עתיד חקר החלל אדום

האנושות תמיד הוקסמה מהחלל: החלל העצום שלא נגע בו ובעבר, מחוץ להישג יד. פעם חשבנו שלעולם לא נדרוך על הירח; זה פשוט היה מעבר לתפיסה שלנו, ועצם המחשבה על נחיתה על מאדים הייתה מגוחכת.

מאז המגע הראשון של ברית המועצות עם הירח ב-1959 ומשימת אפולו 8 של נאס"א ב-1968, התיאבון של האנושות להרפתקאות בחלל גדל. שלחנו כלי שיט רחוק אל מערכת השמש שלנו, נחתנו על כוכבי לכת שפעם לא ניתן היה להגיע אליהם, וצפינו בעצמים בין-כוכביים במרחק מיליארדי שנות אור.

לשם כך היינו צריכים לדחוף את היכולות הטכנולוגיות והפיזיות שלנו עד הקצה; היינו צריכים המצאות חדשות ויוזמות חדשות כדי לשמור על האנושות בחוד החנית, להמשיך ולחקור ולהרחיב את הידע שלנו על היקום. מה שאנו מחשיבים כעתיד הולך ומתקרב להפוך להווה.

המשימות המאויישות הבאות

באפריל 2013, ארגון Mars One, שבסיסו בהולנד, חיפש מועמדים מוכנים שייצאו למשימה מסוכנת: טיול בכיוון אחד לכוכב האדום. עם למעלה מ-200,000 מתנדבים, מיותר לציין שהם מצאו מספיק משתתפים לטיול.

המשלחת תעזוב את כדור הארץ ב-2018 ותגיע למאדים כ-500 ימים לאחר מכן; המטרה של משימה זו היא להקים מושבה עד 2025. חלק מהשותפים של Mars Ones הם לוקהיד מרטין, Surry Satellite Technology Ltd., SpaceX, כמו גם אחרים. הם קיבלו חוזים לפיתוח נחתת מאדים, לוויין קישור נתונים, ולספק אמצעי הגעה לשם והקמת מושבה.

יהיה צורך במספר רקטות כדי לקחת את המטענים למסלול ואז למאדים; מטענים אלה כוללים לוויינים, רוברים, מטענים וכמובן אנשים. התוכנית היא להשתמש בטיל Falcon Heavy של SpaceXs למשימה.

רכב המעבר מאדים יורכב משני שלבים, מודול נחיתה ובית גידול למעבר. קפסולת הנחיתה בתמורה למשימה היא גרסה של קפסולת הדרקון, שוב בעיצוב SpaceX. הנחתת תישא יחידות תומכות חיים להפקת אנרגיה, מים ואוויר לנשימה עבור התושבים. היא גם תכיל את יחידות האספקה ​​עם מזון, פאנלים סולאריים, חלקי חילוף, רכיבים שונים אחרים, יחידות מגורים מתנפחות ואנשים.

ישנם שני רוברים שיישלחו לפני הצוות. האחד יחקור את פני המאדים כדי לחפש מקום להתיישב, להעביר חומרה גדולה ולסייע בהרכבה כללית. הרובר השני ישא נגרר להובלת קפסולת הנחיתה. כדי להילחם בטמפרטורה הקיצונית, האטמוספירה הדקה והבלתי נושמת וקרינת השמש על פני השטח, המתיישבים ישתמשו בחליפות מאדים כשהם הולכים על פני השטח.

לנאס"א יש גם תוכנית לדרוך על הכוכב האדום, אבל המשימה שלהם מתוכננת לסביבות 2030. הם מתכננים לשלוח קבוצה של שישים אנשים של אנשים המייצגים למעלה מ-30 גופים ממשלתיים, תעשיות, מוסדות אקדמיים וארגונים אחרים.

ההיתכנות של משימה זו דורשת תמיכה בינלאומית ופרטית בתעשייה. אמר כריס קארברי, מנכ"ל אגודת מאדים Space.com: "כדי להיות מסוגל לעשות את זה בר-ביצוע ובמחיר סביר, אתה צריך תקציב בר-קיימא. צריך תקציב שהוא עקבי, שאפשר לחזות אותו משנה לשנה ושלא יבוטל בממשלה הבאה".

הטכנולוגיה שהם מתכננים להשתמש במשימה זו כוללת את מערכת שיגור החלל שלהם (SLS) ואת קפסולת צוות החלל העמוק של אוריון. בסדנת מאדים בדצמבר 2013, נאס"א, בואינג, Orbital Sciences Corp. ואחרות קבעו הסכמים לגבי מה המשימה צריכה להשיג וכיצד הם יפעלו לעשות זאת.

הסכמים אלה כוללים כי חקר אנושי של מאדים אפשרי מבחינה טכנולוגית עד 2030, שמאדים אמור להיות המוקד העיקרי לטיסות אנושיות לחלל בעשרים עד שלושים השנים הבאות, והם קבעו כי השימוש בתחנת החלל הבינלאומית (ISS) כולל שותפויות בינלאומיות. חיוני למשימות החלל העמוק הללו.

נאס"א עדיין מאמינה שהם צריכים מידע נוסף לפני שהם יוצאים לדרך לכוכב האדום; כדי להתכונן לזה הם הולכים לשלוח רוברים למשימות מקדימות בשנות ה-2020 לפני שישלחו בני אדם לכדור הארץ. מומחים אינם בטוחים באורך המשימה ויחליטו זאת ככל שנתקרב למועד ההשקה של שנות ה-2030.

Mars One ונאס"א אינם הארגונים היחידים שיש להם עין על מאדים. אחרים היו רוצים ללכת למאדים, כמו Inspiration Mars, אילון מאסק ומאדים ישיר.

השראה מאדים רוצה להשיק שני אנשים, רצוי זוג נשוי. בני הזוג יגיעו למעבר על מאדים מתישהו בינואר 2018, שם הם מתכננים להגיע עד 160 קילומטרים באוגוסט של אותה שנה.

מייסד SpaceX, אילון מאסק, חולם להפוך את האנושות למין רב-כוכבי. הוא מתכנן לנסוע למאדים באמצעות רקטה לשימוש חוזר המופעל על ידי חמצן נוזלי ומתאן. התוכנית היא להתחיל בהצבת כעשרה אנשים על פני כדור הארץ, אשר בסופו של דבר יצמחו להתנחלות המקיימת כ-80,000 אנשים. לדברי מאסק, הרקטה הניתנת לשימוש חוזר היא המפתח למשימה כולה.

Mars Direct, שהוקמה לראשונה בשנות ה-1990 על ידי ראש אגודת מאדים, רוברט זוברין, קובעת כי יש צורך בגישה של "חי מחוץ לאדמה" כדי להפחית את העלויות. הוא מתכנן לעשות זאת על ידי יצירת חמצן ודלק על ידי שליפת חומר לדלק מהאטמוספרה, שימוש באדמה כדי להשיג מים ומשאבים לבנייה: כל זה פועל מכור כוח גרעיני. צוברין קובע כי היישוב יהפוך עם הזמן לעצמאי.

הצלוחית המעופפת של נאס"א

ב-29 ביוני 2014 השיקה נאס"א את כלי הטיס החדש שלה עם מאט צפיפות על-קולית (LDSD) בטיסת המבחן הראשונה שלה. כלי השיט הזה מיועד למשימות פוטנציאליות למאדים בעתיד הקרוב. הוא נוסה באטמוספירה העליונה של כדור הארץ כדי לנסות כיצד כלי השיט והמאטה האווירודינמי המתנפח העל-קולי שלה (SIAD) ומערכות LDSD יתפקדו בסביבה של מאדים.

לכלי השיט בצורת צלוחית שני זוגות של דחפים חד-פעמיים המסובבים אותה, כמו גם רקטה אחת ממצב מוצק מתחת לאמצע הכלי כדי להניע אותה. לטיסת המבחן, בלון מדעי גדול העלה את הכלי לגובה גובה של 120,000 רגל.

כאשר הספינה הגיעה לגובה הנכון, הופעלו דחפים כדי לסובב אותה, והגבירו את יציבותה. במקביל, הרקטה מתחת לכלי השיט האצה את הרכב. כאשר הושגו תאוצה וגובה נכונים - 4 מאך ו-180,000 רגל - הרקטה ניתקה ומערכת שניה של דחפים שהצביעו בכיוון ההפוך התלקחו כדי לבטל את סחרור כלי השיט.

בשלב זה נפרסה מערכת ה-SIAD, טבעת מתנפחת סביב כלי השיט התרחבה, והביאה את קוטר כלי השיט מ-20 ל-26 רגל והאטה אותו ל-2.5 מאך (קרמר, 2014). לפי מהנדסי נאס"א, מערכת SIAD נפרסה כצפוי עם הפרעה מינימלית לכלי השיט. השלב הבא היה לפרוס את המצנח העל-קולי המשמש להאטת כלי השיט לנחיתה.

לשם כך א בלוט שימש לפריסת המצנח במהירויות של 200 רגל לשנייה. לאחר מכן הבלוט נחתך והמצנח שוחרר ממיכל האחסון שלו. המצנח החל להיקרע מיד עם שחרורו; סביבת האטמוספירה הנמוכה הוכיחה את עצמה יותר מדי עבור המצנח וקרעה אותו לגזרים.

החוקר הראשי של LDSD, איאן קלארק אמר כי "[הם] קיבלו תובנה משמעותית על הפיזיקה הבסיסית של ניפוח מצנחים. אנחנו ממש משכתבים את הספרים על פעולות צניחה במהירות גבוהה, ואנחנו עושים את זה שנה לפני המועד" במהלך מסיבת עיתונאים.

גם עם כישלון המצנח, המהנדסים שמאחוריו עדיין רואים בניסוי הצלחה, שכן הוא נתן להם הזדמנות לראות כיצד מצנח יתפקד בסביבה כזו ויכין אותם טוב יותר למבחנים עתידיים.

MARS ROVER עם לייזרים

עם הצלחתו המתמשכת של רובר Curiosity Mars שלהם, נאס"א תכננה לרכב שני. רובר זה יתבסס ברובו על העיצוב של Curiosity אך המוקד העיקרי של הרובר החדש הוא מכ"ם חדירה קרקע ולייזרים.

הרובר החדש ייראה ויתפקד בדומה לקוריוסיטי; יהיו לו 6 גלגלים, משקלו של טון אחד, והוא ינחת בעזרת מנוף שמיים מופעל רקטי. ההבדל העיקרי בין השניים הוא שלרובר החדש יהיו שבעה מכשירים לעשרה של Curiosity.

התורן של הרובר החדש יכלול את MastCam-Z, מצלמה סטריאוסקופית בעלת יכולת זום, ואת ה-SuperCam: גרסה מתקדמת של ה-CemCam של Curiosity. היא תירה בלייזרים כדי לקבוע את ההרכב הכימי של סלעים ממרחק.

בזרועו של הרובר יהיה מכשיר פלנטרי לליטוכימיה של קרני רנטגן (PIXL); זהו ספקטרומטר קרינה רנטגן בעל צילום ברזולוציה גבוהה. זה מאפשר למדענים לבצע חקירות מפורטות על חומרי סלע.

בנוסף ל-PIXL, לרובר החדש יהיה מה שנקרא "סביבות מגורים בסריקה עם רמאן וזוהר לאורגניים וכימיקלים" (SHERLOC). זהו ספקטרופוטומטר למחקר מפורט של סלעים וחומרים אורגניים שעלולים להתגלות.

גוף הרובר יכיל את מנתח הסביבה של מאדים (MEDA), שהוא תחנת מזג אוויר היי-טקית ומכשירי רדאר לחקר התת-קרקע של מאדים (RIMFAX), שהוא מכ"ם חודר קרקע.

ניסוי חמצן ISRU של מאדים - ניצול משאבים באתרו (MOXIE) יבדוק אם ניתן לייצר חמצן מהאטמוספירה העשירה בפחמן דו חמצני. המכשיר האחרון הוא מקדחת ליבה אשר תשמש לאיסוף דגימות; הדגימות יאוחסנו על הרובר או על הקרקע במיקום מוגדר.

הרובר החדש ישמש במשימה למאדים בשנות ה-2020 במטרה לזהות סלעים שעשויים להיות בעלי הסיכוי הטוב ביותר להשיג עדויות לחיים קודמים על מאדים. הרובר יעקוב אחר הנתיב ש-Curiosity עבר כשנחת על מאדים כדי לבדוק אתר ש-Curiosity הקימה אולי תמך בחיים.

הרובר החדש יכול לחפש חתימות ביולוגיות, דגימות מטמון עם אפשרות לחזור לכדור הארץ, ומקדם את המטרה של נאס"א להעלות אנשים על מאדים. אם הרובר לא יכול לחזור לכדור הארץ בעצמו אז יהיה אפשרי לאסטרונאוטים לתבוע את הדגימות מאוחר יותר; כשהדגימות אטומות יכולות להחזיק מעמד עד עשרים שנה מהאיסוף.