סיקור מקיף

מעבדת החלל סקיילאב – פרק סיכום

סקילאב הייתה מבצע קצר ימים, פחות משנה, אך זמן הפעולה המבצעי היה גדול מזה של כל טיסות החלל המאוישות של ארה"ב עד אז. כמות המידע שהושגה הייתה גדולה ביותר.

ארוחה על סיפון הסקיילאב. צילום: נאס"א
ארוחה על סיפון הסקיילאב. צילום: נאס"א

פעם נוספת הוכיחה ארצות־הברית עליונות בחקר החלל. סקילאב לא הייתה מעבדת החלל הראשונה. הראשונים ששיגרו מעבדת חלל היו הרוסים – סוליוט. אי יכולתם של הרוסים לפתֵח משגרים בסדר גודל של הסטורן 5 חייבה אותם להשתמש במשגר שעמד אז לרשותם, הפרוטון, המסוגל להכניס למסלול סביב כדור הארץ מטען של 18 טון. התוצאה הייתה מעבדה קטנה ובהכרח נִפחה קטן יותר. כושר הקיבול של המעבדה קטן יותר וזמן השהייה של הצוות, שלושה אסטרונאוטים, קצר יותר מזה של סקילאב. תכנית הסוליוט נתקלה כבר בימיה הראשונים בתקלות. לצוות הראשון סויוז 10 היו בעיות בהפעלת המעבדה. הצוות השני ביצע אמנם את תכניתו אך התוצאה הסופית הסתיימה בטרגדיה. האסטרונאוטים חזרו ארצה ללא רוח חיים. הם נספו בשל תקלה בחללית הסויוז שלהם. נעשו שני ניסיונות לשגר מעבדת חלל. בניסוי הראשון הושמדה המעבדה במהלך השיגור. בניסיון השני התפרקה המעבדה כשהיא במסלול סביב כדור הארץ. תכניות החלל הרוסיות הוקפאו זמנית.

סקילאב החלה את דרכה גם היא בצורה כושלת. הסיבה לכך נעוצה לא בליקוי בסיסי במעבדה עצמה, אלא באי ניצולה של המטלורגיה (מדע העוסק בחוזק חומרים). התוצאה הייתה סוכך שמש קרוע ואבדן של אחד ממדפי השמש. מהנדסיה של המעבדה לא אמרו נואש. צוות סקילאב הראשון לא שוגר כמתוכנן, יום לאחר שיגור המעבדה, אלא כעבור כמה ימים. בזמן זה נלמדה התקלה בצורה יסודית ולאחר שיגורו של הצוות תוקנה. במשך פעילותה של התחנה התעוררו בעיות נוספות כדוגמת הבעיות שהתעוררו בג'ירוסקופים המערכות המקולקלות לא הושארו במצבן, אלא תוקנו ובצורה היעילה ביותר. שוב הוכח שטיסה מאוישת עולה בחשיבותה על טיסה בלתי־מאוישת. בטיסות מאוישות יש מקום לשיפורים ולתיקונים. מערכות שלמות ויקרות ניצלות וניתנות לשימוש חוזר. בטיסות לא מאוישות ההסתברות להשבתת מערכת או חללית בשלמותה גדולה יותר והתוצאה הוא שהון עתק יורד לטמיון וכך גם מידע רב שהולך לאיבוד.

נאס"א עשתה את כל המאמצים להצלחתה של מעבדת החלל. מעבר להישג הטכנולוגי והמדעי שבהצלתה היו לכך סיבות נוספות:
א. כישלון פירושו של דבר קיצוץ בתכנית החלל ועיכוב פיתוחה של מעבורת החלל.
ב עיכוב בדיקת כל הנושאים הטכניים והמדעיים הקשורים למעבדות חלל החיוניים ביותר לתכניות מסוג זה וחקירתם.
ג. דחיית מחקרים בכל מה שקשור לשהייה ממושכת של אנשים בחלל בין שמדובר במעבדות חלל ובין שמדובר בטיסות לכוכבי לכת.
ד. יוקרה – כישלונה של סקילאב היה מנחית מכה קשה על נ־א־ס־א. זאת לאחר ההצלחות הגדולות שלה במבצעי חלל, לרבות תכנית אפולו.

נאס"א לא אִכזבה. מעבדת החלל שירתה את כל הצוותים שאיישו אותה. יתרה מזאת עם מדף שמש אחד מתוך השניים הגדולים פעל, ואנרגיה חשמלית קטנה מהמתוכנן, שהו האסטרונאוטים בה 172 יום במקום 140. סקילאב הייתה מבצע קצר ימים, פחות משנה, אך זמן הפעולה המבצעי היה גדול מזה של כל טיסות החלל המאוישות של ארה"ב עד אז. כמות המידע שהושגה הייתה גדולה ביותר. תכנית אפולו התרכזה בנושא אחד והוא הירח. הסקילאב התמקדה בשלושה נושאים: כדור הארץ – שימוש מושכל בו לטובת האנושות כולה, אסטרונומיה – חקר מערכת השמש, השביט קוהוטק וחקר החלל. ביולוגיה- רפואת חלל. על המעבדה היה לשהות בחלל 8- 10 שנים.
התפלגות העבודה בסקילאב
תכנית סקילאב תוכננה ל־240 ימי עבודה מאוישים ובלתי־מאוישים. בפועל הוצאו לפועל 271 ימי עבודה, 12.9% מעל המתוכנן והם כללו:
855 שעות ניסויים רפואיים.
755 שעות תצפית טלסקופ אסטרונומיות במקום 565.
412 תצפיות אסטרופיזיקליות.
294 ניסויים טכניים.
90 תצפיות ארציות ו־11 תצפיות כשעוצמת השמש הייתה חלשה יותר.
32 ניסויי חומרים.
טייסי הסקילאב ביצעו גם עבודה בעבור משרד ההגנה האמריקני. סך הכול הביאו ארצה מטען של 840 ק"ג שכלל:
46,146 צילומי מחצבים ארציים, וסרט נתונים באורך 6.4 ק"מ.
182,842 תצלומים של סרטי הטלסקופ.

ממצאים רפואיים
ד"ר קרווין, איש צוות סקילאב 2, גילה כי למושגים של למעלה ולמטה יש משמעות בתנאֵי חוסר משקל וזה נעשה על־פי החלטה שרירותית היכן למעלה והיכן למטה. תופעה זו קשורה למאזן המכני של האוזן הפנימית. ג'ק לוסמה לאחר שחזר ארצה שבר כמה פעמים כלי בית. הסברו לתופעה זו היה שהוא התרגל לכך שעצמים עפים באוויר ואינם נופלים ארצה. אוון גריוט לא היה מסוגל לשכב במיטתו או לקום ממנה בחשכה. התברר כי ליקויי שיווי המשקל שלו היו קשורים להיעדר שדה ראייה.
כל שלושת הצוותים סבלו בתחילת מסעם ממצב רוח ירוד אולם הוא השתפר בתוך כמה ימים. מִסך כל ששת חודשי הפעילות במעבדת החלל התברר כי אין שום הגבלות פיזיולוגיות לשהייה ממושכת בחלל. לעומת זאת הגוף מאבד ממשקלו, מאבד ממסת השרירים, מאבד תאים אדומים ופלסמה, מאבד קלציום מהעצמות ואלקטרוליטי נתרן ואשלגן מנוזלי הגוף. שינויים אלה מגיעים לרמה מסוימת בימים ה־35 – 40 של הטיסה כשהגוף מתרגל לחוסר המשקל. יתרה מזאת שינויים אלה הם הפיכים ב־100% כשהגוף חוזר לכבידה נורמלית.

כל אחד מהצוות הראשון איבד בזמן הטיסה 2.7 ק"ג, וזמן ההסתגלות המלאה שלו לכוח המשיכה נע בין 21 ל־24 יום. כל אחד מהצוות השני איבד 3.6 ק"ג, וזמן ההסתגלות לכוח המשיכה הארצי היה שבעה ימים. כל אחד מהצוות השלישי איבד 1.35 ק"ג, וזמן ההסתגלות 4.5 ימים. הסיבה לשיפורים אלה נעוצה בתרגילי ההתעמלות שביצעו שני הצוותים האחרונים, במזון הנוסף שקיבלו לצמצום אבדן המשקל ובזמן השינה.

