מהטיל הרב־שלבי והלוויין הגיאו־סטציונרי ועד מעלית לחלל, שיגור ללא טילים ו"מוטות מהאל" – כך רעיונות שנולדו בדמיון הספרותי ממשיכים לעצב את חזון החלל של המאה ה־21
המדע הבדיוני חזה בעבר, יכולות טכנולוגיות עתידיות. כמה מהן מהוות עקרונות יסוד של תחום הלוויינות בימנו. התחזיות נולדו הרבה לפני שנוצרה ייתכנות טכנולוגית לממש את הרעיונות האלה.
כך קרה כאשר ז'ול ורן דמיין טיסה לירח כבר בשנת 1865, כמאה שנה לפני שזה התממש. זה קרה שוב בתחילת המאה ה-20, כשקונסטנטין ציולקובסקי העלה את הרעיון של הטיל הרב־שלבי (1903). בשנת 1945 הציע ארתור סי. קלארק את רעיון הלוויין הגיאו־סטציונרי, שמאפשר תקשורת לוויינית בכל העולם דרך החלל (בתמונה)
זהו דפוס חוזר – רעיונות שנולדים בספרות או במחשבה תיאורטית, שנראים תחילה כבלתי אפשריים ודמיוניים, הופכים, לעיתים, למציאות. גם כיום קיימות רעיונות בתחום החלל, שעדיין ממתינים לפריצת הדרך הטכנולוגית שתהפוך אותם ממדע בדיוני לטכנולוגיה בר קיימה. בכמה מרעיונות אלו נעסוק בכתבה זו.
מעלית לחלל
בשנת 1895 העלה קונסטנטין ציולקובסקי רעיון נועז: מעלית שתעלה מטענים מכדור הארץ אל החלל באמצעות כבל עצום המתוח עד מעל המסלול הגיאו־סטציונרי. הכבל, כך לפי החזון, יישאר מתוח בזכות משקולת הנמצאת הרחק מעל כדור הארץ, בעוד קרונות מטען ינועו לאורכו מעלה ומטה.
הרעיון קיבל חיים חדשים בספרות המדע הבדיוני, במיוחד ביצירתו שלArthur C. Clarke בשנת 1997. אולם הבעיה המרכזית נותרה בעינה: אין עדיין חומר שיכול לשאת את משקלו העצום של כבל כזה, שאורכו כ 50,000 ק"מ. הופעתה של טכנולוגית CNT (Carbon Nano Tube) בשנות ה-90 עוררה תקווה. אלו סיבים בקוטר ננו-מטרי, בחוזק פי מאה מפלדה, ובמשקל אפסי. ייתכן שטכנולוגיה כזו תאפשר מימוש הרעיון הזה, אך כיום ניתן לייצר סיבים כאלה באורך מילימטרים בודדים בלבד.
מה קורה כיום? יש מספר מוסדות מחקר שחוקרים את ייתכנות הרעיון, ויש המקווים להדגים את הרעיון כבר באמצע המאה הנוכחית.
מפרש שמש
ב-1920 הציע הפיזיקאי הרוסי פרידריך זנדר רעיון פשוט להפליא: להשתמש בקרינת השמש כדי האיץ חללית. קרני האור מהשמש, או ממקור אור אחר, פוגעים ב"מפרש", והתנע של חלקיקי האור תורם לתנע של החללית. זה דומה למפרש רוח שדוחף סירה.
חללית הנושאת מפרש כזה אינה צריכה לשאת מנוע ודלק, ולכן היא יכולה להיות קלה מאד, ויכולה להאיץ ביתר קלות. בדרך זו ניתן, תיאורטית ולאחר זמן האצה ממושך, להגיע למהירויות מאד גבוהות, אפילו מעל עשירית ממהירות האור, ואולי לאפשר הגעה לפלנטות רחוקות. טכנולוגיה כזו מוזכרת כשמדובר בטיסה לעבר מערכת הכוכבים השכנה – סנטאורי, שנמצאת במרחק של "רק" כ 4 שנות אור מאיתנו.
הרעיון קיבל דחיפה נוספת בספרות המדע הבדיוני, בין היתר אצל Arthur C. Clarke בשנת 1963. בעשורים האחרונים אף בוצעו ניסויים אמיתיים, כאשרThe Planetary Society שיגרה לווייני מפרש קטנים, שהוכיחו שניתן לדחוף לוויינים במסלול נמוך לגבהים גבוהים יותר.
גם כאן הדרך עוד ארוכה. הדחף שמספקת השמש קטן מאוד, ולכן נדרשים מפרשים עצומים וחומרים קלי משקל במיוחד. גם הרעיון להאיץ את המפרשים באמצעות קרני לייזר מכדור הארץ נראה לא מעשי, בגלל האנרגית העצומה הנדרשת לייצור קרן לייזר בעוצמה הנדרשת.
