כדור הארץ הוא מקום המגורים הבלעדי של האדם. הולדתו והתפתחותו של האדם
התרחשו על פני כוכב לכת זה. בני האדם מסוגלים לחיות על פניו הודות למעטפת
עבה של אוויר המקיפה את כדור הארץ כולו, מעטפת זו קרויה בשם אטמוספירה.
לראשונה בתולדות האנושות, ייתכן שנחזה בעשרות השנים הקרובות בפריצת דרך חדשה
שתרחיב את אופקיו של האדם בצורה מדהימה. את אפשרויותיה הכבירות קשה לשער והן
תהיינה מוגבלות רק על ידי הדמיון האנושי ועל ידי חוקי הפיסיקה. לראשונה
בתולדות האנושות עומד האדם לצאת מכדור הארץ ולחרוג מעטיפת האטמוספירה המקיפה
אותו כדי להרחיב את מקום מחייתו. האדם עומד להתיישב ב... חלל.
לצאת מן המעטפת
היכן נחיה בחלל? אחת האפשרויות היא מגורים על פני גרם שמים טבעי כלשהו, כגון
כוכב לכת או ירח של כוכב לכת. אפשרות אחרת היא מגורים במושבות מלאכותיות
שתרחפנה בחלל בינות לכוכבים. כל אחת ממושבות אלה תהיה כל כולה "מעטפת" מעשה
ידי אדם. מושבות כאלו נקראות מושבות חלל.
כיצד תיראה מושבת החלל? כיצד תתפקד? איך יחיו בה בני האדם? איך ינשמו? מנין
יגיעו מזונותיהם? כיצד יבנו את מושבת החלל? לשם מה יש צורך במושבות חלל?
מדענים העלו רעיונות לסוגים אפשריים שונים ומגוונים של מושבות חלל. אך אנו
נשיב על שאלות אלה תוך כדי דיון בסוג אחד של מושבת חלל, מושבת גלגל שצורתה
כצורת גלגל. סוגים אחרים הם מושבת גליל שצורתה כצורת גליל, מושבת כדור
שצורתה כצורת כדור ועוד.
מושבת הגלגל
תארו לכם גלגל ענקי בממדיו, המרחף בחלל הרחק מכדור הארץ, שצורתו דומה לגלגל
אופניים ענקי. הוא יהיה מורכב מטבעת חלולה ענקית, ממתקן מרכזי עגול וחלול,
נקרא לו טבור הגלגל, שיימצא במרכז הטבעת. כמו כן יהיו בגלגל צינורות ישרים,
ארוכים וחלולים שיקשרו בינו לבין הטבעת, ולהם נקרא חישורים. מושבת הגלגל
תקיף את כדור הארץ במרחק של אלפי קילומטרים רבים. קוטרה של מושבת הגלגל יהיה
כשני קילומטרים, ובתוכה יוכלו להתגורר כעשרת אלפים בני אדם. מושבת הגלגל
תהיה מעין עטיפה סגורה שבתוכה יתאפשרו חיים.
התושבים יתגוררו בתוך הטבעת החלולה. הטבעת החלולה, החישורים וטבור הגלגל
יהיו מלאים אוויר. האוויר יאפשר לתושבים לנשום בחופשיות בלי להזדקק לחליפות
חלל.
מושבת החלל תקיף את כדור הארץ כלוויין. לכן, בהיעדרם של סידורים מתאימים
יהיו תושביה במצב של ריחוף, ממש כמו האסטרונאוטים הנשלחים כיום לחלל. כידוע,
האסטרונאוטים חווים תחושה של חוסר משקל בשהותם בחלל. הם מצויים במצב של
ריחוף מתמיד. לכאורה, זהו מצב מענג, משעשע ורצוי, אך לאורך זמן הוא מעורר
קשיים בלתי נסבלים.
לדוגמה, תארו לעצמכם מה יקרה, אם ירצה תושב מושבת החלל לשתות משקה מתוך כוס.
כאשר יצא המשקה מתוך הכוס כתוצאה מטלטול, הוא ירחף באוויר ולא יישפך אל
הרצפה, ויהיה קשה לאסוף אותו. כאשר ירצה תושב החלל להתגלח, יתפזרו זיפי
השערות באוויר ויישארו שם לתמיד. חוסר המשקל יקשה על התנועה. כל תנועת רגל
תגרום לשיגורו של הצועד אל מרומי האוויר, הרחק מעל הרצפה, ושם הוא יישאר
במצב של ריחוף או שייתקל בתקרה.
דוגמאות אלה הן רק חלק קטן מאי הנעימויות והתסבוכות שעלולות להיווצר כתוצאה
ממצב של ריחוף. למצבים של חוסר משקל יכולה להיות גם השפעה שלילית על
הפיסיולוגיה האנושית ועל ההתפתחות.
