כיצד אנו מושבעים את הירח?

Send

ברוך הבא לחזור לסדרה שלנו בנושא התיישבות מערכת השמש! היום אנו מסתכלים על הקרוב ביותר של שכנות שמימיות לכדור הארץ. זה נכון, אנו מסתכלים על הירח!

רוב הסיכויים שכולנו שמענו על זה לא פעם בתקופת חיינו ואפילו יש לנו כמה מחשבות משלנו בנושא. אבל עבור סוכנויות חלל ברחבי העולם, עתידנים וחברות תעופה וחלל פרטיות, הרעיון של מושבת הירח אינו שאלה של "אם", אלא "מתי" ו"איך ". עבור חלקם, קביעת נוכחות אנושית קבועה על הירח היא עניין של גורל ואילו עבור אחרים זה עניין של הישרדות.

באופן לא מפתיע, תוכניות להקמת יישוב אנושי קדמו הן לנחיתה של הירח והן למירוץ החלל. בעשורים האחרונים רבים מהתכניות הללו מאובקות ומתעדכנות בזכות התוכניות לעידן מחודש של חקר הירח. אז מה היה צריך בכדי לבסס נוכחות אנושית קבועה על הירח, מתי זה יכול לקרות והאם אנו עומדים באתגר הזה?

עוד לפני שהוצעו הצעות למושבות ירח, רעיון האנושות שחיה על הירח נחקר בהרחבה בדיוני, עם דוגמאות שחזרו על פני מאה שנה. בנוסף היו ספקולציות ניכרות כבר בתחילת המאה העשרים לפיה הירח יכול להיות מאוכלס כבר על ידי צורות חיים ילידיות (בדומה למה שהאמינו על מאדים).

דוגמאות בדיוני:

בין שנות הארבעים והשישים כתב סופר המדע הבדיוני רוברט א. היינליין בהרחבה על המסעות הראשונים ועל הקולוניזציה בסופו של דבר של הירח. אלה כללו סיפורים קצרים מרובים משנות הארבעים המתארים איך ייראו החיים בהתנחלויות ב"לונה "(השם שמשמש בדרך כלל היינליין לתיאור ירח מושקע.

בשנת 1966 הוציא הייליין את הרומן זוכה פרס הוגו, הירח הוא פילגש קשההמספרת את סיפורם של צאצאי מושבת עונשים ירחיים הנלחמים לעצמאות מכדור הארץ. סיפור זה זכה לשבחים רבים על האופן בו שילב פרשנות פוליטית עם סוגיות כמו חקר חלל, קיימות, ובינה מלאכותית. בעבודה זו טבע גם היינליין את המונח "TANSTAAFL" - ראשי תיבות של "אין דבר כזה ארוחת חינם".

בשנת 1985 שחרר היינליין החתול שעובר דרך חומות, שם חלק גדול מהספר מתרחש בלונה חופשית לאחר שזכה במאבקו לעצמאות וכולל דמויות מכמה מיצירותיו הקודמות.

קולוניזציה של הירח נחקרה גם בדיה על ידי ארתור סי קלארק המנוח והגדול. זה כלל את הסיפור הקצר אור אדמה (1955), שבה יישוב בירח מוצא את עצמו נתפס באמצע מלחמה בין כדור הארץ וברית בין מאדים ונוגה. אחרי זה הגיע נפילת מונדוסט (1961), הכוללת ספינת ירח מלאה בתיירים השוקעים בים של מונדוסט.

בשנת 1968 קלארק שיתף פעולה עם הבמאי סטנלי קובריק כדי ליצור את סרט המדע הבדיוני 2001: אודיסיאה בחלל, שם חלק בעלילה מתרחש במושבה ירח אמריקאית שנמצאת בהסגר לאחר שנמצא בסמוך חפץ ממוצא זר. קלארק הרחיב על כך בגרסת הרומן שיצאה באותה השנה. מושבה ירח מוזכרת גם ברומאן של קלארק ופרס הוגו עטור הפרסים מפגש עם רמה (1973).

אורסולה ק. לה גוין, המדע המדעי העממי, כוללת גם מושבת ירח ברומן שלה משנת 1971 מחרטה גן עדןשזכה בפרס הלוקוס לרומן הטוב ביותר בשנת 1972 והותאם לסרט פעמיים (1980 ו -2002). במציאות חלופית, בסיסי ירח הוקמו בשנת 2002 ואז הותקפו על ידי זן עוין זר מאלדברן (שבמציאות אחרת הם שפירים).

בשנת 1973 הוציא יצחק אסימוב ז"ל והגדול את הרומן האלים עצמם, שם החלק השלישי מתרחש ביישוב ירח בראשית המאה ה -22.הלונאטים (1988) מאת קים סטנלי רובינסון (מחבר הספר מאדים אדומים טרילוגיה, 2312 ו אורורה) מתרכז בקבוצת כורים משועבדים שנאלצים לעבוד מתחת לפני השטח של הירח ומשיקים מרד.

הסיפור הקצר "Byrd Land Six" משנת 1995 מאת אלסטאייר ריינולדס מזכיר מושבה ירח עם כלכלה שבמרכזה כריית הליום -3. בשנת 1998, בן בובה שחרר זריחת ירח ו Moonwar, שני רומנים שבמרכזם בסיס ירחי שהוקם על ידי תאגיד אמריקני ובסופו של דבר מורד בכדור הארץ. אלה הם חלק מסדרת ה- Grand Tour שלו העוסקים באופן קולקטיבי בקולוניזציה של מערכת השמש.

בשנת 2017 אנדי וייר (מחבר הספר המאדים) שוחרר ארטמיס, רומן שנערך בעיר ירח שכלכלתה בנויה סביב תיירות ירח. תשומת לב רבה ניתנת לפרטי חיי היומיום בירח, הכוללים תיאורים של תחנת כוח גרעינית, מתקן אלומיניום ומתקן לייצור חמצן.

הצעות:

הדוגמה המוקדמת ביותר של בני אדם החיים בירח נעשתה במאה ה -17 על ידי הבישוף ג'ון וילקינס. בו שיח הנוגע לעולם חדש וכוכב אחר (1638), הוא חזה שבני אדם ילמדו יום אחד לשלוט בבריחה ולהקים מושבה ירחית. עם זאת, הצעות מפורטות ומבוססות מדעית לא יגיעו עד המאה העשרים.

בשנת 1901 כתב H.G. וולס הגברים הראשונים בירח /המספר את סיפורם של תושבי הירח הילידים (הסלינים) וכולל אלמנטים של מדע אמיתי. בשנת 1920, קונסטנטין ציולקובסקי (שנאמר על ידי רבים להיות "אבי האסטרונאוטיקה והטילים") כתב את הרומן מחוץ לכדור הארץ. רומן זה מגולל את סיפורם של בני האדם המתיישבים את מערכת השמש ומתאר בפירוט איך היו נראים החיים בחלל.

עם תחילת מרוץ החלל בשנות החמישים הוצעו מספר מושגים ועיצובים על ידי מדענים, מהנדסים ואדריכלים. בשנת 1954 הציע ארתור סי קלארק ליצור בסיס ירחי המורכב ממודולים מתנפחים המכוסים באבק ירחי לבידוד. התקשורת תישמר עם אסטרונאוטים בשטח באמצעות תורן רדיו מתנפח.

עם הזמן תיבנה כיפה קבועה גדולה יותר אשר הסתמכה על מטהר אוויר מבוסס אצות, כור גרעיני לשלטון ותותחים אלקטרומגנטיים לשיגור מטען ודלק לכלי שיט בחלל. קלארק יחקור את ההצעה הזו עוד יותר עם סיפורו הקצר של 1955 אור אדמה.

בשנת 1959 צבא ארה"ב פתח במחקר ידוע בתור אופק הפרויקט, תוכנית להקמת מצודה על הירח עד 1967. התוכנית תיארה נחיתה ראשונה שבוצעו על ידי שני "חיילים-אסטרונאוטים" בשנת 1965, ואחריהם עובדי בניין ומטענים שהועברו באמצעות איטרציות שבתאי הראשון טיל זמן קצר לאחר מכן.

בשנת 1959 הציע ג'ון ס. רינהרט - אז מנהל המעבדה לחקר הכרייה בבית הספר למכרות בקולורדו - מבנה ירחי שיכול "לצוף באוקיינוס נייח של אבק". זאת, בתגובה לתיאוריה הפופולרית דאז, כי ישנם אוקיינוסים של רגולית שנמצאו במרחק של 1.5 ק"מ (קילומטר אחד) בעומק הירח.

מושג זה תואר במחקרו של רינהארט, "קריטריונים בסיסיים לבניית ירח", בספר כתב העת של האגודה הבין-פלנטרית הבריטית, שם תיאר "בסיס צף" המורכב מחצי צילינדר עם חצי כיפות בשני קצותיו ומגן מיקרומטורואידי ממוקם מעל.

בשנת 1961, באותה שנה בה הודיע הנשיא קנדי על תוכנית אפולו, חילק חיל האוויר האמריקני דוח סודי שהתבסס על הערכה קודמת של בסיס צבאי ירחי שנעשה על ידי צבא ארה"ב. התוכנית, המכונה פרויקט לונקס, קראה לנחתת ירח של הצוות שתביא בסופו של דבר לבסיס תת-קרקעי של חיל האוויר בירח עד שנת 1968.

בשנת 1962 פרסמו ג'ון דה נייק (מנהל התוכניות לתוכניות המתקדמות של נאס"א) וסטנלי זאהן (מנהל טכני של לימודי בסיסי ירח בחטיבת החלל של חברת מרטין) מחקר שכותרתו "בסיס ירח". הרעיון שלהם קרא לבסיס תת-קרקעי הממוקם בים השלווה, אתר הנחיתה העתידי של אפולו 11 משימה.

בדומה להצעתו של קלארק, בסיס זה היה מסתמך על כורים גרעיניים לשלטון ומערכת סינון אוויר מבוססת אצות. הבסיס מורכב משלושה מודולי גידול המחולקים בין שבעה אזורי מגורים, שמונה אזורי פעולה ו -15 אזורי לוגיסטיקה. הבסיס הכולל ימדוד בגודל 1300 מ"ר (14,000 מ"ר) שיכול להכיל 21 אנשי צוות.

במהלך שנות ה -60 של המאה העשרים יצאו נאס"א מחקרים מרובים שדגלו ביצירת בתי גידול בהשראת ארכיטקטורת המשימה של תוכנית אפולו (בפרט שבתאי V רקטה ונגזרותיהם). תוכניות אלה חזו כי מודולי תחנת החלל יונחו על פני הירח ומשתמשים בעיצובים וטכנולוגיה קיימים על מנת לקצץ בעלויות ולהבטיח אמינות.

בשנת 1963, במהלך ה -13 המשך הקולוקוויום לחקר הירח והפלנטרי, ויליאם סימס הפיק מחקר שכותרתו "אדריכלות של בסיס הירח". העיצוב שלו קרא לבנות בית גידול מתחת לחומה של מכתש פגיעה עם שדה נחיתה בקרבת מקום לחלליות. בית הגידול יהיה בן שלוש קומות עם העלייה למעלהעברמה המספקת מבט למשטח דרך חלונות.

חלונות אלה יאפשרו גם כניסה של אור לבית הגידול והיו מבודדים במיכלי מים להגנת קרינה. הכוח אמור היה לספק על ידי כורים גרעיניים בעוד שחלקים מבית הגידול יוקדשו לספק חללי משרדים, בתי מלאכה, מעבדות, אזורי מגורים וחווה לייצור כמה שיותר ממזון הצוות.

אבל אולי התכנון המשפיע ביותר של עידן אפולו היה "מחקר סינתזה של בסיס הבסיס של לונר", שהושלם בשנת 1971 על ידי חברת התעופה והחלל רוקוול בצפון אמריקה. המחקר ייצר עיצוב רעיוני לסדרה של בסיסי הירח (LSB) שנגזרו ממחקר קשור לתחנת ירח מקיפה.

בשנים האחרונות יותר, סוכנויות חלל מרובות הציעו הצעות לבניית מושבות על הירח. בשנת 2006 הודיעה יפן על תוכניות לבסיס ירח עד שנת 2030. רוסיה הציעה הצעה דומה בשנת 2007, שתוקם בין השנים 2027-32. בשנת 2007 הציע ג'ים בורק מאוניברסיטת החלל הבינלאומית בצרפת ליצור את תיבת לונא נח כדי להבטיח שהתרבות האנושית תשרוד אירוע קטציסטי.

