חמצן לנשימה על מאדים:
השבוע בחלל

לייצר חמצן על מאדים

רכב המאדים פרסבירנס (Perseverane) פועל כבר שנה וחצי על פני כוכב הלכת האדום. נוסף על חיפוש סימני חיים וראיות לקיום חיים בעבר, הוא בוחן טכנולוגיות שיסייעו למשימות מאוישות לתפקד על כוכב הלכת. כעת מדווחים מדענים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) על הצלחה ניכרת בהפעלת אחד המכשירים המסקרנים של הרכב הזה, שתפקידו להפיק חמצן מהאטמוספרה של מאדים, המורכבת מ-96 אחוז פחמן דו-חמצני. המכשיר, MOXIE, לוקח אוויר אטמוספרי, דוחס אותו ומחמם אותו ל-800 מעלות צלזיוס בעזרת הגנרטור הגרעיני של רכב השטח. לאחר מכן הוא מעביר את האוויר הדחוס דרך זרזים מתכתיים, שמפרקים חלק ממולקולות הפחמן הדו-חמצני לפחמן חד-חמצני (CO) ולאטום חמצן. אטומי החמצן מגיבים זה עם זה ליצירת חמצן אטמוספרי (O2), שלאחר מדידות משוחרר לאטמוספרה של מאדים.

במאמר שפורסם בכתב העת Science Advances דיווחו החוקרים כי בשנה הראשונה של הרכב על מאדים הופעל ה-MOXIE שבע פעמים, כל פעם בתנאי סביבה אחרים – יום, לילה, עונות שונות – לפרקי זמן שבין שעה לשעה וחצי. בכל התנאים המכשיר עבד היטב, וייצר כשישה גרם של חמצן בשעה. זו אומנם כמות קטנה מאוד, אבל מדובר רק במכשיר שנועד להוכיח היתכנות של הטכנולוגיה. לקראת משימות מאוישות יהיה אפשר להנחית על מאדים כמה מכשירים גדולים, וכשהאסטרונאוטים יגיעו יחכו להם מכלים עם שפע חמצן. הפקת חמצן על מאדים לא מיועדת רק לנשימה – לצורך הנעה רקטית בחלל חייבים חומר מחמצן, והחמצן שייצרו מכשירים כאלה, בשילוב גז מתאן שגם אותו אפשר להפיק על מאדים, יכולים להיות הדלק הרקטי שיאפשר לאסטרונאוטים להמריא בבוא העת ממאדים ולחזור הביתה.

"זו ההדגמה הראשונה של ניצול משאבים בפני השטח של גוף פלנטרי אחר, והפיכתם בתהליך כימי לחומר שיהיה שימושי למשימה מאוישת", אמר ג'פרי הופמן, חוקר ב-MIT ואסטרונאוט לשעבר, שהוא גם המחבר הראשי של מאמר המחקר. "זה הישג היסטורי מהבחינה הזאת".

מכשיר בגודל של קופסת נעליים הממחיש שאפשר לייצר חמצן לנשימה ולדלק מהאטמוספרה של מאדים. התקנת MOXIE ברכב פרסבירנס לקראת השיגור | צילום: NASA/JPL-Caltech

הירח יחכה עוד כמה ימים

סוכנות החלל של ארצות הברית, נאס"א, צפויה לנסות ולשגר בשבת את משימת ארטמיס 1, לאחר שהשיגור שתוכנן ליום שני השבוע נדחה לבסוף. בניסיון השיגור הקודם הספירה לאחור הופסקה ארבעים דקות לפני המועד המתוכנן, עקב תקלה במנוע מספר שלוש מארבעת המנועים של ה-SLS – טיל השיגור הענקי שזו תהיה טיסת הבכורה שלו. המנוע לא התקרר מספיק לקראת השיגור, ולא התקרב לטמפרטורה הרצויה, של כ-250 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, המיועדת למנוע נזק פתאומי כשיוזרם אליו דלק המימן הנוזלי. כדי לקרר את המנוע בהדרגה המהנדסים מזרימים אליו מימן נוזלי באופן מבוקר, אבל כשלא הצליחו לקרר אותו לטמפרטורה הדרושה, אלא רק למינוס 230 מעלות, החליטו מנהלי המשימה לדחות את השיגור ולא לקחת סיכונים. לאחר ניתוח הבעיה הודיעה הסוכנות כי מקור התקלה הוא כנראה חיישן טמפרטורה פגום.

מנהל תוכנית ה-SLS, ג'ון האניקט (Honeycutt), הסביר בתדרוך לעיתונאים יממה וחצי אחרי דחיית השיגור כי החלפת החיישן תדרוש להחזיר את הטיל לבניין ההרכבה, וכי הצוותים ינסו לעקוף את הבעיה. בין השאר הם יתחילו את הליך הקירור מוקדם יותר. הוא ציין כי על פי הנתונים מהחיישנים האחרים, אין בעיה באספקת המימן למנוע, והדגיש כי הצוותים עדיין עוברים על הנתונים. מועד השיגור המתוכנן הוא בשבת הקרובה, 3 בספטמבר, בשעה 21:17 לפי שעון ישראל. במועד הזה ייפתח חלון שיגור של שעתיים שבמהלכו יהיה אפשר לשגר את הטיל. תחזית מזג האוויר כרגע היא של ממטרים פזורים באזור קייפ קנברל, אך בנאס"א מעריכים שמזג האוויר לא ימנע את השיגור.

טיל השיגור החדש אמור לשלוח את החללית אוריון למסע של שישה שבועות הכולל טיול ארוך סביב הירח. בשיגור הזה החללית אינה מאוישת, אבל היא נושאת כמה בובות שבוחנות את חליפת החלל החדשה של תוכנית ארטמיס, וכן את האפוד של חברת StemRad הישראלית להגנה מפני הקרינה של סערות שמש. המשימה תבחן את שלל התפקודים של החללית, ממערכות התקשורת, הניווט ותמיכת החיים ועד מגן החום והמצנחים שאמורים להחזיר אותה בשלום לכדור הארץ. אם הכול יתנהל כמתוכנן, בעוד כשנתיים מתכננת נאס"א טיסה מאוישת ראשונה של אוריון סביב הירח, וב-2025 ינחתו עליו בני אדם עליו לראשונה מאז 1972.

מתכוננים לניסיון השיגור השני. טיל SLS עם חללית אוריון בראשו על כן השיגור בקייפ קנברל | צילום: NASA/Joel Kowsky

קונים כרטיסים לתחנת החלל

נאס"א הזמינה מחברת ספייס-אקס עוד חמש טיסות מאוישות לתחנת החלל, בעלות כוללת של 1.4 מיליארד דולר. מאז התחילה ספייס-אקס להטיס אסטרונאוטים הזמינה נאס"א תשע טיסות לתחנת החלל בחלליות דרגון של החברה, המותאמות להטסת ארבעה אסטרונאוטים בכל פעם. ארבעה צוותים כבר טסו, והטיסה החמישית מתוכננת לחודש הבא. כעת הזמינה החברה את משימות 14-9, בעלות של כ-70 מיליון דולר למושב בטיסה.

הבחירה של נאס"א בספייס-אקס היא מכה לחברת בואינג, המפתחת חללית משלה, בשם סטארליינר, להטסת אסטרונאוטים למסלול נמוך סביב כדור הארץ. בואינג השלימה לאחרונה ניסוי מוצלח בשיגור חללית לא מאוישת לתחנת החלל, וממתינה לאישור לבצע טיסה מאוישת. בואינג זכתה עקרונית במכרז לשש טיסות מאוישות לתחנת החלל בשנים הבאות, וקיוותה לזכות גם במכרז הנוכחי. כעת המאזן הוא 14 משימות מאוישות לספייס-אקס לעומת שש לבואינג, ועשרים הטיסות שהוזמנו אמורות לכסות את הטסת האסטרונאוטים לתחנה עד סוף העשור הנוכחי. לאחר מכן התחנה אמורה לעבור לידיים פרטיות. כבר כיום מתקיימות טיסות פרטיות של חברת אקסיום לתחנת החלל, כמו זו שבה טס האסטרונאוט הישראלי איתן סטיבה, וגם את הטיסות האלה מבצעת ספייס-אקס, לפחות בשנים הקרובות.

הכרטיס השווה עשרות מיליונים. צוות האסטרונאוטים הרביעי שיצא לתחנת החלל בחללית דרגון של ספייס-אקס, באפריל 2022 | צילום: SpaceX

החץ מתביית על המטרה

בעוד כמה שבועות אמורה סוכנות החלל האמריקאית לבצע את הניסוי המשמעותי הראשון בהסטת אסטרואיד ממסלולו, כדי לבדוק טכנולוגיית הגנה פלנטרית – שינוי המסלול של אסטרואיד שעלול לפגוע בכדור הארץ באמצעות התנגשות של חללית בו. הניסוי של משימת DART יתקיים במרחק רב מאוד מכדור הארץ, כ-11 מיליון קילומטר, עם אסטרואיד שאינו מסכן אותנו כלל. למטרת הניסוי נבחרה מערכת כפולה: החללית תתנגש באסטרואיד בשם דימורפוס (Dimorphos), שקוטרו כ-160 מטר, והוא מקיף אסטרואיד גדול יותר בשם דידימוס (Didymos), שקוטרו כ-780 מטר. המערכת הזאת תאפשר לחוקרים למדוד בדיוק רב גם שינוי קטן שיחול במסלול של דימורפוס סביב אחיו הגדול בעקבות ההתנגשות.

