חברה קטנה מהשרון עשויה להיות הראשונה שתייצר חמצן מאדמת הירח, ובזכות חשיבותו בהנעת טילים תסלול את הדרך לפעילות אנושית נרחבת על הירח ואף מעבר לו. בדרך היא גם פיתחה תהליך שעשוי לשנות את כל תעשיית המתכות העולמית
הכתבה הוקלטה בידי הספרייה המרכזית לעיוורים ולבעלי לקויות ראייה
לרשימת כל הכתבות הקוליות באתר
ניל ארמסטרונג, האדם הראשון שדרך על הירח, היה אדם סגור וקנאי לפרטיותו. במסיבת עיתונאים לקראת משימת "אפולו 11", כשאנשי הצוות נשאלו אילו חפצים אישיים הם לוקחים איתם אל הירח, הסתפק ארמסטרונג בתשובה "הייתי שמח אם היינו יכולים לקחת יותר דלק". הוא לגמרי לא טעה. כשרכב הנחיתה שלו, "איגל" (עיט) התקרב לפני הירח, התברר שמחשב הנחיתה מכוון אותם לאזור זרוע סלעים מסוכנים. ארמסטרונג לקח את השליטה לידיו, והצליח להנחית את האיגל בשלום, אבל רק כשמד הדלק כבר התריע שנותרו להם פחות משלושים שניות של זמן מנוע.
מגבלות הדלק מלוות את המאמצים של האנושות לנחות על הירח, ועל גופים פלנטריים אחרים, מאז ימי תוכנית אפולו. המגבלות האלה מאתגרות במיוחד במשימות שכוללות גם המראה מפני השטח, מה שדורש כמובן עוד דלק. הן הולכות להיות אפילו משמעותיות עוד יותר ככל שיתקרב חידוש הטיסות המאוישות אל הירח. הפעם האנושות מתכוונת להגיע לשם לתקופות ממושכות, מה שאומר שצריך הרבה יותר ציוד. לשם כך דרושות חלליות גדולות יותר שיצרכו יותר דלק בנחיתה – וגם בהמראה מפני הירח.
אז מה עושים? כיום מונח המפתח בתעשיית החלל העולמית הוא ISRU – ראשי תיבות של In Situ Resource Utilization, כלומר ניצול משאבים מקומיים. על הירח אין ולא היו חיים, ואין כמובן דלקים כמו פחם, נפט או גז, שהמקור שלהם הוא יצורים מבוססי פחמן שנמחצו בעומק הים והאדמה במשך מיליוני שנים. גם אין כמעט תרכובות פחמן אחרות, ואין אטמוספרה שאפשר להפיק ממנה חומרים. מה בכל זאת יש על הירח? הרבה אדמה, או רגולית ירח (lunar regolith) במינוח המקצועי. כמו על כדור הארץ, הסלעים והקרקע מורכבים ממינרלים המכילים תחמוצות רבות, כלומר תרכובות של חמצן עם יסודות אחרים. אדמת הירח עשירה בין השאר בתחמוצות צורן (סיליקון, SiO2), ברזל (FeO) אלומיניום (Al2O3), טיטניום (TiO) ומתכות נוספות.
חמצן חשוב לא רק לנשימה, אלא בעיקר כמרכיב בדלק טילים. ה"סטארשיפ" של חברת ספייס-אקס (SpaceX), שמיועד גם להיות רכב הנחיתה על הירח במסגרת תוכנית ארטמיס, מונע בגז מתאן (CH4). על כדור הארץ אין שום בעיה לשרוף מתאן, כי האוויר שלנו עשיר בחמצן, שאינו זמין כמובן על הירח או בכל מקום אחר שאנו מכירים במערכת השמש. בתגובה הזו נוצרים רק אדי מים ופחמן דו-חמצני, והיא פולטת חום רב, המגדיל מאוד את הנפח של הגזים והופך אותה ליעילה בהנעת טילים. לסטארשיפ הבסיסי, כמו זה שעשוי לנחות על הירח, יהיו מיכלים של כ-250 טון מתאן, וכמות החמצן גדולה כמעט פי ארבעה, כ-950 טונות. ייצור החמצן הזה מאדמת הירח יחסוך מיליארדים רבים של דולרים, עלויות השיגור לשם של מכלי חמצן מכדור הארץ.