באוגוסט 2014 נפגשו נציגי נאס"א עם מנהיגי התעשייה כדי לדון בדרכים חסכוניות לבניית בסיס ירחי באזורי הקוטב עד שנת 2022. בשנת 2015, נאס"א תיארה מושג להתיישבות ירחית שתסתמך על עובדים רובוטיים (המכונה טרנס - פורמרים) והליוסטטים ליצירת יישוב ירחי סביב אזור הקוטב הדרומי של הירח.

בשנת 2016 הציע ראש ESA, יוהאן-דיטריך ורנר, את הקמת כפר בינלאומי על הירח כיורש תחנת החלל הבינלאומית. הקמת כפר זה תסתמך על אותן שותפויות בין סוכנויות כמו ה- ISS, כמו גם על שותפויות בין ממשלות ואינטרסים פרטיים.

אתגרים:

למותר לציין כי הקמת מושבת ירח תהיה מחויבות מסיבית מבחינת זמן, משאבים ואנרגיה. למרות שפיתוח רקטות לשימוש חוזר ואמצעים אחרים מפחיתים את עלויות השיגורים האישיים, משלוח מטענים לירח הוא עדיין מיזם יקר מאוד - במיוחד במקום בו יידרש שיגור כבד מרובה.

יש גם עניין של סכנות הטבע הרבות שמקורן בחיים על גוף כמו הירח. אלה כוללים קיצוניות בטמפרטורה, כאשר הצד הפונה אל השמש חווה גבהים של 117 מעלות צלזיוס, ואילו הצד האפל חווה שפל של -43 מעלות צלזיוס. מרבית פני הירח חשופים גם להשפעות של מטאורואידים ומיקרומטורואידים.

לירח יש גם אווירה עקבית, הוא למעשה ואקום. זו חלק מהסיבה לכך שהירח עובר בקצוות כאלה בטמפרטורה ומדוע השטח מסומן על ידי השפעות (כלומר, אין אטמוספרה למטאורים להישרף). פירוש הדבר גם כי כל התנחלויות יצטרכו להיות אטומות, בלחץ ובידוד כנגד הסביבה החיצונית.

היעדר אטמוספרה (כמו גם מגנטוספרה) פירושו גם שהמשטח חשוף לקרינה הרבה יותר ממה שאנו רגילים כאן בכדור הארץ. זה כולל קרינת שמש, שהולכת ומחמירה במהלך אירוע סולארי, וקרניים קוסמיות.

שיטות אפשריות:

מאז תחילת עידן החלל הועלו מספר הצעות כיצד ואיפה ניתן לבנות מושבה ירחית. לאן יש חשיבות מיוחדת מכיוון שכל יישוב יצטרך לספק מידה של הגנה מפני היסודות. כפי שנאמר, שלושת השיקולים החשובים ביותר בנדל"ן הם: "מיקום, מיקום ומיקום."

מסיבה זו הוצעו במהלך השנים מספר רב של הצעות לבניית בתי גידול ירח במקומות שיאפשרו הגנה ו / או הכלה טבעיים. נכון לעכשיו, הפופולרי ביותר מבין אלה הוא אגן אייקן הפולני בדרום הקוטב, אזור השפעה מסיבי סביב אזור הקוטב הדרומי של הירח שמצוי בכבדות.

אחת התוויות העיקריות באזור זה היא העובדה שהוא מוצל לצמיתות, מה שאומר שהוא חווה טמפרטורות הרבה יותר יציבות. בנוסף, משימות מרובות אישרו את הימצאותו של קרח מים באזור, שאפשר לקצור אותו כדי ליצור הכל ממימן (או הידראזן) דלק וחמצן למי שתייה והשקיה.

מעבר לכך, כל ניסיון ליישב את הירח יצטרך למנף טכנולוגיות כמו ייצור תוספים (המכונה הדפסת תלת מימד), עובדי רובוטים וטלפרנסנס. כמו כן, יהיה צורך לייצר את הבסיס (או הבסיסים) ולספק אותו ככל האפשר באמצעות משאבים מקומיים, שיטה המכונה ניצול משאבים במקום (ISRU).