ממצאים ארציים
1. סיכויים סבירים למציאת מרבצי נחושת ליד Ely שבנבדה, מזרח ארה"ב.
2. זיהו שטחים מלאים בעצי פרי כמו לימון במכסיקו, ליד הנהר ריו גראנדה.
3. מיון יבולים וגידול ירקות בדיוק של 92% לעומת 82%" של הלוויין ERTS .
4. זיהוי אזורי עִיוּר ליד פואנוק אריזונה.
5. תוצאה מפתיעה שהתקבלה היא באיזו קלות ניתן לגלות "משטחי" פלנקטון. הצוות האחרון גילה "גאות ושפל אדומים" red tides)) שהתפשט כמגפה במימי פלורידה בשנים שלפני טיסות אלה. גאות זו נוצרת על־ידי מיקרו אורגניזמים רעילים לדגים, לרכיכות ימיות ואפילו לבני אדם. הגאות האדומה גדלה במחזוריות במידה גדולה. בתצלומים רואים את הגאות האדומה מוקפת ב"משטחי" פלנקטון ירוקים המשמשים להם חומר מזין ומאפשרים להם התפשטות גדולה ומהירה.
6. באמצעות הרדיומטר והסקטרומטר (מד פזירות) ניתן למדוד מהירות של רוחות מעל לאוקיינוסים ואת כמות המשקעים.
7. קיים ריכוז קטן של טמפרטורות באוקיינוסים אשר לו תפקיד נכבד ביצירת אקלים.

נראה שהרדיומטר והסקטרומטר ענו על שאלות יסודיות הנוגעות לפיתוח מכשיר דומה ללוויינים מטאורולוגיים בעתיד, ונתנו ידע הנדסי לתכנון מכשיר מכ"מ לתצפית על כדור הארץ בטווח גדול תדירויות כמו בסקילאב.

ממצאים סולריים

המידע האחרון שליקטו טייסי הסקילאב הביא להבנה טובה יותר של עטרת השמש. עד לשיגורה של מעבדת החלל חשבו שהעטרה התפתחה בהדרגה. בעקבות מידע זה התברר שהעטרה התפתחה באופן "אלים" ובמהירות על־ידי "בועות" מתפוצצות. כל אחת מבועות אלה קורעת פתח בעטרה – אזור כהה המאפשר לגזים לברוח לאורך קווי השדה המגנטי בלי להיעזר בשמש. הייתה גם סברה שרוח השמש נושבת מחורים אלה. תצפיות הסקילאב הראו כי סברה זו מוטעית.
מקורם של החורים הוא כנראה בתוך השמש והם יכולים לשמש מפתח להבנת המבנה הפנימי שלה ובאופן מפתיע גם לקצב ייצור האנרגיה שלה. כמו בכדור הארץ כך גם בשמש ישנם הפרשי אנרגיה. נראה כי היא מקרינה פי 10 יותר מהתהליכים התרמו גרעיניים המתרחשים בתוכה.

אחת לשבועיים מופיעים על פני השמש עננים קרים בעלי גזים מיוננים בטמפרטורה של 3300 מעלות. אסטרונומים הכירו תופעה זו כנדירה יחסית. נקודות בהירות על פני השמש אשר חשבו כי הן נמצאות בתחום קו המשווה בלבד מתפשטות על פני השמש כולה כמו אבעבועות.

בין האסטרופיזיקאים הלכה והתחזקה הערכה ששינויים ארוכי טווח באנרגית השמש הם כנראה גורם חשוב בהתפתחותן של תקופות הקרח על כדור הארץ. כשם שמחזוריות כתמי השמש אחראית לשינויים מחזוריים בקצב גידולם של עצים בתקופות של 5.5, 11 ו־22 שנים.

אקלים כדור הארץ בפרט בחצי הכדור הצפוני משתפר באופן ניכר על־ידי מעבר של חזית מגנטית מהשמש. זה מתרחש ארבע פעמים במחזור סולרי אחד (אחת ל־6.5 ימים). החזית המגנטית באה בעקבות ירידה של שלושה ימים בפעילות ציקלונית. התברר כי חזיתות מגנטיות אלה מעוגנות בשמש, קרוב לחורי העטרה. הועלתה הצעה לנצל בעתיד את החורים האלה ואת מעבר החזיתות המגנטיות כאמצעים נוספים בחיזוי מזג האוויר.

