נוסח השאלה המלא: הבנתי ש"וויאג'ר 1" הגיעה למהירות של 17 קילומטר בשנייה ו"ניו הוריזונס" ל-16 קילומטר בשנייה, הליוס נעזרה בכוח הכבידה של השמש, אבל מאז שנות השבעים אין משהו  מהיר יותר? ואם כן, למה לא משתמשים בו?

שלום בראל!

כפי שציינת, הגשושיות וויאג'ר 1 וניו הורייזונס הגיעו למהירות של כ-17 ק"מ בשנייה. שתיהן עשו זאת בעזרת טכניקה המכונה "מקלעת כבידתית", שמנצלת את כוח המשיכה של כוכבים וכוכבי לכת כדי להאיץ את החללית. כשהגשושית עברה ליד צדק, שכוח המשיכה שלו גדול במיוחד, היא הצליחה להאיץ עד למהירות שבה היא משייטת כיום אל מחוץ לאטמוספירה. הניו הורייזונס הגיעה אפילו ל-25 ק"מ בשנייה, אך אז האטה מעט ביציאה מהמסלול.

גם הגשושית הליוס, ששוגרה כבר בשנות ה-70 לכיוון השמש, עשתה שימוש בשיטה הזו, אך מאחר שכוח הכבידה של השמש גדול עשרות מונים מזה של צדק, הליוס הצליחה להגיע עד ל-70(!) ק"מ בשנייה. נכון להיום הליוס נחשבת לכלי מעשה ידי אדם שהגיע למהירות הגבוהה ביותר בהיסטוריה.


למעלה: איור של הגשושית ניו הורייזונס; למטה: דגם של ווייאג'ר | התמונות לקוחות מנאס"א

חשוב לציין שבציון המהירויות הללו יש בעיה מסוימת – הרי כל אחד מגרמי השמיים נע בחלל במהירות יחסית לכדור הארץ ולשמש וכו', כדור הארץ, לדוגמה, נע במסלול מעגלי סביב השמש במהירות יחסית של 29 ק"מ בשנייה, ואילו צדק נע במהירות יחסית של 13 ק"מ בשנייה. גם השמש נעה בחלל במהירות עצומה, אך אם אנו מנסים לצאת ממערכת השמש יהיה הגיוני לחשב את המהירות ביחס לשמש. לכן כל המהירויות שהזכרנו הן "בעירבון מוגבל" ותלויות במערכת הייחוס – איך נמדוד את מהירותה של גשושית ששוגרה מכדור הארץ וחולפת ליד צדק? ביחס לכדור הארץ או ביחס לצדק?

 יש דברים אחרים שאפשר למדוד באופן מוחלט, כמו מהירות הכניסה לאטמוספירה, המהירות הגבוהה ביותר שאליה הגיע כלי טיס במהלך הקפה של כוכב (מכאן נובע ההבדל בין ה-17 ק"מ לשנייה ו-25 ק"מ לשנייה שהוזכרו קודם ביחס לניו הורייזונס) וכו'.

מכאן נעבור לשאלה השניה שהעלית – הרי הגשושיות הללו שוגרו כבר משנות ה-70 ואילך, והליוס שהגיעה למהירות הגבוהה בהיסטוריה עשתה זאת כבר בשנת 1976. אך ההסבר לכך פשוט – המדענים והמהנדסים בסוכנויות החלל משקיעים את מרב המשאבים בהטסת הגשושיות והחלליות אל מחוץ לכדור הארץ – תהליך שדורש הרבה אנרגיה כדי להגיע למהירות המילוט ולהתנתק מכדור הארץ. לאחר מכן, כשהגשושית כבר נמצאת בחלל החיצון, כמעט לא פועלים עליה כוחות שמאטים אותה והיא נשארת במהירות כמעט קבועה.

מהירות המילוט מכדור הארץ היא כ-11 ק"מ לשנייה, והיא לא השתנתה מאז שנות ה-70 – ובאלפי השנים האחרונות בכלל. גם כוח המשיכה של צדק או של השמש (ושאר כוכבי הלכת) לא השתנה כלל. התאוצה שמעניקה שיטת המקלעת הכבידתית גדולה עשרות מונים מזו שמאפשרים כיום מנועי הדחף השונים המשמשים להטסת החלליות מחוץ לכדור הארץ על ידי טילי שיגור, ולכן מבחינה זו אין כל הבדל בין שנות ה-70 לימינו. כדי להמשיך להאיץ את החללית גם אחרי שנמלטה מכבידת כדור הארץ או מערכת השמש, נצטרך כמויות עצומות של דלק, ולכן נעשה שימוש בשיטות חסכוניות יותר כמו מנוע יונים או מפרשי שמש, אך השיטות האלה איטיות למדי.


מימין: שיגור של הליוס על הטיל טיטאן; משמאל: הגשושית הליוס. שימו לב להבדל בסדרי הגודל בין הטיל הנושא לגשושית | התמונות לקוחות מנאס"א

אבל בשביל מה בעצם צריך חלליות כל כך מהירות? גשושיות וחלליות נשלחו כבר לכל קצות מערכת השמש, ואלו מהם שנשלחו בשנות ה-70 כבר יצאו אל מחוץ לגבולות המערכת ומשייטות בתווך הבין כוכבי (מעניין לציין שכדי לצאת ממערכת השמש צריך לעבור את מהירות המילוט של מערכת השמש עצמה, כמו שבהמראה מכדור הארץ צריך לעבור את מהירות המילוט של כוכב הלכת). בדומה להתפתחות הטכנולוגיות של הנהיגה הספורטיבית או התחבורתית, במקור אנשים פשוט היו צריכים להגיע במהירות ממקום למקום במהירות, ורק אחרי זה נולדו ענפי הספורט והספורט המוטורי שבהם המהירות עצמה היא האידיאל.

אז לאן תרצה להגיע? הכוכב הקרוב ביותר לשמש הוא אלפא קנטאורי (למעשה זו קבוצת כוכבים), שנמצא במרחק 4.22 שנות אור מכאן (בערך 39,900,000,000,000 קילומטר), כך שגם במהירות הגבוהה ביותר שהושגה עד כה (240 אלף קמ"ש) המסע ייארך כ-19 אלף שנה! העניין המרכזי הוא שמבחינה טכנולוגית לא חל שיפור ניכר באמצעים הטכנולוגיים העומדים בפנינו, ורוב החידושים הם בשיטות של דחף כימי שכלל אינן מתקרבות לתאוצה שמאפשרת המקלעת הכבידתית.

יוצא מהכלל הזה הוא "פרויקט אוריון", שבו הוצע להשתמש בהינע גרעיני (ובפשטות – פיצוצים של פצצות אטום במטרה לדחוף את החללית הלאה). לפי תחזיות מסוימות בדרך זו נוכל להאיץ את החללית עד למהירות של 3 אחוזים ממהירות האור (מה שיביא אותנו לאלפא קנטאורי תוך 133 שנים בלבד. ממש הרף עין!). אך הפרויקט נגנז בשל סיבות מגוונות, ביניהן החשש מנשורת גרעינית, בעיות מימון וכו'.


הדמיה: טיל מדגם אוריון | האיור לקוח מנאס"א

עם זאת, המחקר בתחום ממשיך, בעיקר מהבחינה התיאורטית. את ההסבר לכך שלא משוגרות כיום חלליות מהירות יותר ויותר נתן אנדרו קנדי בשנת 2006 זה פשוט לא משתלם. אם ניקח בחשבון את המהירות האפשרית בחלל, ונניח שהמהירות האפשרית גדלה באופן מעריכי, חלליות שישוגרו בעתיד יגיעו לייעדן לפני החלליות ששוגרו אתמול! בעזרת הנחות כלליות על קצב ההתקדמות המדעית, אפשר לחשב את הזמן האופטימלי לשיגור משימה לחלל, והזמן הזה עוד לא הגיע.

אף על פי שהמודל של קנדי מתיימר להביא בחשבון התפתחויות פורצות דרך כמו מסע במהירות האור או מסע מעל למהירות האור, נראה שזו הדרך היחידה לקצר באופן משמעותי את המסע אל החלל – הגבול האחרון – לחקור עולמות זרים בחיפוש אחרי חיים חדשים וציוויליזציות חדשות. קבוצת מדענים בנאס"א פרסמה לאחרונה תוצאות של ניסוי המבוסס על תיאוריה שפותחה בשנת 1994, שבו ניסו "לעוות את המרחב והזמן" סביב  נקודה מסוימת, מה שבעתיד עשוי לתרום לפיתוחו של המנוע העל-חללי המוכר לנו מסרטי המדע הבדיוני.


המחשה של הנעה "על-חללית" | האיור לקוח מנאס"א

בינתיים זה לא עומד לקרות. לאיינשטיין יש מה לומר בנושא:

כרמל שור
המחלקה לכימיה פיסיקלית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

5 תגובות

  • אנונימי

    יפה מאד

  • אנונימי

    מעניין מאוד

  • אנונימי

    מעולה תודה

  • אנונימי

    מדוע משגרים את החללית ועמידה

    מדוע משגרים את החללית ועמידה ולא נותנים לה לקבל מהירות לפני שהיא עוד משוגרת, כמו ברכבות הרים.

  • אנונימי

    מדהים

    מדהיייםם תודה רבה