כיצד, אם כן, ניתן יהיה להימנע ממצב הריחוף המתמיד? הפתרון יושג על ידי
סיבוב מושבת הגלגל סביב צירה.
חישבו על קרוסלה. כשאתם עליה והיא מסתובבת סביב צירה, אתם חשים בכוח המושך
אתכם כלפי חוץ. ככל שמהירות הסיבוב של הקרוסלה גדלה, כך גדל כוח זה. הכוח
שבו אתם נמשכים כלפי חוץ נקרא בשם כוח צנטריפוגלי. הוא פועל על כל גוף
המסתובב סביב מרכז מסוים בתנועה מעגלית, כשכיוון הכוח הוא ממרכז התנועה
המעגלית כלפי חוץ. הגוף המסתובב יכול להיות גם אבן הקשורה לחבל שמישהו מסובב
בתנועה מעגלית. כוח צנטריפוגלי יפעל על האבן המסתובבת בכיוון ממרכז המעגל
כלפי חוץ.
במושבת הגלגל ינצלו את הכוח הצנטריפוגלי, שנוצר כתוצאה מהסיבוב סביב צירה.
כוח זה יפעל על הגופים המצויים בחלקה הפנימי של הטבעת החלולה של מושבת
הגלגל. הכוח יפעל כלפי חוץ, בכיוון אל מחוץ לטבעת ועצמים המצויים בתוך
הטבעת, על פני השוליים המרוחקים שלה מן הטבור, יוצמדו אליה. התושבים,
שיתגוררו באזור זה, יחושו בכוח שיצמיד אותם אל דופן הטבעת. באופן כזה יחוש
תושב המושבה שיש לו "משקל" ותהיה לו תחושת "למטה" ו"למעלה". ה"למטה" שלו
יהיה בכיוון שולי המושבה החיצוניים, ואילו כיוון ה"למעלה" שלו יהיה טבור
המושבה. מושבת החלל תסתובב במהירות כזו שהכוח שיפעל על בני האדם שבאזור
המגורים יהיה זהה למשקלם, כפי שהוא על פני כדור הארץ.
הכוח הצנטריפוגלי גדל ככל שהמרחק ממרכזו של העצם המסתובב גדל. מכאן, שככל
שהמרחק מטבור המושבה יהיה גדול יותר, כך יהיה הכוח הצנטריפוגלי גדול יותר.
לכן באזור טבור המושבה יפעל על תושב המושבה הכוח הקטן ביותר, ואילו באזור
המגורים יפעל הכוח הגדול ביותר.
אזור המגורים של מושבת החלל יהיה מרופד באדמה בעובי של מטרים אחדים. באדמה
זו יגדלו התושבים צמחי נוי וגידולים חקלאיים מסוגים שונים, למשל: חיטה,
תפוחי אדמה, ירקות ועוד. על פני אותה אדמה יגדלו גם בעלי חיים, כגון: פרות,
כבשים, ותרנגולות. בני המושבה יזונו מבשרם וישתו את חלבם. כך יקבלו תושבי
המושבה אספקת מזון סדירה ועצמאית בלי להיות תלויים באספקה מכדור הארץ.
הצמחים ישמשו גם לצורך אחר - למחזור אוויר המושבה. כידוע בתהליך הנשימה,
צורכים יצורים חיים חמצן ופולטים כפסולת פחמן דו-חמצני. הצמחים קולטים פחמן
דו-חמצני ופולטים חמצן בתהליך ההטמעה (פוטוסינתזה). במקום סגור שיש בו רק
בעלי-חיים כמות הפחמן הדו-חמצני שבאוויר תלך ותגדל כתוצאה מנשימתם ואילו
כמות החמצן תקטן עד למצב שבו לא יתאפשרו חיים. במושבת החלל יוכלו הצמחים
למנוע מצב זה. הם יקלטו את הפחמן הדו-חמצני ויפלטו חמצן, שהוא חיוני לנשימה.
באופן כזה, כך מקווים לפחות המתכננים, יהיה תמיד האוויר במושבת החלל מתאים
לנשימה, ללא צורך בתוספת חמצן.
מושבת הגלגל, שבה יחיו כעשרת אלפים תושבים, תזדקק גם למקור אנרגיה רב עוצמה
להניע את הכלים החקלאיים שיעבדו את שדותיה, לספק אנרגיה חשמלית לבתי
התושבים, לתאורת רחוב ולצרכים רבים אחרים.
