשון על מעלית מכדור הארץ לחלל בשנת 1975 בירחון "Astronautica Acta" (מאמר קצרצר אחר פורסם בכתב העת "Science" בשנת 1966 על ידי אוקיינוגרף אמריקאי בשם ג'ון אייזק, אך לא זכה לתגובה) התכבד בהוקרה מיוחדת מקלארק, שעל בסיס המאמר חיבר בשנת 1979 את ספרו "Fountains of Paradise", שבו הוא מתאר כיצד מהנדסים בונים מעלית לחלל בקצה הר באי ליד סרי לנקה. אלא שבמחקר שנאס"א השלימה בשנת 2000 התברר כי מימוש רעיון המעלית לשחקים על פני כדור הארץ נראה עדיין רחוק, בעיקר בשל הצורך בחומר גלם מיוחד במינו כדי לייצר את כבל המעלית הארוך ולייצב אותו, ובשל הסכנה הגלומה לכבל מפגיעה של לוויינים או כל גוף שמימי אחר שאיננו גיאוסינכרוני עם כדור הארץ.

פירסון לא התייאש והציע לנאס"א לפתח רעיון דומה שלו משנת 1979. אם לא על כדור הארץ, מדוע לא לבנות מעלית על הירח? כוח המשיכה על הירח קטן פי שישה מזה של כדור הארץ, ועובדה זו עושה את הטכנולוגיה הדרושה לייצור כבל המעלית למונחת בהישג יד, שכן העיוותים והלחצים על הכבל יהיו קטנים בהרבה מאלה שעל פני כדור הארץ. בנוסף, יש נקודה מיוחדת בין הירח לכדור הארץ שבה מתאזנים כוחות המשיכה בין שניהם. חללית שתמוקם בנקודה זו, המרוחקת 58,000 קילומטר מהירח (ויותר מ-326,000 קילומטר מכדור הארץ) תוכל לשמש משקולת נגד לכבל המעלית. כבל זה ישתלשל ממנה אל הירח ויעוגן עליו, ומטענים שינועו לאורכו יגיעו אל החללית וישונעו ממנה אל תחנת חלל מעל כדור הארץ בעזרת כוח המשיכה, כמעט ללא השקעת אנרגיה.

נקודות שיווי המשקל הגרוויטציוניות בין הירח לכדור הארץ, ולמעשה בין כל שני גופים גדולים (וגוף שלישי הקטן מהם בהרבה), ידועות כנקודות לגראנז' (על שם הפיסיקאי והמתמטיקאי ז'וזף לגראנז'). אלה מהוות בכל מערכת דוגמת זו המורכבת מכדור הארץ, הירח וחללית קטנטנה, מעין נקודות של שיווי משקל שבהן מתאזנים כוחות המשיכה שבין הגופים. אלא ששלוש מתוך חמש הנקודות הללו, ובהן הנקודה שבין הירח לכדור הארץ, הקרויה גם L1, הן נקודות שיווי משקל בלתי יציבות. פירושו של דבר שאם נרצה לשלוח גוף קטן שימוקם בנקודה זו לעבר כדור הארץ (או הירח) כמעט ללא השקעת אנרגיה – תספיק דחיפה קטנה לאחד משני הכיוונים כדי להכניס את הגוף לתוך שדה הכובד של אחד משני הגופים הגדולים. מבחינה מעשית, אחרי שנייצב יחידת שיגור שתמוקם בנקודה L1 ו"נקשור" אותה אל הירח בכבל המעלית, נוכל לשלח ממנה מטענים מהירח לאזור כדור הארץ בעזרת כוח המשיכה ובהשקעה מינימלית של אנרגיה.

מלבד הוכחת ההיתכנות הטכנולוגית, פירסון מצדיק את מחקרו בנימוק כלכלי. הירח עתיד לספק לא מעט חומרי גלם, ותעריפי השינוע של חומרים אלה מהירח לחלל (ואפילו לכיוון כדור הארץ) בעזרת הכבל יהיו זולים בהרבה מאשר אלה המוכרים כיום. פירסון אף מציע לחבר כבל נוסף מהקוטב הדרומי של הירח אל יחידת השיגור ב-L1, כדי שאפשר יהיה לשנע מטענים ישירות מהקוטב הירחי, ללא צורך לנוע על פני הירח אל בסיס המעלית בקו המשווה הירחי.

ומה בנוגע לבני אדם? אלה, מתנצל פירסון, לא יוכלו בינתיים לטפס בסולם שלו, שכן זמן השינוע יהיה אטי מדי. עם זאת, פירסון צופה שהצלחת הפרויקט תתרום תרומה גדולה להמשך חקר החלל ולהקמת בסיס מחקר קבוע על הירח. וכמו שארתור סי קל רק כבר אמר, "טכנולוגיה מדעית מת דמת או קסם? אי אפשר להבחין בין השניים".

* הכותב הוא בעל תואר שלישי בפילוסופיה של הפיסיקה, מחבר הספר "זמן ואקראיות" (הוצאת מפה)

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן