דמיין את התרחיש הזה. השנה היא 2030 או לאחריה. לאחר שהפלגתם שישה חודשים מכדור הארץ, אתם וכמה אסטרונאוטים אחרים הם בני האדם הראשונים במאדים. אתה עומד על עולם זר, לכלוך אדום מאובק מתחת לרגליך, מסתכל סביב חבורה של ציוד כרייה שהפקיד על ידי הנחתים הרובוטיים הקודמים.
מהדהד באוזניכם הן המלים הסופיות מבקרת המשימה: "המשימה שלך, אם תרצה לקבל אותה, היא לחזור לכדור הארץ - אם אפשר להשתמש בדלק וחמצן שאתה מכרה מחולות מאדים. בהצלחה!"
זה נשמע די פשוט, כריית חומרי גלם מכוכב לכת סלעי. אנחנו עושים את זה כאן על כדור הארץ, מדוע גם לא על מאדים? אבל זה לא פשוט כמו שזה נשמע. שום דבר על פיזיקה גרגירית אינו קיים מעולם.
פיזיקה גרגירית היא מדע הדגנים, כל דבר, החל מגרעיני תירס לדגני חול וכלה בשטח קפה. אלה הם חומרים יומיומיים נפוצים, אך קשה מאוד לחזות אותם. רגע אחד הם מתנהגים כמוצקים, הרגע כמו נוזלים. קחו למשל משאית אשפה מלאה בחצץ. כאשר המשאית מתחילה להטות, החצץ נשאר בערימה יציבה, עד שבזווית מסוימת הוא הופך לפתע לנהר סלע רועם.
הבנת הפיסיקה הגרעינית היא חיונית לעיצוב מכונות תעשייתיות לטיפול בכמויות אדירות של מוצקים קטנים כמו חול מאדים עדין.
הבעיה היא שגם כאן בכדור הארץ "מפעלי תעשיה לא עובדים כל כך טוב מכיוון שאיננו מבינים משוואות לחומרים גרגירים כמו גם אנו מבינים את המשוואות לנוזלים וגזים", אומר ג'יימס ט. ג'נקינס, פרופסור לתיאוריה מכניקה מיושמת באוניברסיטת קורנל באיתקה, ניו יורק "לכן תחנות כוח מפוטרות פועלות ביעילות נמוכה ובעלות שיעורי כישלונות גבוהים יותר בהשוואה לתחנות כוח דלק נוזלי או דלק."
אז "האם אנו מבינים עיבוד גרגרי מספיק טוב בכדי לעשות זאת במאדים?" הוא שואל.
נתחיל בחפירה: "אם אתה חופר תעלה במאדים, כמה תלולים הצדדים יכולים להיות ולהישאר יציבים בלי להיכנס פנימה?" תוהה את סטיין סטור, פרופסור להנדסה אזרחית, סביבתית ואדריכלית ודיקן חבר באוניברסיטת קולורדו בבולדר. אין תשובה מוגדרת עדיין. שכבת קרקעות ואבנים מאובקות על מאדים אינה ידועה מספיק.
כמה מידע על ההרכב המכני של המונה העליונה או כזו של קרקעות מאדים ניתן להשיג באמצעות מכ"ם חודר לקרקע או מכשירי צליל אחרים, מציין סטור, אך עמוק בהרבה ואתה "כנראה צריך לקחת דגימות ליבה." הנחתת של פניקס מאדים של נאס"א (נחיתה 2008) תוכל לחפור תעלות בעומק של כחצי מטר; מעבדת המדע של מאדים לשנת 2009 תוכל לחתוך את ליבות הסלע. שתי המשימות יספקו נתונים חדשים בעלי ערך.
בכדי להעמיק עוד יותר, Sture (בקשר עם המרכז לבניית חלל באוניברסיטת קולורדו) מפתחת חופרים חדשניים שעסקיהם מסתיימים ברטט לקרקעות. תסיסה מסייעת בפירוק קשרים מלוכדים המחזיקים קרקעות דחוסות זה לזה ויכולה גם לסייע במתן את הסיכון להתמוטטות קרקעות. מכונות כמו אלה יכולות להגיע יום אחד גם למאדים.
בעיה נוספת היא "הופרים" - המשפכים שהכורים משתמשים בהם כדי להנחות חול וחצץ על גבי מסוע לעיבוד. הכרת קרקעות מאדים תהיה חיונית בעיצוב החופפים היעילים ביותר ונטולי התחזוקה. "אנחנו לא מבינים למה הופרים רצים," אומר ג'נקינס. למעשה, ריבות כל כך תכופות, ש"כדור הארץ, לכל הופר יש פטיש בקרבתו. " דפיקות על הופר משחררת את הריבה. במאדים, שם היו רק כמה אנשים בסביבה שיטפלו בציוד, הייתם רוצים שהחפצים יעבדו טוב יותר מזה. ג'נקינס ועמיתיהם חוקרים מדוע גרגיר זורם ריבה.
ואז יש תחבורה: מאגרי הסאדים של מאדים, Spirit and Opportunity התקשו במעט לנסוע קילומטרים ברחבי אתרי הנחיתה שלהם מאז 2004. אבל הרומבים האלה הם בערך בגודל של שולחן כתיבה ממוצע וכמעט מסיבי כמו מבוגר. מדובר בעגלות בהשוואה לכלי רכב מסיביים הנחוצים להובלת טונות של חול מאדים וסלע. לרכבים גדולים יותר יהיה זמן קשה יותר להסתובב.
סטור מסביר: כבר בשנות ה -60, כאשר מדענים חקרו לראשונה רכבים המונעים על-ידי השמש למשא ומתן על חולות רופפים על הירח וכוכבי לכת אחרים, הם חישבו "כי הלחץ הרצוף המרבי בר-קיימא לגלגל לחץ מגע על קרקעות מאדים הוא 0.2 קילוגרם בלבד אינץ 'מרובע (psi), במיוחד כשנוסעים במורדות או במורדות. נתון נמוך זה אושר על ידי התנהגות רוח והזדמנות.
לחץ מגע מתגלגל של 0.2 psi בלבד “פירושו כי רכב צריך להיות קל או שיש לו דרך לחלק את העומס ביעילות לגלגלים או למסילה רבים. הפחתת לחץ המגע חשובה מכרעת כדי שהגלגלים לא יחפרו באדמה רכה או פורצים דרוריסטים [סדינים של קרקעות מלטות, כמו הקרום הדק על שלג מנופח על האדמה] ונתקעים. "
דרישה זו מרמזת על כך שרכב להזזת עומסים כבדים יותר - אנשים, בתי גידול, ציוד - עשוי להיות "דבר ענק מסוג פליני עם גלגלים בקוטר של 6 עד 6 מטר (12 עד 18 רגל)", אומר סטור, בהתייחס לאיטלקית המפורסמת במאי סרטים סוריאליסטיים. לחלופין, ייתכן שיהיו בו מדרכי מתכת ענקיות עם רשת פתוחה כמו מעבר בין מחפרונים לבניית הכבישים בכדור הארץ לבין השוטף הירחי ששימש במהלך תוכנית אפולו על הירח. לפיכך, כלי רכב מעקב או חגורה נראים מבטיחים לשאת מטענים גדולים.
אתגר אחרון שעומד בפני פיזיקאים גרגירים הוא להבין כיצד לשמור על ציוד לפעול בסופות האבק העונתיות של מאדים. סערות מאדים מקציפות אבק דק באוויר במהירות של 50 מ"ש (100+ קמ"ש), מגרדות כל משטח חשוף, מנפות לכל נקיק, קוברות מבנים חשופים טבעיים ומעוצבים על ידי האדם, ומפחיתה את הראות למטרים או פחות. ג'נקינס וחוקרים אחרים בוחנים את הפיזיקה של הובלת אולאית [רוח] של חול ואבק על פני כדור הארץ, הן כדי להבין את היווצרותם של תנועתם של דיונות במאדים, וגם כדי לבדוק אילו אתרים המיועדים להגנה טובה מפני הרוחות השולטות ( למשל, בסלע של סלעים גדולים).
חוזר לשאלה הגדולה של ג'נקינס, "האם אנו מבינים עיבוד גרגרי מספיק טוב בכדי לעשות זאת במאדים?" התשובה המטרידה היא: אנחנו עדיין לא יודעים.
עבודה עם ידע לא מושלם זה בסדר בכדור הארץ מכיוון שבדרך כלל אף אחד לא סובל הרבה מאותו בורות. אולם במאדים, בורות עשויה להיות יעילות מופחתת או גרוע מכך למנוע מהאסטרונאוטים לכרות מספיק חמצן ומימן כדי לנשום או להשתמש בדלק כדי לחזור לכדור הארץ.
פיסיקאים גרעיניים המנתחים נתונים משובבי מאדים, בונים מכונות חפירה חדשות, מתעסקים במשוואות, עושים את המיטב כדי למצוא את התשובות. הכל חלק מהאסטרטגיה של נאס"א ללמוד כיצד להגיע למאדים ... ובחזרה.
המקור המקורי: [מוגן בדוא"ל]
