"אנו עוזבים את הירח כפי שבאנו, ובעזרת האל עוד נשוב, עם שלום ותקווה לאנושות כולה", אמר מפקד אפולו 17, יוג'ין סרנן (Cernan) כשנכנס בפעם האחרונה לרכב הנחיתה על פני הירח. "כשאני עושה את הצעדים האחרונים על הירח, לפחות לזמן-מה, אני רוצה לציין שהאתגר שאמריקה עמדה בו היום חישל את יעדי האנושות של מחר". זה היה בדצמבר 1972, וספק רב אם סרנן דמיין לעצמו שה"זמן-מה" שהוא דיבר עליו יימשך יותר מחמישה עשורים תמימים.
סאגה מתמשכת
תוכניות להחזיר בני אדם אל הירח עלו וירדו משולחנות העבודה בסוכנות החלל האמריקנית נאס"א, פעמים רבות מאז, ובעיקר בשני העשורים האחרונים. ב-2004 הציג ממשלו של נשיא ארצות הברית ג'ורג' בוש הבן את תוכנית "קונסטליישן" (Constellation), שיועדה להנחית שוב בני אדם על הירח עד שנת 2020. התוכנית כללה פיתוח של חללית חדשה בשם "אוריון" (Orion), שהזכירה בצורתה את חלליות אפולו, אך תוכננה להיות גדולה יותר ולשאת עד ששה אסטרונאוטים, וכמובן גם להיות משוכללת יותר. רכיבים נוספים בתוכנית היו רכב נחיתה גדול על הירח, רכב שטח מאויש לנסיעה על הירח וסדרה של טילי שיגור עוצמתיים (Ares).
הדמיה של משימת ארטמיס 1
(הדמיה: נאס"א)
בשנת 2006, לאחר שהוגשו לה כמה הצעות, בחרה נאס"א בחברת לוקהיד מרטין (Lockheed Martin) לפיתוח חללית אוריון, שיועדה לשאת בני אדם אל תחנת החלל הנמצאת במסלול נמוך סביב כדור הארץ, וכן להטיס אסטרונאוטים למשימות בעומק החלל – לירח, לאסטרואידים ולמאדים. ואולם, התקציבים לא תאמו את השאיפות הגדולות של התוכנית, הפיתוח התקדם בעצלתיים, וכשהנשיא הבא, ברק אובמה, נכנס לבית הלבן ב-2009, נחרץ דינה של "קונסטליישן". התוכנית בוטלה בשנה שלאחר מכן, אך החוזים שכבר נחתמו נשארו פעילים, ולוקהיד מרטין המשיכה לפתח את החללית. עם זאת, היא נדרשה לעשות התאמות לשינוי משימה - החללית כבר לא יועדה להביא בני אדם למסלול נמוך, אלא רק לעומק החלל.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
שפעת העגבניות, יש דבר כזה בכלל? (לא ממש)
מחשב "קורא מחשבות" מחזיר את הקול למשותקים
המפצחים: פרוטוקול שיתוף מפתח
במקביל החלה נאס"א לפתח טיל שיגור חדש, שיהיה חזק מספיק לשאת את אוריון למשימות בעומק החלל. הטיל, המכונה SLS (ראשי תיבות של Space Launch System – מערכת שיגור לחלל), פותח על סמך רכיבים של תוכנית מעבורות החלל. השלב העיקרי שלו הוא פיתוח של מיכל הדלק ששימש לשיגור המעבורת, וטילי ההאצה (בוסטרים), הם גרסה מוגדלת מעט של טילי הדלק המוצק ששימשו מאיצים בשיגור המעבורות.
בשנת 2014 שוגרה חללית אוריון לטיסת ניסוי ראשונה, לא מאוישת כמובן, לבחינת תפקודה בתנאי חלל ותפקוד מגן החום שלה בחזרה לאטמוספרה. מכיוון שה-SLS היה רק בשלבי פיתוח ראשוניים, שוגרה החללית על גבי טיל דלתא 4. היא השלימה שתי הקפות של הארץ במסלול גבוה יחסית, עד 5,800 קילומטרים, וצנחה בשלום מול חופי קליפורניה לאחר קצת יותר מארבע שעות.
8 צפייה בגלריה
צוללים מחברים את מערכת הגרירה לחללית אוריון לאחר הניסוי היחיד שלה בחלל, ב-2
(צילום: U.S. Navy, Mass Communication Specialist 1st Class Gary Keen)
גם לאחר הניסוי המוצלח, המשיך פיתוח החללית להתקדם בעצלתיים. בתחילת 2017 נכנס לבית הלבן נשיא חדש, דונלד טראמפ, ובין שאר המהפכות שחולל הוא חידש את התוכנית להנחית שוב בני אדם על הירח. התוכנית קיבלה בהמשך את השם "ארטמיס", על שם האלה מהמיתולוגיה היוונית, אחותו התאומה של אפולו. היא מתבססת על חללית אוריון ועל טיל השיגור SLS, לצד כמה מרכיבים שפיתוחם טרם הושלם, בהם רכב הנחיתה על הירח, שאותו מפתחת חברת ספייס-אקס על בסיס ה"סטארשיפ" שלה, המתוכננת גם היא לצאת בקרוב לניסוי ראשון בחלל. מרכיב נוסף הוא תחנת חלל במסלול סביב הירח, המכונה Lunar Gateway, שאליה יגיעו אסטרונאוטים מכדור הארץ, ייצאו ממנה לנחיתות על פני השטח ויחזרו אליה משם.
אפולו למתקדמים
אם לא יהיו דחיות של הרגע האחרון, הצעד הראשון של תוכנית ארטמיס ייצא לדרך היום (יום שני, 29 באוגוסט), עם שיגורו של טיל ה-SLS הראשון ועליו חללית אוריון לא מאוישת. הטיל ישלח את החללית למסע ארוך ומפותל סביב הירח, שאמור להימשך ששה שבועות, אך עשוי להיות קצר יותר, תלוי במועד השיגור המדויק. לאחר שתשלים את מסעה תשוב החללית לכדור הארץ במהירות שיא, כ-40 אלף קילומטרים לשעה. בגלל החיכוך עם האטמוספרה במהירות גבוהה כל כך עשויה הטמפרטורה מחוץ לחללית להגיע ליותר מ-2,700 מעלות צלזיוס, והניסוי יבחן בין השאר את תפקודו של מגן החום של החללית.
"אנחנו מוכנים, נרגשים מאוד, ומחכים לראות שהכל יעבוד. אנו ממש מצפים כבר לניסוי הזה", אמרה קתלין קודר (Coderre), סגנית מנהל התוכניות המתקדמות לחקר החלל העמוק בחברת לוקהיד מרטין, בראיון לאתר מכון דוידסון. קודר, מהנדסת אווירונאוטיקה עם תואר שני בהנדסת מערכות חלל, עובדת בחברה כבר 15 שנים, ומילאה תפקידי מפתח במסלול הארוך של פיתוח האוריון וייצורה. "בניסוי ב-2014 הייתי אחראית על מגן החום של החללית, שתפקד מצוין. לא האמנתי אז שייקח לנו כמעט שמונה שנים להגיע לשיגור הבא, אבל סוף סוף הגענו לשם".
8 צפייה בגלריה
מוכנים ומצפים לניסוי. הדמיה של החללית אוריון עם רכב השירות האירופי נפרדת מהשלב האחרון של טיל השיגור בדרך לירח
(איור: NASA/Liam Yanulis)
אוריון היא המקבילה של תא הפיקוד בחלליות אפולו, שבו שהו האסטרונאוטים. כמו באפולו, גם לאוריון צמוד תא שירות, המספק את כל צרכי המשימה: מנוע ראשי, מנועי תמרון קטנים, אספקת חמצן ומים, חשמל ועוד. תא השירות הוא תרומתה של סוכנות החלל האירופית (ESA) למשימה, ובנתה אותו חברת איירבוס. בשונה מחלליות אפולו, שמקור האנרגיה הראשי שלהן היה תאי דלק שייצרו חשמל ממיזוג של חמצן ומימן למים, לרכב השירות יש ארבעה קולטי שמש גדולים שייפרשו בחלל, ויספקו את האנרגיה לפעילותו. "יש גם מצברים בתא הצוות עצמו, אבל הלוחות הסולריים שפיתחה איירבוס אמורים לספק את כל האנרגיה למשימה, והתפקוד שלהם בעומק החלל הוא אחד הדברים שנבחן במשימה", אמרה קודר.