מעבדת החלל שוגרה בזמן של אחד ממחזורי השמש. התברר כי בימים האחרונים של המחזור, מספר כתמי השמש יורד לאפס. השמש מראה אז פנים אקטיביות ופסיביות כאחד. ישנם ימים שבהם המספר של כתמי השמש הגיע ל־130, גדול יותר מהשיא שנרשם ב־1969. תופעה זו אִפשרה לשלושת הצוותים להביא עִמם תצלומים חשובים. הצוות האחרון צילם התפרצויות להבות מלאות מרגע התפרצותן ועד לדעיכתן. צולמו גם שני ליקויי שמש.

ממצאים פלנטריים
נערך מעקב אחרי השביט קוהוטק וצולם הטרנזיט של מרקורי, דבר שניתן לעשות מכדור הארץ רק 16 פעמים במאה שנים. תצפיות אולטרה סגוליות גילו שלמרקורי אטמוספירה עוד לפני שמרינר 10 הגיעה אליו.
ממצאים מטלורגיים

גבישי אינדיום ואנטימון שנוצרו על כדור הארץ הותכו חלקית וגודלו מחדש בחלל. באופן מפתיע הם חופשיים מסדיקה הטרוגנית בתנאי החלל. יתרה מזאת הגורמים למתח הפנים בחומרים מותכים ממוקמים בצד החיצוני של פני הגביש החדש ולא חודרים פנימה. חומרים מולחמים ופליז, היחידים הנתונים להשפעה של כוחות קפילריים ממלאים רווחים גדולים כדי לתת פינות מושלמות. חסרונם של כוחות קונבקציה מאפשר גידול של גבישים חצי מוליכים בשימוש בטכניקת אדים הגדלים עם גרמניום וסלניום באטמוספירה של יוד. בסקילאב יצרו גביש באורך 2.54 ס"מ, עבה יותר פי 10% מכל חומר שנוצר על כדור הארץ.

אחת האפשרויות שהועלו בעקבות תכנית סקילאב הייתה יצירת סגסוגות על מוליכות. כשחומרים אלה מקוררים מתחת לטמפרטורת מעבר מסוימת הם יכולים להוליך אלקטרונים בהתנגדות אפס. בתנאים הנוכחיים חומרים כאלה יש לקרר למספר מעלות קלווין. במעבדות של חברת בל קיבלו סגסוגות מסוג זה בהשקעת אדי ניביום וגרמניום ב־232 מעלות קלווין. פיתוח סגסוגות על מוליכים ב־78 מעלות קלווין מאפשר שימוש בחנקן מקורר שהוא זול ובטוח במקום במימן נוזלי ובהליום יקרים ומאפשר קווי כוח של על מוליכים.

מטלורגים קיוו על סמך ניסויים אלה להגיע למבנה ולהרכב כימי של סגסוגות בעלות תפקיד חשוב בטמפרטורות על מוליכים. כמו השקעת אדי גרמניום – זהב בטמפרטורת מעבר מסוימת יהיו על מוליכים, אבל תערובת מותכת או מצוקה לא. דוגמת זהב גרמניום שהותכה בסקילאב ומוצקה (solidified) מחדש ללא גרביטציה ובעקבותיה זרמי קונבקציה הראתה על מוליכות. דגימת עופרת טין ואנטימון שנוצרה בגרביטציה אפס הראתה טמפרטורת מעבר גבוהה יותר מזו שהוכנה על הארץ.

הטיפול במתכות מותכות בטמפרטורות קרובות ל־1000 מעלות הושג על־ידי מערכת סטטית ואקוסטית. הגלים העומדים הנוצרים על־ידי מקור קול מכוון למשטח מחזיר הראו יכולת הרמה והחזקת דיסקית בקוטר 7.5 מ"מ וטיפות של נוזלים כמעט כדוריים בקוטר 0.625 ס"מ. עדשות שנעשו מזכוכית נקיים מזיהומים עד שהם כמעט מושלמים מבחינה אופטית.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

דילוג לתוכן