האנרגיה תסופק, ככל הנראה, מתאי שמש. תא שמש הוא מתקן שטוח המגלגל (מתמיר)
את האנרגיה של האור הפוגע בו לאנרגיה חשמלית. כיום עושים בתאי שמש שימוש
נרחב למדי להפעלת מחשבונים, לאספקת אנרגיה ללווייני תקשורת ועוד. אל המושבה
יהיו מחוברים לוחות ענקיים המצופים בתאי שמש. הלוחות יופנו אל השמש, יקלטו
את אורה כל העת ויגלגלו את אנרגיית האור לאנרגיה חשמלית. כך תסופק אנרגיה
חשמלית סדירה למושבת החלל ללא תלות בכדור הארץ, וכשיהיה צורך להגדיל את קצב
אספקת האנרגיה למושבה, יוסיפו עוד תאי שמש לפי הצורך.
הצמחים, בעלי החיים ובני האדם שבמושבה יזדקקו גם לאור שמש. הם יקבלוהו
באמצעות מערכת של מראות. וכך תיראה מערכת המראות: מראה ראשית גדולה תהיה
קבועה בזווית של 45 מעלות מעל למושבת הגלגל. מראה זאת תחזיר את אור השמש
הפוגע בה אל מראות קטנות יותר שיהיו ערוכות במערך טבעתי מסביב לטבור המושבה.
מראות אלו יקלטו את האור המגיע אליהן מן המראה הראשית ויחזירו אותו אל אזור
המגורים של המושבה. האור יעבור דרך חלונות שקופים שייקבעו לאורך מעטה הטבעת
הפונה אל הטבור. כך תיהנה מושבת החלל מאור שמש שוטף. כל עוד ייכנס אור אל
אזור המגורים ישרור "יום" במושבת החלל, וכדי ליצור "לילה" תוסטנה המראות, כך
שהאור הפוגע בהן לא יוחזר אל אזור המגורים.
כיצד יגיעו אל מושבת הגלגל וכיצד יצאו ממנה?
בטבור המושבה יהיה מצוי מעגן לספינות חלל. ספינת חלל שתגיע אל המושבה תרחף
מעל המעגן ותתחיל להסתובב סביב צירה, עד שמהירות סיבובה תהיה שווה למהירות
הסיבוב של המושבה. במצב זה תתחיל ספינת החלל להתקרב אליה בהדרגה ובזהירות
ולבסוף תיצמד למעגן. לאחר ההיצמדות יוכלו הנוסעים שבספינת החלל לצאת היישר
מן החללית אל תוך טבור המושבה. משם הם יוסעו אל האזורים האחרים במושבת
הגלגל.
בונים את המושבה
לשם בנייתה של מושבת החלל יזדקקו בוניה לכמות עצומה של חומר במסה של מאות
אלפי טונות. מנין יביאו את כל החומר הזה, וכיצד יביאו אותו?
למעשה ניתן להשתמש בחומר בנייה שמקורו בכדור הארץ. במקרה זה יהיה צורך לשגרו
בספינות חלל אדירות ממדים מכדור הארץ ולהביאו לאתר הבנייה בחלל. האנרגיה
שתידרש לשיגורים אלה תהיה עצומה, והשיגורים יעלו מאות מיליארדי דולרים. אך
ניתן לעשות זאת באופן אחר, בעלות נמוכה יותר ובהשקעת אנרגיה קטנה יותר.
כיצד?
אחת התכניות היא להביא את החומר מן... הירח. הירח מושך אליו עצמים
בכוח קטן פי שישה מהכוח שבו כדור הארץ מושך אותם אליו. במלים אחרות, משקלו
של עצם כלשהו על פני הירח קטן פי שישה ממשקל אותו עצם על פני כדור הארץ. לכן
כדי לשגר חומר מן הירח יהיה צורך בכמות אנרגיה קטנה יותר בהשוואה לכמות
האנרגיה שתידרש לשיגור אותה כמות מפני כדור הארץ.
על פני הירח מצויים בשפע החומרים הדרושים לבניית המושבה. על פי תכנית אפשרית
יוקמו על פני הירח בסיסים לכריית חומרים. החומרים שייכרו, ייארזו בחבילות
וישוגרו מפניו אל עבר מקום המיועד לכך בחלל. הם לא ישוגרו באמצעות חלליות,
אלא באמצעות מתקן מיוחד שיאיץ אותם על פני מסילה מיוחדת על פני הירח ויירה
אותם אל עבר המקום המיועד בחלל. בפרקי זמן קבועים תגיע אל אותו המקום חללית
ענקית, החומרים יועמסו לתוכה והיא תנוע אל עבר אתר אחר בחלל, שבו תיבנה
מושבת החלל, ושם ייפרקו החומרים המיועדים לבנייה.
באתר זה יימצאו בתי-חרושת שיפיקו מן החומר הגולמי המובא מן הירח חומרים
הדרושים למושבת החלל, כגון אלומיניום, צורן ועוד. בנאי חלל יעבדו אותם
באופנים שונים וייצרו מהם את חלקיה של מושבת החלל (שלד, חלונות, תמוכות
שונות, מבנים ומתקנים שונים). לבסוף יצרפו ויחברו את החלקים אלו לאלו ויביאו
את בנייתה של מושבת החלל לידי גמר. מקצת החומר ישמש כאדמתה של מושבת החלל.