חיי הצוות במשימות אוריון המאוישות לא יהיו שונים מהותית מאלה של האסטרונאוטים בתוכנית אפולו, אבל הם יהיו נוחים יותר, מסבירה קודר. "הקפסולה דומה בצורתה לזו של אפולו, אבל יותר גדולה. נפח המחיה הוא כמעט תשעה מטרים מעוקבים, בערך פי 1.5 מחלליות אפולו, והמרחב מיועד לארבעה אסטרונאוטים במקום שלושה. האסטרונאוטים כמובן יתפקדו, יעבדו ויישנו בתנאי מיקרו-כבידה, אבל בניגוד לחלליות אפולו יהיו להם שירותים בתא, עם מערכת לטיפול בשפכים ואחסונם, חלונות גדולים, וחללית הרבה יותר אוטומטית מאפולו. הם יותר יצטרכו להשגיח על המערכות מאשר לעשות דברים בעצמם".
8 צפייה בגלריה
חללית מרווחת ומשוכללת הרבה יותר מאפולו. מהנדסים של נאס"א מדגימים את סידור המושבים בדגם מוקדם יחסית של חללית אוריון
(צילום: NASA/Robert Markowitz)
בובות ולוויינים
טיל השיגור העיקרי יביא את אוריון למסלול בגובה של כ-700 קילומטרים סביב כדור הארץ. היא תישאר מחוברת לשלב השני של הטיל (ICPS), ולאחר השלמת הבדיקה של כל המערכות, הוא יפעיל את המנוע שלו ויעלה את החללית על נתיב טיסה לכיוון הירח. החללית תחלוף קרוב מאוד לירח, בגובה של כ-100 קילומטרים, ואז תנצל את הכבידה שלו ואת הפעלת המנוע להיכנס למסלול ייחודי סביבו, שיביא אותה עד למרחק של כ-70 אלף קילומטרים מהירח. המסלול הזה נבחר גם בגלל שהוא יציב וטיסה בו צורכת מעט דלק, וגם בגלל שהוא יאפשר לבחון את החללית במשך זמן רב, בסביבה מרוחקת יותר מכל חללית שנועדה לטיסות מאוישות עד היום. אם החללית תבצע את המשימה במלואה, היא תשהה במסלול הזה 19 יום, תשלים הקפה וחצי של הירח, בטרם תבצע תמרון שיביא אותה שוב לקרבתו, ואז תנצל את הכבידה שלו ואת הפעלת המנוע כדי לעלות על מסלול לכיוון כדור הארץ.
החללית במשימה הזו לא תהיה מאוישת, אך עדיין יהיו בה נוסעים – שלוש בובות הנושאות אלפי חיישנים למדידת תאוצה, רטט החללית, רמות קרינה ועוד. "מפקד המשימה" הוא מוניקין קמפוס (Commander Moonikin Campos) – בובה לבושה בחליפת חלל של תוכנית ארטמיס, שתיבחן בפעם הראשונה. שמו הפרטי הוא משחק עם המילים Manequin (בובת חלון ראווה) ו-Moon (ירח), ושם המשפחה הוא מחווה למהנדס ארטורו קמפוס, ממובילי הצוות שהתווה את הדרך להציל את אנשי הצוות של החללית אפולו 13, שניזוקה קשות בפיצוץ בדרך לירח באפריל 1970. שתי הבובות האחרות, בעלות גוף חלקי, הן הלגה וזוהר – המשתתפות בניסוי של סוכנות החלל הישראלית וסוכנות החלל הגרמנית (DLR) לבחון את אפוד ההגנה מקרינה שפיתחה החברה הישראלית StemRad. זוהר עוטה את אפוד המגן הישראלי והלגה משמשת קבוצת ביקורת.
"האפוד עשוי מפוליאתילן בצפיפות גבוהה, והשכבה עבה במיוחד באזורים המכסים חלקים רגישים כמו ריכוז מח העצם באגן הירכיים", הסביר לאתר דוידסון ד"ר אורן מילשטיין, מנכ"ל Stemrad ומייסד שותף של החברה. "הוא נועד להגן על אסטרונאוטים בעומק החלל מפני הקרינה שנוצרת בסערות שמש. הגנה טובה על עצם האגן, שם מיוצרת כמחצית ממח העצם בגוף, תאפשר לאסטרונאוטים להתאושש גם אחרי חשיפה לקרינה עזה, משום שמח העצם מתחדש כל הזמן. כך תימנע מחלה קשה ומסוכנת עקב אובדן של תאי דם אדומים, שמיוצרים במח העצם".
במשימה יתבצע ניסוי על מרכיב מעניין נוסף של החללית, מערכת Callisto. "זוהי מערכת לטכנולוגיית תקשורת רציפה שאנו בוחנים עם חברות 'סיסקו' ו'אמזון' – גירסה חללית של העוזרת האישית אלקסה, שאמורה לשדרג את ממשק האדם עם המכונה", הסבירה קודר. "אנשי צוות שידמו אסטרונאוטים וירטואליים יתקשרו איתה מהקרקע, ויבקשו ממנה נתונים שונים על החללית, הטיסה והמכשירים. בשלב הזה היא אמורה להיות מערכת נוחה לאספקת מידע, ולא להעביר פקודות לחללית, אם כי גם זה ייתכן בהמשך".
8 צפייה בגלריה
מה מצב הסוללות? ומתי נגיע לירח? מערכת "קליסטו" בשלבי הפיתוח הסופיים
(הדמיה: לוקהיד מרטין )
במהלך המשימה ייבחנו מערכות רבות של החללית - ניווט אוטומטי בעומק החלל באמצעות מעקב אחר כוכבים, תקשורת, תמרונים ותיקוני מסלול, מערכות תמיכת החיים ועוד. לצד כל אלה, תפזר החללית בדרך עשרה לוויינים זעירים בגודל של קופסת נעליים, שפיתחו ובנו חברות, אוניברסיטאות וסוכנויות חלל, למגוון רחב של ניסויים ומחקרים. רובם מיועדים לחקור את הירח וסביבתו, בהם נחתת יפנית זעירה שאמורה לנחות על הירח ולמדוד קרינה בפני השטח, לוויינים שיחפשו סימנים לקיום מים קפואים סמוך לפני השטח ולוויין של לוקהיד מרטין שימפה את פני הירח במצלמה תת-אדומה. בין הלוויינים האחרים, אחד יחקור את רמת הקרינה בחלל והשפעתה על שמרים, אחד ייכנס למסלול סביב השמש, אחרים יחקרו את האטמוספרה הגבוהה של כדור הארץ, ואחד ייצא לחקור אסטרואידים בעזרת טכנולוגיה של מפרש חלל.
אם תשלים את המשימה המלאה, 42 יום בחלל, תשוב אוריון לכדור הארץ ב-10 באוקטובר. שני המרכיבים האחרונים שהיא תבחן יהיו מגן החום, שבדומה למגן החום של אפולו אמור להישרף בהדרגה ולפזר חלקיקים שיקחו עמם חלק מהחום (מגן אבלטיבי), ומערכת המצנחים הכוללת כמה מצנחי גרר ושלושה מצנחים ראשיים ענקיים, שאמורים להבטיח נחיתה רכה ובטוחה של החללית באוקיינוס השקט, מול חופי קליפורניה.
