Sans-serif

Aa

Serif

Aa

Font size

+ -

Line height

+ -
Light
Dark
Sepia

מסע בין כוכבים: 7 תרחישי נסיעה בין כוכבית עד סוף המאה

וויאג'ר 1 נסעה מילארדי מיילים בבדידות לפני שפרצה לבסוף את תחום ההשפעה של השמש. מוקדם יותר החודש קבעו המדענים כי כלי המחקר הגוצי, הידוע בכינויו הפופולרי "ספינת החלל הקטנה ...
אליס אקרמן
וויאג’ר 1 נסעה מילארדי מיילים בבדידות לפני שפרצה לבסוף את תחום ההשפעה של השמש. מוקדם יותר החודש קבעו המדענים כי כלי המחקר הגוצי, הידוע בכינויו הפופולרי “ספינת החלל הקטנה שהצליחה”, היה לספינת החלל הראשונה שהגיעה אל תוך החלל הבין-כוכבי.

ההישג חסר התקדים של וויאג’ר 1 העלה מחדש את האפשרות שבני אדם יוכלו להגיע בקרוב לכוכבים מרוחקים. קבוצה הולכת וגדלה של חובבי חלל, לרבות מדענים בולטים כמו פרימן דייסון, פיזיקאי שאיחד את התיאוריה הקוואנטית עם התיאוריה האלקטרודינמית, ומרטין ריס, אסטרופיזיקאי המחזיק באות כבוד מאת האסטרונום המלכותי של בריטניה; יחד עם מהנדסים כמו רוברט זוברין, מייסד “אגודת מאדים”, ופיטר שוורץ, עתידן מוערך, מאמינים כי ניתן להשיג במאה הנוכחית התקדמות ניכרת לקראת מסע בין-כוכבי.

“ישנם נתיבים רבים מאוד אל הכוכבים, ורובם אכן מביאים אותנו לשם”, כך אמר שוורץ, מנהל Long Now Foundation, לקהל שמילא עד אפס מקום את SFJazz Center באמצע ספטמבר. “ציוויליזציה גלקטית היא כמעט בלתי נמנעת”.

באופן לא מפתיע הושמעו ספקות בשפע. “בתוך 100 שנה, זה לא יקרה”, אמר קול מילר, פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת מרילנד. “פיתוח כל אחת מהטכנולוגיות הדרושות להנעת חללית בין-כוכבית אמורה לקחת הרבה יותר ממאה”, הסביר.

מארק מיליס, לשעבר ראש Breakthrough Propulsion Physics (פרויקט פריצת דרך בהנעה) של נאס”א, מטיל אף הוא ספק בציר הזמן. גם אם יתגלו טכנולוגיות מעשיות בתקופת חיינו, זה יכול לקחת עוד מאה או שתיים לפני שתהיה לנו האנרגיה הדרושה להניע אותן, אמר במהלך ריאיון. ועדיין, מיליס מאמין שהמין האנושי יצליח בסופו של דבר, וקרן טאו אפס שלו מחויבת לחקר טכנולוגיות הנעה חדשות. “לא נשיג התקדמות בכך שנאמר שלא ניתן לעשות את זה”, הוא מציין.

המכשול העיקרי הוא המרחב העצום של החלל. הכוכבים הקרובים ביותר, הממוקמים במערכת הכוכבים של אלפא קנטאורי, נמצאים במרחק של 4.2 שנות אור לפחות. ייקח לוויאג’ר 1 יותר מ-70 אלף שנה להגיע לפרוקסימה קנטאורי, הכוכב הקרוב ביותר במערכת. לא פרוקסימה קנטאורי ולא שני אחיו נראים כאילו יש להם פלנטות ב”אזור ניתן לישוב” (אזור המתקיימים בו תנאים המאפשרים חיים), קרוב מספיק לכוכבים שלהם על מנת שיהיו להם מים נוזליים.

וויאג’ר 1. ספינת החלל הקטנה שהצליחה | תמונה: רויטרס

כלים מהירים יותר, כמו הגשושיות (space probes) הליוס שכבר אינן קיימות, יכלו תיאורטית להגיע לאלפא קנטאורי תוך 19,000 שנה בלבד. אבל עדיין ייקח להן 100,000 עד 200,000 שנים נוספות להגיע למערכות הכוכבים הקרובות ביותר שבהן יש פוטנציאל לקיום פלנטות ניתנות ליישוב. “אנחנו מדברים על מסגרות זמן המשתוות לתקופה שבה ההומו סאפיינס נמצא על הפלנטה הזו”, אמר מיליס.

האתגרים הכרוכים בהשגת מסע בין-כוכבי אינם מאפשרים לשגות באשליות, אולם זה לא עוצר את הסוכנות לפיתוח מערכות מחקר הגנתיות מתקדמות (דארפ”א) של הפנטגון מלספק 500,000 דולר במימון פיתוח ל-100 Year Starship, יוזמה ארוכת טווח, בלתי ממשלתית, שנועדה להבטיח ש”היכולות לטיסה אנושית בין-כוכבית יהיו קיימות מוקדם ככל האפשר, ובוודאי בתוך 100 השנים הקרובות”.

שוורץ, שחיבר את “The Art of the Long View”, אחד מהספרים הבסיסיים בתחום תכנון תרחישים, מכיר בכך שהרעיון מאחורי 100 Year Starship הוא נועז. כשפנו אליו לראשונה כדי שיישם תכנון תרחישים לקונספט הזה, הוא שפט אותו בתחילה כבלתי סביר בצורה קיצונית. “כל מי שמביט בבעיה חייב להיות סקפטי כי זה כל כך קשה”, הסביר שוורץ.

אבל ככל שהמשיך לבחון את הרעיון, כך הבין שההזדמנויות להשגת מסע בין-כוכבי עלו הן במספרן והן בהסתברות שלהן. ראשית, למין האנושי יש כעת ראיות מוחלטות שכדור הארץ אינו הפלנטה הניתנת ליישוב היחידה בגלקסיה. נכון להיום, טלסקופ החלל קפלר של נאס”א, ששוגר ב-2009, גילה 152 פלנטות חדשות הנעות במסלול סביב כוכבים מרוחקים, כולל סביב חצי תריסר כוכבים ב”אזור הניתן לישוב”. ומיליארדי פלנטות עדיין לא התגלו. “פירוש הדבר הוא שיש לאן ללכת”, אמר שוורץ.

שנית, ישנן ראיות לכך שהחלל בין מערכות הכוכבים אינו חלל ריק. למעשה, נראה כי הוא מלא בחומר שניתן להשתמש בו לדלק, למים ולאספקה נוספת הדרושה לספינות חלל במסען.

שלישית, נראה כי לא יהיה צורך במסע במהירות הגבוהה ממהירות האור. “מתברר כי קיימים שילובים אפשריים רבים של הנעה ושל מערכות תומכות חיים הנמצאים בהישג ידינו מבחינה טכנולוגית ושאינם מצריכים קפיצות ענק במדע הבסיסי”, אמר שוורץ.

בהופעתו לפני חברי Long Now Foundation בספטמבר, תיאר שוורץ שבעה תרחישים – ורבים נוספים זוכים לסיקור בספר “סטארשיפ סנצ’רי”, בעריכתם של ג’יימס בנפורד וגרגורי בנפורד, שראה אור באוגוסט. האפשרות להוציא את התרחישים האלה לפועל שנויה במחלוקת, אבל יחד הם מייצגים עתיד עשיר באפשרויות. כפי שמציין שוורץ, “האפשרות שאחת או יותר מהטכנולוגיות תפעל הלכה למעשה משנה במידה עצומה את הסבירות להצליח”.

1. טילים תרמיים גרעיניים

על פי הדעה הרווחת, לא ניתן להשתמש בטילים הכימיים של היום למסע בין-כוכבי. אפילו כשהם נמצאים במסע בתוך מערכת השמש שלנו הם מוגבלים בגלל מה שקרוי העריצות של משוואת הטילים – עלייה במהירות מובילה לעלייה אקספוננציאלית בדלק, משום שהדלק הנישא צריך להיות מואץ בעצמו. המהירות שבה יכול הטיל לנוע הופכת לפונקציה של מהירות הפליטה שלו.

נאס”א התמודדה עם הבעיה הזו בשנות ה-60 באמצעות פיתוח טילים תרמיים גרעיניים. תוכננו ופותחו יותר מ-20 טילים גרעיניים עבור תוכנית בשם NERVA, או “אנרגיה גרעינית עבור כלי רכב רקטיים”. נאס”א השלימה 28 שיגורי ניסיון של טילי NERVA.
“מה שנחמד בקשר לטילים תרמיים גרעיניים, הוא שלא מדובר בטכנולוגיה דמיונית”, כך אמר ג’ופרי לנדיס, חבר הצוות המדעי של תוכנית “מארס אקספלוריישן רובר” (“חוקר מאדים נודד”) של נאס”א, בסימפוזיון הממומן על-ידי דארפ”א. “הם אמיתיים”.

2. טילי היתוך גרעיני

בתיאוריה מציעים טילי היתוך גרעיני ביצועים גבוהים יותר לעומת טילי ביקוע גרעיני. קבוצת חוקרים באוניברסיטת וושינגטון וב-MSNW, חברה המתמקדת בהנעה בחלל, מאמינים שטילים המונעים על ידי היתוך יכולים לקצר את המסע בן 500 הימים למאדים לטווח שבין 30 ל-90 יום. הקבוצה ממומנת כרגע בידי Innovative Advanced Concepts Program (“התוכנית לרעיונות מתקדמים חדשניים”) של נאס”א.
“אלו בעיות קשות בפיזיקה ובעיות קשות אף יותר בהנדסה”, אמר שוורץ. אולם סביר לדמיין שבמהלך 50 עד 100 השנים הבאות נהיה מסוגלים בפועל לפתח טיל היתוך”.

3. מנוע מגח סילון (ramjet) בין-כוכבי

הרעיון מאחורי מנוע מגח סילון הוא ספינת חלל שמתדלקת את עצמה. באותה דרך שכונס אוויר על מטוס סילון יונק פנימה חמצן כדי להזין את מנועיו, כך שדה מגנטי מול מנוע המגח סילון יינק פנימה מימן ויזין בו ריאקטור היתוך. רוברט Broussard, מתכנן טילים גרעיניים הציע לראשונה מנוע מגח סילון ב-1960. קארל סגן לקח את הרעיון כאמצעי לאפשר מסעות בקנה מידה גלקטי. סופרי מדע בדיוני כגון פול אנדרסון, אייזק אסימוב, לארי ניבן וורנור וינג’י הפכו את מנועי המגח סילון לחלק מחוכמת המדע הבדיוני.

אולם ישנן שתי בעיות עיקריות עם מנועי מגח סילון. הראשונה, כפי שציין שוורץ, היא שאיננו יודעים עדיין כיצד לבנות אחד. השנייה היא שמימן בין-כוכבי אינו קל להיתוך. הוא עשוי רובו מאיזוטופ המימן הקל ביותר, פרוטיום. כמו כן, כדור הארץ ממוקם בתווך בין-כוכבי המאופיין בצפיפות נמוכה במיוחד. אמנם לא ניתן לשלול מנועי מגח סילון, אולם אפילו המתלהבים הגדולים אומרים שהם בלתי סבירים.

4.  אניות מפרשים סולאריות

בשנה הבאה מתכננת נאס”א לשלוח אניית מפרשים סולארית למסע של קרוב לשני מיליון מייל מכדור הארץ. האנייה, המכונה “סאנג’אמר” תכלול מפרש ברוחב 38 מטר. אף שזו תהיה אניית המפרש הסולארית הגדולה ביותר ששוגרה עד היום, היא עדיין תהיה דגם פרימיטיבי לעומת המפרשים ברוחב של קילומטרים שיהיו נחוצים, כך לדברי חוקרים, לספינת חלל בין-כוכבים.
אניות מפרשים מציעות אפשרות של מהירות רבה יותר. ג’פרי נוסנוב, עמית ב”רעיונות חשדניים” בנאס”א, מציע לשלוח בין שלושה לעשרה כלי חלל, שכל אחד מהם מונע על ידי מפרשים ברוחב של 250 מטר, כדי לשוב להליופאוזה, הגבול בין טווח ההשפעה של השמש לחלל הבין-כוכבי, שאותו חצתה זה עתה הוויאג’ר 1. הוא מעריך שכלי החלל יכול להגיע להליופאוזה בתוך 15 עד 18 שנה, בערך מחצית מהזמן שזה לקח לוויאג’ר 1.

5. אניות מפרשים מונעות-קרניים

בגלל שאניות מפרש סולאריות עדיין אינן מהירות מספיק לנסיעה בין-כוכבית, מציעים כמה חוקרים להניע אניות מפרש בקרני לייזר או מיקרוגל במקום. הלייזר יאסוף כמויות עצומות של אור שמש וימיר אותו לחשמל.
“היתרון הגדול ביותר הוא שאתה יכול להשאיר את מערכת ההנעה מאחור”, אמר ג’ים בנפורד, מייסד “מייקרווייב סיינסס” ומומחה להנעה מונעת בקרניים. כשהופיע בסימפוזיון ביוני, חזה בנפורד שאניות מפרשים יהיו לספינות החלל האמתיות הראשונות “משום שאנו יודעים כיצד לבנות אותן”.