נאס"א וה- ESA בוחנים את הרעיון זה שנים רבות ושניהם ייצרו שיטות משלהם להפוך את ריגולית ירח ומשאבים אחרים לחומרים שמישים. לדוגמא, מאז 2013 ESA עובדת עם חברת העיצוב האדריכלי Foster + Partners בכדי לתכנן את כפר הירח הבינלאומי שלהם.

השיטה המוצעת שלהם לבניית בסיס זה מורכבת מהנחת מסגרות מתנפחות על פני השטח אשר אז היו מכוסות בצורה של בטון העשוי מ regolith ירח, תחמוצת מגנזיום ומלח מחייב. נאס"א הציעה שיטה דומה הקוראת לעובדים רובוטיים המשתמשים בריגולית "sintered" לבסיסי הדפסה תלת ממדיים. זה מורכב מהתכת רגולית על ידי הפצצתו במיקרוגל, ואז הדפסתו כקרמיקה מותכת.

רעיונות אחרים כוללים בניית בתי גידול לאדמה ובעלת מפלגה עליונה המספקת גישה למשטח ומאפשרת אור טבעי. יש אפילו את ההצעה לבנות יישובים ירחיים בתוך צינורות לבה יציבים, שלא היורק מספקים הגנה מפני ואקום המרחב וההשפעות, אך ניתן היה ללחוץ עליהם בקלות רבה יותר.

יש אפילו את ההצעה לבסיס ירח סולנואיד שיספק מיגון קרינה משלו. תפיסה זו הוצגה על ידי המהנדס האזרחי מרקו פרוני בפורום ותערוכת החלל והאסטרונאוטיקה AIAA לשנת 2017 והיא מורכבת מכיפות שקופות הסגורות טורוס של כבלי מתח גבוה. טורוס זה יספק מיגון מגנטי פעיל מפני קרינה ויאפשר לבנות יישובים בכל מקום על פני השטח.

שפע הקרח סביב אזורי הקוטב יספק למתיישבים מקור מים קבוע לשתייה, השקיה, ואף יכול להיות מעובד לייצור דלק וחמצן נושם. יהיה צורך במשטר מיחזור קפדני בכדי להבטיח שהפסולת נשמרת למינימום, ושירותים קומפוסטיים ישמשו ככל הנראה במקום שירותים קלים.

ניתן לשלב את השירותים הקומפוסטיים הללו עם רגולית ירח ליצירת אדמה צומחת, אשר לאחר מכן ניתן יהיה להשקות אותה באמצעות מים שנקטפו באופן מקומי. זה הכרחי מכיוון שהמתיישבים הירחים יצטרכו לגדל חלק גדול מהאוכל שלהם כדי לצמצם את מספר המשלוחים שיצטרכו להישלח מכדור הארץ על בסיס קבוע.

מים ירחיים יכולים לשמש גם כמקור כוח אם המושבות מצוידות בסוללות אלקטרוליזה (בהן מולקולות מים מפוצלות למימן וחמצן והמים נשרפים). מקורות כוח אחרים עשויים לכלול מערכי שמש, שיכולים להיבנות סביב חישוקי המכתשים ולהעביר חשמל ליישובים שבתוכם.

אנרגיה סולארית מבוססת חלל תוכל גם לספק אנרגיה בשפע ליישובים בכל רחבי הנוף הירחי. כורים גרעיניים הם אפשרות נוספת, וכך גם כורי היתוך (tokamak). אפשרות אחרונה זו מושכת במיוחד לאור העובדה שהליום -3 (מקור כוח לכורי היתוך) שופע יותר על פני הירח מאשר על פני כדור הארץ.

יתרונות פוטנציאליים:

למען ההגינות, להקמת מושבה על כל אחד מגופי השמיים במערכת השמש שלנו יש כמה יתרונות פוטנציאליים חמורים. אך בעלות מושבה בגוף השמימי הקרוב ביותר לכדור הארץ תועיל במיוחד. לא רק שנצליח לבצע מחקר, לחלץ משאבים ולקצור את היתרונות הטכנולוגיים החדשים, שכן בסיס על הירח יאפשר משימות ומאמצי קולוניזציה לכוכבי לכת וירחים אחרים.

במילים פשוטות, מושבה על הירח יכולה לשמש אבן מדרכה למאדים, ונוס, חגורת האסטרואידים ומעבר לה. על ידי תשתית על פני הירח ובמסלולו - שיכולים לתדלק ולתקן חלליות בכיוון הרחוק יותר אל מערכת השמש - אנו יכולים לגלח מיליארדים מעלויות המשימות בחלל העמוק.

זו אחת הסיבות לכך ש- NASA מתכננת להקים תחנת חלל במסלול הירח - פלטפורמת השער של הירח (LOP-G), aka. שער הירח, שכונה בעבר שער החלל העמוק. זו גם אחת הסיבות לכך שה- ESA רוצה לבנות את כפר הירח שלה עם שותפים בינלאומיים. סין ורוסיה בוחנות גם את המשטח שלהן או את המאחזים המסלוליים מסיבה מדויקת זו.

מחקר ירחי יהיה גם משתלם מאוד. על ידי לימוד ההשפעות של כוח הכבידה הנמוך על גוף האדם, אסטרונאוטים יהיו מוכנים יותר להתמודד עם ההשפעות של מסע בחלל לאורך זמן, משימות למאדים וגופים אחרים שבהם נמוך G הוא מציאות. מחקרים אלה יכולים גם לעזור לסלול את הדרך לקראת הקמת מושבות בגופים אלה.

הצד הרחוק של הירח מציג גם הזדמנויות רציניות לכל מיני אסטרונומיה. מכיוון שהוא פונה הרחק מכדור הארץ, הצד הרחוק של הירח נקי מהפרעות רדיו, מה שהופך אותו למיקום מעולה עבור טלסקופים רדיו. מכיוון שלירח אין אטמוספרה, מערכי טלסקופ אופטיים - כמו הטלסקופ הגדול מאוד של ESO בצ'ילה - יהיו גם נקיים מהפרעות.

ואז יש לך אינטרפרומטרים - כמו LIGO וטלסקופ Event Horizon (EHT) שיוכלו לחפש גלי כבידה וחורים שחורים בתמונות ביעילות רבה יותר. ניתן היה לבצע גם מחקרים גיאולוגיים שיחשפו הרבה יותר על הירח ועל היווצרות מערכת כדור הארץ-ירח.

שפע המשאבים בירח, כמו הליום -3 ומתכות יקרות ונדירות מכדור הארץ, עשויים גם לאפשר כלכלת יצוא. זה יעזור בעובדה שלירח יש מהירות מילוט נמוכה בהרבה מכדור הארץ - 2.38 קמ"ש (1.5 mps) לעומת 11.186 קמ"ש (6.95 mps). זה נובע מכך שיש לירח שבריר מכוח המשיכה של כדור הארץ (0.1654 ז), מה שאומר שהשקת מטענים לחלל תהיה הרבה יותר זולה.

אך כמובן ששום כל ירח לא יהיה שלם ללא תיירות ירח. מושבה על פני השטח, בתוספת תשתית במסלול, תגרום לביקורים קבועים בירח להיות חסכוניים ואף רווחיים. לא קשה לדמיין שהדבר יכול להוביל להקמת כל מיני פעילויות פנאי - החל מאתרי נופש ובתי קזינו ועד מוזיאונים ומשלחות על פני השטח.

עם התחייבות מהסוג הנכון מבחינת משאבים, כסף ועבודה - שלא לדבר על כמה נשמות הרפתקניות ברצינות! - יכול להיות דבר כזה שסלינים מתישהו (או כמו שהינליין קרא להם "לוניז").

כתבנו מאמרים רבים על מושבת ירח כאן במגזין החלל. הנה התוכנית של פול ספודיס לבסיס ירח בר-קיימא ובמחיר משתלם, מדוע ליישב את הירח קודם ?, צינור לבה יציב יכול לספק בית גידול אנושי פוטנציאלי על הירח, ו- ESA מתכננת לבנות כפר בינלאומי ... על הירח !.

למידע נוסף, עיין בסדרת ארבעת החלקים שלנו, "בניית בסיס ירח":