החללית שוגרה בנובמבר 2021 וכוונה למסלול שאמור להביא אותה להתנגשות עם האסטרואיד ב-26 בספטמבר 2022. חישובי המסלול של האסטרואיד נעשו על סמך תצפיות בכמה טלסקופים בתחילת השנה שעברה, אבל לפני כחצי שנה הוא התרחק מאוד מאיתנו והיה מחוץ לטווח של כל הטלסקופים. כעת הוא מתקרב שוב, ולמדענים היה חשוב מאוד למדוד שוב את המסלול של המערכת כולה, שעלול להשתנות מעט בהשפעת הקרינה מהשמש. במהלך יולי השנה ביצעו מדענים תצפיות בכמה טלסקופים חזקים, בין השאר במצפה הכוכבים לאוול (Lowell) באריזונה ובטלסקופ מגלן (Magellan) בצ'ילה, ואישרו כי המערכת של האסטרואיד דידימוס נמצאת בדיוק במסלול שחושב.

"המדידות בתחילת 2021 היו חיוניות כדי לוודא שמשימת DART תגיע בזמן הנכון למקום הנכון לקראת ההתנגשות בדימורפוס, אמר אחד מראשי צוות המחקר של המשימה, אנדי ריבקין (Rivkin) מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס במרלינד. "אישור המדידות האלה בתצפיות העדכניות מראה שאנו בדיוק במסלול הנכון, בלי שום צורך בתיקוני כיוון".

החללית, הנושאת מחשב ישראלי מתוצרת חברת "רמון", תתעד את המשימה ממש עד רגע ההתנגשות בדרך לאסטרואיד היא תשחרר לוויין של סוכנות החלל האיטלקית, שאמור גם הוא לתעד את ההתנגשות, לצד טלסקופים מהקרקע. אחד החוקרים בניסוי הוא ד"ר דוד פולישוק ממכון ויצמן למדע, שיעקוב אחרי ההתנגשות מבעד לטלסקופ בישראל, וישתתף בניתוח הנתונים עם הצוות הבינלאומי.

כדור בקוטר מאות מטרים בצילום ממרחק מיליוני קילומטרים. דידימוס כפי שצולם חוצה את השמיים מימין לשמאל | צילום: Lowell Observatory/N. Moskovitz

מטוסים, חלליות וחשאיות

סין השלימה בסוף השבוע שעבר ניסוי במטוס חלל תת-מסלולי רב-פעמי. בהודעה קצרה שפרסם תאגיד החלל הלאומי של סין (CASC) נאמר כי המטוס שוגר אנכית מאתר שיגור הלוויינים ג'יוקוואן בצפון סין, השלים את הטיסה לפי ההליך המתוכנן, ונחת בהצלחה נחיתה אופקית בנמל תעופה במחוז מונגוליה הפנימית, מזרחית לאתר השיגור. על פי ההודעה זה הניסוי החוזר הראשון במטוס, ועל פי דיווחים אחרים מדובר במטוס שעשה את טיסה הבכורה לפני כשנה, ביולי 2021, במתווה דומה. סין לא פרסמה עד כה תמונות של מטוס החלל התת-מסלולי, ולפי כמה דיווחים מדובר במטוס המשלב טכנולוגיות חלל עם טכנולוגיות תעופה אטמוספריות.

המטוס הזה מצטרף למטוס חלל מסלולי, גם הוא רב-פעמי, שסין שיגרה ככל הנראה לטיסה שנייה ב-4 באוגוסט השנה ועדיין לא נחת. מטוס החלל הזה, שנלונג (Shenlong), הוא כנראה הגרסה הסינית של המעבורת האמריקאית הלא מאוישת X37-b, המופעלת בידי פיקוד החלל של ארצות הברית, ועד להקמתו הופעלה בידי חיל האוויר. המעבורת הרב-פעמית הזו מבצעת משימות חלל ארוכות מאוד – שנתיים ויותר ברציפות בחלל – כנראה לצורכי ריגול צבאי. מטוס החלל הסיני הוא כנראה גרסה קטנה יותר של המעבורת. על פי דיווחים קודמים הוא שוגר לפני כשנתיים למשימת מבחן קצרה של יומיים בחלל, ובמשימה הנוכחית – השנייה במספר – הוא נמצא כבר קרוב לחודש במסלול סביב כדור הארץ.