שיגור לחלל ללא משגר
הרעיון לשגר עצמים לחלל ללא רקטות הופיע בשנת 1917. הממציא הצרפתי Louis Octave Fauchon-Villeplee הציע את הרעיון של תותח האלקטרומגנטי (Railgun), שבו גוף החללית מואץ באמצעות שדות מגנטיים למהירויות עצומות. הבעיה היא שהגרר האוירודינמי שנוצר באטמוספירה מהווה מכשול למימוש רעיון זה. יחד עם זאת, שיגור חלליות מהירח בשיטה זו נראה ישים יותר, בגלל העדר האטמוספירה, אך טרם נוצר הצורך בשיגורים כאלה.
בעשורים האחרונים קמו רעיונות נוספים לשיגור לחלל ללא טילים. אחד הבולטים הוא SpinLaunch, שהוצג בתחילת המאה ה-21 על ידי חברה בשם זה. הרעיון הוא להשתמש בצנטריפוגה גדולה, המאיצה מטען למהירות של אלפי קילומטרים בשעה לפני שחרורו בכיוון החלל. הניסויים שבוצעו באבטיפוס בחברה זו מראים שהאתגר הוא גדול מהצפוי.
לולאת שיגור
רעיון אחר, מרחיק לכת בהרבה, הוא "לולאת שיגור" (Launch Loop), שהוצע בשנת 1981 על ידי הממציא .Keith Lofstrom על פי ההצעה, ייבנה מבנה בגובה עשרות קילומטרים ובאורך אלפי קילומטר, שנעגן לקרקע בשני קצותיו. חלקו האופקי של המסלול, שנמצא בחלל הנמוך, יהווה מסלול האצה מגנטית של מטענים לחלל.
כל הרעיונות הללו מבטיחים להוזיל את עלות השיגור לחלל, וקצב שיגורים גבוה. אך כולם נתקלים באתגרים אדירים: דרישות אנרגיה עצומות, ואתגרים הנדסיים, לוגיסטיים וכספיים עצומים.
“מוטות מהאל”
אחד הרעיונות הדרמטיים ביותר הגיע דווקא מתחום המדע הבדיוני הצבאי. בשנות ה-50, העלה הסופר Jerry Pournelle את הרעיון של “מוטות מהאל” (Rods from God) – הטלת מוטות טונגסטן כבדים מלוויניים במסלול נמוך שיפגעו בקרקע במהירויות היפר-סוניות. הנפילה תגרום להאצה למהירות של כ 10 מאך, לגרום לפיצוץ הדומה לפצצת אטום ללא קרינה ולחדירה לעומק הקרקע.
בשנת 2003 נבחן הרעיון גם על ידי חיל האוויר האמריקאי, במסגרת מחקרי נשק עתידיים. מאז לא דווח על פעילות כלשהי למימוש רעיון זה. האתגרים במימוש כלי נשק כזה הם גדולים. אחד האתגרים הוא המשקל הגבוה של לוויין הנושא מוטות כאלה, השוקלים מספר טונות לכל מוט. אתגר זה עתיד לפחות בקרוב, כשמשגרי Starship של SpaceX ייכנסו לשימוש.
היבט מעניין בהקשר זה הוא רגולטורי: לפי "אמנת החלל החיצון" (Outer Space Treaty), עליה חתומים מדינות רבות, כולל המעצמות הגדולות, אסור להציב נשק להשמדה המונית בחלל. לעומת זאת, נשק קינטי, שאינו נושא חומרים להשמדה המונית, אינו נכלל בהגדרה זו, ולכן, לכאורה, חוקי.
האם נראה את רעיונות אלו מתממשים?
המשותף לכל הרעיונות הללו הוא הפער בין הרעיון התיאורטי לבין האתגרים העצומים. העקרונות פיזיקליים מוכרים, אך קיים פער טכנולוגי עצום, ולעיתים משאבים אדירים, במימוש רעיונות אלו.
יחד עם זאת, ראוי שנזכור את הפער הטכנולוגי שעמד בפני חוזי העתיד, כותבי המדע הבדיוני בעבר, כשהציגו את רעיונותיהם. ספק אם הפער הטכנולוגי שעמד בפני Jules Verne בשנת 1865, כשדמיין טיסה לירח, היה קטן יותר מאשר ברעיונות מאוחרים יותר, כדוגמת אלו שהוצגו במאמר זה.
העובדה שחלק מרעיונות דמיוניים אלו מעסיקים כיום מדענים ומהנדסים, ולא רק חובבי מדע בדיוני, מעוררת את התקווה שחלקם יתממש בבוא היום. אנו עדים להישגים טכנולוגיים רבים, שיכולים להקפיץ את האנושות מאד גבוה.
המדע הבדיוני בעבר נתן השראה לטכנולוגיות עכשויות. נצפה ונראה לאן יקח אותנו המדע הבדיוני של ימנו.
- טוביה לירן הוא טכנולוג אלקטרוניקה וחלל בעבר, יזם חינוכי בהווה, [email protected]
עוד בנושא באתר הידען:
