הדרך הארוכה והמפותלת למאדים
האתגר: לשלוח משימה מאוישת למאדים. היעד: שנת 2030 והלאה. הסכנות: רבות. המכשולים: כמעט בלתי נתפסים. אילו טכנולוגיות עדיין חסרות לנו בדרך להתיישבות בכוכב הלכת האדום?
ככל שמתקדם המרוץ לשיגור משימה מאוישת למאדים, כך מתעוררות עוד ועוד שאלות לגבי הקשיים והסכנות שצפויים למשתתפים במסע - החל במסע עצמו, דרך הנחיתה וכמובן החיים על פני כוכב הלכת האדום והיכולת לשרוד שם.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן:
למה כואב לנו הראש כשאנחנו אוכלים גלידה?
הכל על מדע באפליקציה של מכון דוידסון - להורדה באייפון ובאנדרואיד
המסע למאדים יהיה ארוך. לפי סוכנות החלל האמריקנית נאס"א, מסע מאויש עתיד להימשך כ-240 ימים בטכנולוגיות הקיימות, ובתנאי שמנצלים את חלון הזמן שבו כדור הארץ ומאדים נמצאים במרחק הקצר ביותר, דבר שקורה אחת ל-26 חודשים. טכנולוגיות חדשות יכולות לקצר את המסע בכמאה ימים, אבל גם כך מדובר בחודשים ארוכים בחלל.
אסטרונאוטים עוברים אימונים מפרכים לקראת היציאה לחלל. כבר בזמן השיגור, כוח ה-g (תאוצת הכובד) שפועל עליהם עולה ל-3g, כלומר פי שלושה מכוח המשיכה בגובה פני הים. ככל שה-g עולה, כך הלב זקוק לכוח רב יותר כדי להזרים את הדם בגוף, וב-4g מרבית האנשים מאבדים את ההכרה בשל הירידה בלחץ הדם שלהם.
אחת הבעיות העיקריות במסע כה ארוך היא קרינה. בשונה ממה שקורה בכדור הארץ, בחלל אין אטמוספרה שמסננת את הקרינה שמגיעה מהחלל. למעשה, מהנדסים מנסים עדיין למצוא פתרונות להגנה על הנוסעים מהקרינה החזקה שאליה ייחשפו במהלך המסע הארוך. החשש מנזקי הקרינה אף הוביל את נאס"א להציע לאסטרונאוטים ולאסטרונאוטיות להקפיא מראש זרע או ביציות, מחשש שהפוריות שלהם תיפגע.
מחקר שפורסם באחרונה בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences מפיג מעט את החשש. החוקרים שמרו דגימת זרע מוקפאת של עכבר בתחנת החלל הבינלאומית במשך תשעה חודשים, ולאחר מכן הפרו בה ביציות. החוקרים לא מצאו הבדלים בין הגורים שנולדו מדגימת הזרע ששהתה בחלל לבין אלה שנולדו משימוש בדגימת הבקרה שהמתינה בכדור ארץ. ה-DNA של הזרע אמנם נפגע מעט במהלך השהות בחלל, אולם הביצית תיקנה את השגיאות הללו במהלך ההפריה. חוקרים בודקים גם את השפעת הקרינה על זרעי צמחים במטרה למצוא צמחים עמידים שישרדו את המסע הארוך, ובכך לאפשר פיתוח חקלאות בעולם המרוחק.
עם זאת, חשוב לציין שתחנת החלל הבינלאומית נמצאת 450-300 ק"מ מכדור הארץ, כלומר קרוב אליו, והיא נהנית מההגנה שמספקות חגורות ואן אלן. אלה חלקיקים טעונים המקיפים את כדור הארץ ומקובעים למקומם בזכות השדה המגנטי שלו. רק אחוז אחד מהחלקיקים אינם מוסטים על ידי השדה המגנטי ומגיעים אל האטמוספרה. מסע למאדים יחייב חצייה של חגורות ואן אלן ונסיעה אל מעבר להן, כלומר החלליות ישהו באזורים עם קרינה גבוהה בהרבה מזו שבתחנת החלל הבינלאומית.
הגעה למאדים
לאחר חודשי מסע ארוכים בחלל, כשהאסטרונאוטים כבר יראו את מאדים מחלון החללית, יעמוד בפניהם אתגר חדש, הנחיתה. עד כה, גשושיות שנחתו על מאדים השתמשו במצנחים כדי להאט לפני הנחיתה ובכריות אוויר ששימשו כמגן. עבור גשושיות גדולות יותר חוקרים פיתחו מעין מנוף מעופף שאפשר הורדה אטית של גשושית המחקר אל פני השטח. עם זאת, חללית מאוישת תשקול כ-20 טונות, והטכנולוגיות הקיימות להוביל משקל כזה אל פני השטח של מאדים בבטחה טרם פותחו.
אזור הנחיתה עצמו ייקבע מראש, ובנאס"א מחפשים כבר עכשיו מקומות שיאפשרו לאנשי הצוות להקים מאחז ולסרוק את הסביבה. בסדנה שאירחה נאס"א לפני כשנתיים דנו חוקרים ב-47 הצעות לאזורי נחיתה שונים בחיפוש אחרי אלה שיספקו סביבה נאותה לנחיתה ותנאי מחיה סבירים.
מה יקרה אחרי הנחיתה? הטמפרטורה הממוצעת במאדים עומדת על כ-60 מעלות צלזיוס מתחת לאפס. הטמפרטורה בקיץ יכולה אמנם להגיע לכ-20 מעלות ביום באזור קו המשווה, אולם בלילה היא צונחת הרבה מתחת לאפס. הלחץ האטמוספרי על פני מאדים הוא פחות מאחוז אחד מלחץ האוויר בגובה פני הים בכדור הארץ. המשמעות היא שנוזלים כמו מים (וגם דם, שרובו מים) ירתחו בטמפרטורות הרבה יותר נמוכות מאלה שאנו מכירים. גם במקומות במאדים שבהם הלחץ האטמוספרי גבוה מהממוצע, מים רותחים כבר ב-10 מעלות צלזיוס. לכן שימוש בחליפות מגן מחוץ לסביבת העבודה יהיה הכרחי, והאתגר יהיה ליצור חליפות עמידות יותר ומסורבלות פחות מאלה שראינו בעת הנחיתה על הירח.
חיים על מאדים
מטרת המשימות הראשונות במאדים תהיה ללמוד איך אפשר לחיות ולשרוד על כוכב הלכת המרוחק. המשימות האלה יכללו כנראה הקמת מבנה מגורים ומעבדה, ושניהם יצטרכו בראש ובראשונה לספק לאנשי הצוות הגנה מפני שינויי הטמפרטורה והקרינה ולאפשר קיום עצמאי ללא תמיכה חיצונית.
בשנת 2016 בחרה נאס"א שש חברות שיעצבו עבורה אבטיפוס של סביבת מגורים ועבודה, והקציבה להן שנתיים למחקר וליצירת דגם ראשון. מבנה כזה יצטרך להתמודד עם סוגיות חיוניות לשמירה על חיים, כגון אמצעי בטיחות, אספקת אוויר, אנרגיה ועוד.
גורמי סיכון יש בשפע. חוקרים מאוניברסיטת אדינבורו בבריטניה גילו באחרונה שסכנות הקרינה במאדים רבות מכפי שחשבו בעבר. הגורם לכך הוא חומרים כימיים שמקורם בפני השטח של מאדים, שמעצימים את השפעת הקרינה שעוצמתה בכל מקרה רבה בשל האטמוספרה הדלילה.
במחקר שביצעו במעבדה, החוקרים חשפו את אותם החומרים לקרינה דומה לזו שבמאדים וגילו שהם גרמו לתמותה רחבת היקף של חיידקים שנחשפו להם. פתרון אפשרי לכך הוא להקים את המגורים מתחת לפני הקרקע, אולם לשם כך נחוצים כלי חפירה כבדים שאין כיום דרך מעשית להביא מכדור הארץ. חוקרים הציעו בעבר לשגר כמה משימות לא מאוישות עם רובוטים טרם הגעת בני אדם לכוכב, במטרה לבנות את התשתית הנדרשת למשימה מאוישת.
מעבר לעניין הבטיחות, החברות שמפתחות את המגורים יצטרכו להתייחס גם לשמירה על בריאותם הנפשית של אנשי הצוות. המשימה במאדים, כולל הטיסה לשם, תהיה ארוכה מאוד, ובמהלך כל אותו הזמן יצטרכו אנשי הצוות לחיות בחללים קטנים וצפופים. מחקרים מעידים שאנשי צוות עלולים לפתח קלאוסטרופוביה (חרדה מחללים סגורים) והפרעות נפשיות אחרות לאחר שהות ממושכת בחלל ובמרחבים מוגבלים. כדי לצמצם את הסכנה, סביבות המגורים והעבודה יצטרכו להיות לא רק קומפקטיות וקלות, אלא גם לספק מרחב אישי גדול מספיק לאנשי הצוות ואפשרות לשמירה מסוימת על הפרטיות.
הדמיות שונות שנערכות על פני כדור הארץ מנסות להבין מה עלולה להיות ההשפעה של שהות ממושכת במאדים על בני אדם. כך, למשל, "אגודת מאדים", ארגון ללא מטרות רווח שמטרתו לקדם את המחקר על מאדים, עורך מדי שנה כמה הדמיות במבנה מבודד מיוחד במדבר יוטה שבארצות הברית. באחת ההדמיות האחרונות אף השתתף תלמיד המחקר הישראלי רואי נאור.
בנאס"א גם מנסים להבין טוב יותר כיצד משפיעה שהות ארוכה בחלל על האסטרונאוטים. מחקר תאומים, שהחל בשנת 2015, בודק כיצד שהות של שנה בחלל השפיעה על האסטרונאוט סקוט קלי בהשוואה לאחיו התאום (אסטרונאוט גם הוא) ששהה באותו הזמן בכדור
הארץ. מעבר להשפעות הפסיכולוגיות, החוקרים בודקים גם שינויים בביטוי הגֵנים של התאומים.
קיום עצמי בעולם זר
משימות ארוכות יותר במאדים והקמה של מושבה קבועה מציבות אתגרים נוספים. אחת המשימות המורכבות ביותר היא אספקת מזון. מכיוון שאי אפשר להסתמך על אספקה קבועה מכדור הארץ, אנשי מאדים החדשים יצטרכו לגדל מזון בחממות מיוחדות.
הם יצטרכו גם אספקה שוטפת של תרופות, ופתרון אפשרי לכך הוא לייצר אותן במעבדה במאדים עצמו. חוקרים מהולנד פיתחו באחרונה שיטה יעילה ופשוטה לנצל את אנרגיית השמש לביצוע תגובות כימיות. החוקרים יצרו עלים מלאכותיים מצורן (סיליקון) שקולטים קרינה בעוצמות שונות, אולם משתמשים רק בכמות הקרינה הדרושה לתגובה הכימית ופולטים את העודפים. אולי כך יוכלו המיישבים ליצור תרופות ואף כימיקלים הנחוצים לחקלאות.
המשימה המאוישת הראשונה של נאס"א למאדים מתוכננת רק לשנות ה-30 של המאה הנוכחית, בעוד כ-20 שנה, ונראה שרשימת השאלות והקשיים בדרך לשם רק גדלה. כבר עכשיו ברור שלנוסעים הראשונים לא מצפה חופשה רגועה אלא מסע הישרדות וגילוי – ממש כמו מגלי הארצות הגדולים, אבל בתפאורה אחרת. השאלה העיקרית היא אם הזמן הזה יספיק לפיתוח טכנולוגיות חדשות ולרכישת ידע מעמיק על מאדים, כדי שנוכל להתמודד עם כל האתגרים הרבים שמחכים לנו בדרך לשם.
גיא שלייר, דוקטורנט במכון ויצמן וכותב באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי
לפנייה לכתב/ת 