בניית מושבת הגלגל תארך שנים אחדות. לאחר שתושלם בנייתה, יוצמדו רקטות אל
הדופן החיצונית של הטבעת. הרקטות יופעלו ויעניקו לה תנועה סיבובית, ומושבת
החלל תתחיל את חייה.
מושבות החלל - לשם מה?
האם יש צורך במושבות החלל חוץ מהצורך לספק את הסקרנות האנושית ואת הרצון
האנושי לתכנן ולבצע אתגרים מורכבים יותר ויותר? רבים סבורים כיום שבנייתן של
מושבות חלל תשרת מטרות ומשימות חשובות לאין ערוך, שקשה מאוד ואף בלתי אפשרי
לבצען בתנאי כדור הארץ. נמנה אחדות מהן, ומה יותר טבעי מאשר להתחיל בצורך
הקיומי של בני האנוש לשרוד.
אוכלוסיית כדור הארץ שלנו הולכת וגדלה ללא הרף והיא מונה כיום יותר מחמישה
מיליארד בני אדם. עשרות מיליוני בני אדם מתווספים בכל שנה לאוכלוסיית העולם.
לעומת זאת כדור הארץ אינו גדל, ולכן הצפיפות עליו הולכת וגדלה עם השנים. גם
משאבי כדור הארץ, כגון מחצבים ודלקים, אינם גדלים, להיפך - הם הולכים
ומדלדלים.
ייתכן, שבכוחן של מושבות החלל יהיה לפתור בעתיד הרחוק את בעיות הצפיפות
ודלדול המחצבים. אלה הן, אולי, המשימות החשובות ביותר שיהיו למושבות החלל.
משימה אחרת היא ניצול אנרגיית השמש למען כדור הארץ באמצעות תאי שמש. אחד
הרעיונות שהועלו דן באפשרות להקים בחלל לוויינים אדירי ממדים שתפקידם יהיה
לקלוט את אור השמש באמצעות לוחות ענקיים המצופים בתאי שמש ולגלגל את האנרגיה
הזו לאנרגיה חשמלית לתועלת תושבי כדור הארץ. מהו היתרון בהצבת לוחות כאלה
בחלל דווקא? בכדור הארץ מופרעת קרינת השמש על-ידי עננים ואובך, וכמו כן לא
ניתן לקלוט את אור השמש בשעות הלילה. בחלל, לעומת זאת, יהיו הלוחות חשופים
כל העת לקרינת השמש ללא הפרעות.
האנרגיה החשמלית שתופק בלוויינים תישלח אל כדור הארץ באמצעות קרינה של גלים
קצרים הנקראת בשם קרינת גלי מיקרו (זהו אותו סוג קרינה המשמש בתנורי
מיקרוגל). הקרינה שתישלח תגיע למתקנים מיוחדים בכדור הארץ שיגלגלו את
אנרגיית הקרינה שוב לאנרגיה חשמלית וזו תישלח לשימוש יעדים שונים כגון בתים,
מפעלים וכו'. אנרגיה זו שמקורה בחלל תהיה "נקייה", כלומר אנרגיה שהפקתה אינה
מזהמת את הסביבה ואינה מזיקה לה. אחד מתפקידיהם של תושבי מושבות החלל יהיה
לתחזק ולהפעיל לוויינים כאלה.
ויש גם היבט תיירותי למושבות החלל. הן יפתחו לפני "תיירי החלל" אופקים
חדשים, דמיוניים, שונים שינוי דרמטי מכל מה שהיו מורגלים אליו עד כה. למשל,
ביקור במושבת חלל יאפשר לתיירים להתנסות בריחוף. יש אף להניח, שיומצאו
משחקים ושעשועים חדשים המבוססים על ריחוף, ואולי אף ענפי ספורט. תיירי החלל
יוכלו לסייר בחלל, מחוץ למושבת החלל ולערוך תצפית על כדור הארץ ועל הכוכבים.
ולבסוף מושבות החלל יהיו מעין "פוליסת ביטוח" לכדור הארץ. אם, חס וחלילה,
תתרחש שואה גרעינית, או אסון אקולוגי כתוצאה מזיהום כולל וקטלני של כדור
הארץ, יבטיחו מושבות החלל את המשך קיומה של האנושות.
בעל תואר ראשון בפיזיקה ותואר שני בחינוך בתחום פיתוח תכניות לימודים.
תחומי עניין: פיזיקה ,מדעי החלל, חינוך, חינוך מתוקשב, עתידנות, מדע בדיוני, אינטרנט.