8 צפייה בגלריה
משימות נלוות רבות. לוויין LUNIR של חברת לוקהיד מרטין למיפוי פני השטח של הירח בתת-אדום
(הדמיה: לוקהיד מרטין )
מערכת יקרה ובזבזנית
הפיתוח של חללית אוריון הוא אחד הפרויקטים היקרים ביותר של נאס"א בעשורים האחרונים, בין השאר עקב השינויים הרבים בתוכניות של סוכנות החלל. מ-2006 הושקע בפיתוח סכום מצטבר של יותר מ-18 מיליארד דולר (כ-21 מיליארד דולרים בערך של 2020, אם משקללים גם אינפלציה של 15 שנים).
בניגוד למקובל כיום בתעשיית החלל הפרטית, שבה נהוג למחזר כמה שיותר את החלליות והטילים כדי לחסוך עלויות, חללית אוריון היא חד פעמית. "אמנם יש כמה רכיבים שאפשר למחזר, בעיקר במערכות הפנימיות, אבל צריך לבנות חללית חדשה לכל משימה", מודה קודר.
נכון לעכשיו הזמינה נאס"א מלוקהיד מרטין שש חלליות אוריון, עם פוטנציאל לשש חלליות נוספות. אחרי שתי הראשונות - זו שמיועדת לשיגור כעת וזו של המשימה הבאה - העלות הכוללת של שלוש החלליות הבאות צפויה להיות 2.7 מיליארד דולר (900 מיליון דולר ליחידה) ושלוש החלליות שלאחר מכן יעלו לנאס"א 1.9 מיליארד דולר (כ-630 מיליון דולר לחללית). ואלה רק העלויות הישירות של החללית עצמה, בלי לשקלל את תא השירות שמספקת סוכנות החלל האירופית בעלות של כמיליארד דולר, סכום שנאס"א משלמת את תמורתו בעסקת חילופין המעניקה לאירופים גישה למתקנים וציוד בתחנת החלל הבינלאומית. עלות משמעותית עוד יותר היא טיל השיגור, SLS. הטיל אמנם מבוסס על רכיבים של תוכנית מעבורות החלל, אך בעשר שנות פיתוחו הספיק לגמוע כ-20 מיליארד דולר מכספי משלם המיסים האמריקני. וזה עוד בלי עלות השיגור עצמו. את העלויות האלה נאס"א אינה מפרסמת, אך ההערכות הן כמה מאות מיליוני דולרים לכל שיגור. גם רכיבי טיל השיגור הם חד-פעמיים, ויש לייצר אותם כל פעם מחדש.
8 צפייה בגלריה
חללית מרווחת ומשוכללת הרבה יותר מאפולו. מהנדסים של נאס"א מדגימים את סידור המושבים בדגם מוקדם יחסית של חללית אוריון
(צילום: NASA/Robert Markowitz)
האם תהיה אפשרות לשגר את "אוריון" על אחד הטילים הגדולים שמפתחות חברות החלל הפרטיות, כמו SuperHeavy של ספייס-אקס, או "ניו גלן" של בלו אוריג'ין ובכך להפחית עלויות? קשה לומר, כי הטילים האלה עדיין לא טסו לחלל. "בדקנו אפשרויות נוספות", אמרה קודר. "כרגע אין חלופה רלוונטית".
כלכלה מקומית על הירח
אז לאן מובילות כל העלויות המטורפות האלה? בסופו של דבר מטרתן היא להנחית שוב בני אדם על הירח, הפעם לא רק לביקורים חטופים, אלא לבניית תשתית לנוכחות ממושכת יותר של בני אדם על פניו, אולי אפילו קבועה. אם משימת ארטמיס-1 תעבור בשלום, מתכננת נאס"א לשגר בעוד כשנתיים את ארטמיס-2, משימה מאוישת שבה יקיפו ארבעה אסטרונאוטים את הירח, בלי לנחות עליו. זו תהיה הטיסה הראשונה של בני אדם מעבר למסלול הקרוב סביב כדור הארץ מאז 1972. בהנחה שגם זה יעבור בהצלחה, בשנה שלאחר מכן, 2025, אמורה משימת ארטמיס 3 להנחית בני אדם ראשונים על הירח עצמו. בנאס"א מבטיחים כי בתוכנית ארטמיס יהיו גם נשים ואנשים שאינם לבנים שידרכו על הירח, מה שלא קרה בתוכנית אפולו.
ומה יקרה אם תחנת החלל שאמורה לקום סביב הירח לא תוצב עד 2025? האם יש אפשרות לממשק ישיר בין הסטארשיפ של ספייס-אקס לאוריון של לוקהיד מרטין, שיאפשר לאסטרונאוטים לעבור מהחללית שהביאה אותם אל מסלול סביב הירח לזו שתנחת על פניו? "לוקהיד מרטין ונאס"א עובדות על ממשק כזה", אמרה קודר. "זה תלוי בלוח הזמנים של פיתוח תחנת החלל, ואנו בודקים את האפשרות של חיבור בלי תחנה כזו".
אחרי הנחיתות הראשונות של בני אדם על הירח במאה ה-21, מתכוונים בנאס"א להתחיל לפתח תשתית לבסיס קבע שם, ככל הנראה סמוך לקוטב הדרומי, שם על פי ההערכות יש מצבורי קרח שאפשר להפיק מהם מים ולהשתמש בהם גם לייצור חמצן לנשימה וכן מימן וחמצן לדלק רקטי. "פעילות קבע על הירח דורשת הרבה תשתיות: אספקת חשמל, מים, מבני מגורים, חלליות שיוכלו לטוס הלוך וחזור, וכלכלה מקומית עם חברות תעשייה שיפעלו שם", אומרת קודר. "אני מניחה שבשלב ראשון בני אדם יפעלו שם לזמן מה בכל פעם, ובין לבין הם ישאירו פעילות רובוטית לתחזוקה. בהמשך אני מניחה שעוד ועוד חברות יתחילו לפעול על הירח, והייתי רוצה לראות שיתוף פעולה בינלאומי שם".
8 צפייה בגלריה
חוזרים, והפעם כדי להישאר. הדמיה של אסטרונאוט או אסטרונאוטית ירדים אל פני הירח במשימת ארטמיס 3
(הדמיה: נאס"א)
כדי להגשים את החלומות האלה, מפעילה נאס"א במקביל לארטמיס את תוכנית CLPS, שבמסגרתה ייבחנו על הירח מגוון רחב של טכנולוגיות במשימות לא מאוישות. לצד אלה משקיעה הסוכנות כסף רב – בעיקר דרך קבלנים חיצוניים – בהיבטים נוספים של תוכנית הירח, מפיתוח חליפות חלל חדשות ועד פיתוח כלי רכב סגורים לנסיעות ממושכות על פני הירח.
בסופו של דבר, מעריכה קודר, אפילו תיירים יוכלו לטוס אל הירח. "זה אולי לא יקרה בעתיד הקרוב, אבל בסוף זה יקרה. בהתחלה נראה תחנות חלל פרטיות במסלול סביב כדור הארץ, וכשהתעשייה הזו תתחזק נוכל להבין מה הביקוש לתיירות לירח ולפתח את התחום. זה יהיה יקר בהתחלה, אבל בהמשך המחירים עשויים לרדת".
ומה עם קודר עצמה? האם היא, כמהנדסת מומחית בחלל הייתה רוצה לטוס לירח? "רוב האנשים שעוסקים בתחום התחילו מהחלום הזה", היא מודה בחיוך, "ואם הייתה לי הזדמנות הייתי שמחה לטוס. זה לא מסע קל: הוא מאתגר ברמה הפיזית וברמה הנפשית, אבל אני בוטחת לחלוטין בחללית ובמי שהשקיעו שנים כדי לבנות אותה, ואני משוכנעת שהיא בטיחותית והיא תצליח במשימה".
איתי נבו, העורך הראשי של אתר מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
פורסם לראשונה: 20:50, 28.08.22