השלים כבר כמה שבועות במשימה סודית בחלל. מראה משוער של מטוס החלל הסיני שנגלונג | מקור: globalsecurity.org

אטמוספרות מעניינות במערכות שמש אחרות

טלסקופ החלל ג'יימס וב ממשיך לספק ממצאים מדעיים מעניינים. השבוע הופיע בפרסום מוקדם מאמר המנתח את הרכב האטמוספרה של כוכב לכת רחוק באמצעות הספקטרומטר של טלסקופ החלל, ומצביע על ריכוז גבוה של פחמן דו-חמצני, שהתגלה כעת בפעם הראשונה באטמוספרה של כוכב לכת מחוץ למערכת השמש.

כוכב הלכת Wasp 39b הוא ענק גזי שגודלו בערך שליש מגודלו של כוכב הלכת צדק, אך הוא קרוב מאוד לשמש שלו והטמפרטורה באטמוספרה שלו מגיעה לכ-900 מעלות צלזיוס, לכן הוא מכונה "צדק לוהט". המערכת הזאת מרוחקת כ-700 שנות אור מאיתנו, כך שאי אפשר לראות את כוכב הלכת ישירות, אלא רק למדוד את הירידה הזעירה שחלה באור המגיע אלינו מהשמש שלו כשהוא עובר לפניה. במהלך הירידה הזו כיוונו מדענים את הטלסקופ אל כוכב הלכת ומדדו את הרכב אורכי הגל של אור הכוכב עצמו אחרי שעבר מבעד לאטמוספרה של כוכב הלכת. לכל חומר יש "חתימה ספקטרלית" ייחודית – כלומר הרכב אורכי גל אופייני לו, וכאן הנתונים הראו בבירור שיש באטמוספרה שלו פחמן דו-חמצני. "הנתונים פשוט קפצו מולנו על צג המחשב", אמרה נטלי בטליה (Batalha) מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז, אחת החוקרות בצוות כוכבי הלכת של הטלסקופ.

הממצאים מעניינים את החוקרים מאוד, משום שהם עשויים ללמד על ההיסטוריה של כוכב הלכת. כוכבי לכת נוצרים סביב כוכבים משאריות הגז והחומר שלא נבלעו בכוכב עצמו, ולכן מצפים שההרכב שלהם יהיה דומה ויכיל בעיקר מימן והליום. אז איך מגיעים לשם יסודות כבדים יותר כמו פחמן וחמצן? אחת ההשערות היא שמקורם בפגיעות של שביטים או אסטרואידים בכוכב הלכת הצעיר. אפשרות אחרת היא שהיסודות האלה הגיעו משוליה של אותה מערכת שמש, נמשכו פנימה ובעקבות סדרת תהליכים הגיעו לריכוז גבוה יחסית באטמוספרה של כוכב הלכת. בטליה ועמיתיה מנתחים כעת את הנתונים, בתקווה לפענח את התעלומה. "זה כמו ארכיאולוגיה", היא אומרת. "את מנסה להרכיב את התמונה המלאה תוך שימוש במולקולות עצמן כסמנים של הסיפור הרחב".

הגילוי הראשון של פחמן דו-חמצני באטמוספרה של כוכב לכת אחר הוא מעניין כשלעצמו, אבל הוא גם ממחיש את היכולות המרשימות של טלסקופ החלל החדשני. כבר בשנה הראשונה לפעילותו צפוי הטלסקופ למדוד את הרכב האטמוספרה של 76 כוכבי לכת במערכות שמש אחרות, ולהגיע למאות פלנטות בשנים הבאות. היכולת לזהות ממרחק עצום רכיבים כמו פחמן דו-חמצני, עשויה גם להצביע עבורנו על כוכבי לכת שעשויים להיות בהם חיים, או שעשויים להתאים לקיום חיים, לפחות כפי שאנו מכירים אותם.

הדגמת יכולות של הטלסקופ גם בחיפוש אחר סימני חיים ברחבי היקום. נתוני הרכב האטמוספרה של כוכב הלכת Wasp 39b | מקור: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Joseph Olmsted (STScI)

צלילים מעומק החלל

התלהבות מהתמונות המרהיבות שמצלם הטלסקופ ג'יימס וב לא תהיה מעתה נחלתם של רואים בלבד. צוות של מוזיקאים ופיזיקאים פיתח כלים לתרגם את התמונות מעומק החלל לצלילים, כדי שגם עיוורים וכבדי ראייה יוכלו להתרשם מהתגליות. המוזיקאים הקצו צליל או צירוף של צלילים לכל צבע בתמונה, כשהבהירות של העצם מתורגמת לעוצמת הצליל. כך אפשר בעת סריקת התמונה לקבל מעין מפה קולית שלה.

"מוזיקה מפעילה את מרכזי הרגש במוח", אמר הפיזיקאי והמוזיקאי מאט רוסו (Russo) מאוניברסיטת טורונטו. "המטרה שלנו היא להנגיש דרך צלילים את התמונות והנתונים של ג'יימס וב, ולאפשר למאזינים להרכיב בראשם תמונות משלהם".