6. חורי תולעת

אם אתם חובבי מדע בדיוני, אתם כבר מכירים חורי תולעת – קיצורי דרך במרחב-זמן שתיאורטית יכולים לשמש לנסיעה בין-כוכבית או לבניית מכונת זמן. “בהנחה שחורי תולעת יציבים אכן קיימים ושאנו יכולים לשלוט בפיזיקה ובהנדסה של חורי תולעת מיקרוסקופיים, ייתכן שנוכל להשתמש בהם כדי לחקור את הכוכבים וליישב פלנטות מחוץ למערכת השמש”, הסביר ג’ון קריימר, פיזיקאי מאוניברסיטת וושינגטון, במהלך הסימפוזיון בתמיכת דארפ”א.

עבור שוורץ, חורי תולעת הם אחת מ”האפשרויות החריגות” שהופכות אפשריות אם המין האנושי ימציא מחדש את הפיזיקה בסופו של דבר, אי שם במאה הבאה, כדי לספק הסבר לתגליות כמו חומר אפל ולרעיונות כמו יקומים מרובים. בינתיים, ארגונים כמו נאס”א מכסים את כל ההימורים שלהם. הם מממנים מחקר, אם כי בהיקף קטן, בנושא חורי תולעת, מנועי פיתול (warp drives) ופורטלים מגנטיים חבויים.

7. דילוג על כוכבי שביט

במשך רוב העידן המודרני דמיינו את החלל כשומם, אפל וריק. עכשיו אנו יודעים שזה לא לגמרי נכון. “החלל בין מערכת השמש שלנו לכוכבים הקרובים ביותר כנראה שורץ בפלנטות עצמאיות ובמספר רב בהרבה של כוכבי שביט עצמאיים”, כותב פרימן דייסון במאמר ב”סטארשיפ סנצ’רי”.

“אני חושב שזה רעיון חשוב מאוד”, אמר שוורץ. “קיימת סבירות להגיע לכוכבים באמצעות דילוג מאי לאי, במקום באמצעות קפיצה אחת גדולה”. קיומו של חומר גלקטי שניתן לקצור אותו יעשה את ההבדל בין מסע בסגנון קולומבוס לעולם החדש, לבין המסעות הקצרים שערכו הנווטים הפולינזיים סביב לאוקיינוס השקט, מאות שנים לפני שקולומבוס העלה מפרש. לא חשוב איזו טכנולוגיית הנעה תגבר בסופו של דבר, גישה של סיור גלקטי באמצעות צעד אחר צעד היא מעשית יותר משליחות בכיוון אחד למערכת כוכבים מרוחקת.

למרות כל האתגרים הכרוכים בבניית ספינות חלל בין-כוכביות ובעריכת מסעות בין-כוכביים, הפיזיקאי סטיבן הוקינג טוען כי האתגר המרכזי אינו טכנולוגי אלא כספי. “העלות של בניית כלי חלל בין כוכבי תהיה עצומה, והחברה האנושית שתעשה זאת תפיק מכך תועלת זעומה בלבד”, אמר הוקינג בתוכנית “דיסקברי”.

הוקינג. האתגר כלכלי, לא הנדסי | צילום: רויטרס

לפי אומדן של רוברט זוברין מ”אגודת מאדים”, דגם ראשוני של ספינת חלל בין-כוכבית, שבה מסוגלים לחיות כמה עשרות אנשים והיכולה לנוע במהירות של 10 אחוזים ממהירות האור, יעלה כ-125 טריליון דולר. לדברי שוורץ ישנם כמה תרחישים סבירים שבהם מדינות לאום, ממשלות או יזמים טריליונרים יוכלו לשלם עבור המשלחות הללו.

אבל החוקרים פסימיים. נוסנוב, העמית בנאס”א, אומר כי שליחת אניית מפרשים להליופאזה תעלה בין 1.7 מיליארד דולר ל-3.4 מיליארד דולר, או בין פעם אחת לפעמיים ההיקף של תוכנית המדע הפלנטרית של נאס”א שעולה 1.5 מיליארד דולר לשנה.

לעת עתה, לפחות, חקר ההליופאזה נמצא מחוץ להישג יד מבחינה פיננסית. ייתכן כי התרחישים של שוורץ עשויים להיות אפשריים לפי הפיזיקאים, ואפילו לפי המהנדסים, אמר נוסנוב, אבל לא לפי הכלכלה כפי שאנו מכירים אותה.