ייצור החמצן על הירח יחסוך מיליארדי דולרים. יונתן גייפמן, מייסד ומנכ"ל הליוס עם דגם של סטארשיפ ומתקן תדלוק במשרדי החברה בצור יגאל | צילום: איתי נבו
פוטנציאל של פלדה
אז איך מפיקים את החמצן מאדמת הירח? "הרעיון שלנו הוא להפריד את החמצן מהמתכות, ולקבל גם את המתכות", מספר יונתן גייפמן, המייסד והמנכ"ל של חברת "הליוס" הישראלית. "בכדור הארץ עושים את זה בתהליכים שדורשים הרבה פחמן, אבל על הירח אין פחמן ולא מעשי להביא אותו לשם בעלות של כמיליון דולר לקילוגרם, לכן חיפשנו דרך לעשות את זה בלי פחמן. כדי לא להיות תלויים במענקים ובמשקיעים במשך זמן רב, עד שהטכנולוגיה תבשיל, שברנו את הראש איך לייצר הכנסות מטכנולוגיה שתהיה שימושית גם על כדור הארץ".
פריצת הדרך הושגה לפי כשנתיים, כשהכימאים והמהנדסים בחברה הקטנה גילו תהליך יעיל לחיזור של ברזל – התהליך ההפוך מחימצון. "אנו מחזרים את תחמוצות הברזל עם מתכות אלקליות, כמו נתרן או אשלגן. התהליך הזה פולט חום רב, כך שמספיק לחמם את התחמוצת ל-400 מעלות במקום יותר מ-1,000 בתהליך המקורי. אנו מקבלים אבקת ברזל עם תחמוצת של המתכת האלקלית, ואת המתכת הזאת קל להפריד מהחמצן", מסביר גייפמן. "בדקנו את השיטה בהפקת מתכות נוספות כמו ניקל וקובלט, וראינו שהיא עובדת. תהליך כזה להפקת ברזל יכול להיות שימושי לתעשיית הפלדה, למשל, שהיא התעשייה הגדולה ביותר בתחום המתכות, גם לחסוך הרבה חשמל, כי צריך פחות חימום, וגם להפחית את הזיהום מתהליך הייצור. רשמנו פטנטים על התהליכים וכעת אנחנו במו"מ עם גורמים בתעשייה להקמת פיילוטים ראשונים במפעלי הפלדה".
הליוס יצרה קשר עם כמה מחברות הפלדה הגדולות, בהן תאגיד טיסנקרופ הגרמני (שאחת מחברות הבת שלו מייצרת צוללות וספינות גם עבור חיל הים הישראלי). "יש לנו מכתב כוונות לפיו החברה תשמח להיכנס איתנו לעסקים כשנגיע לייצור של עשרות קילוגרמים של ברזל ביום ברמת ניקיון מסוימת ונעמוד בתקני התעשייה", אמר גייפמן. "אני מעריך שנגיע לזה בקרוב, והשאיפה שלנו היא להתחיל לבנות פיילוט ראשון עד סוף השנה. זה שאפתני מאוד, לא רק מבחינה טכנולוגית אלא גם מבחינת הבירוקרטיה, אבל הפוטנציאל אדיר. תעשיית הפלדה מגלגלת יותר מטריליון דולר בשנה, ואם נגיע לערך של אחוז אחד בלבד מהשוק, אלה מספרים מאוד גדולים. וזה רק בתחום הברזל – אנו גם בשיח עם חברות המפיקות מתכות אחרות".
תהליך שימושי גם לתעשיית הפלדה על כדור הארץ. המתקן של הליוס להפקת מתכות מאדמת הירח | צילום: הליוס
ג'וק שלא מרפה
גייפמן, בן 35, מתאר את עצמו כמי שאהב חלל מילדות. לראיה הוא מצביע על ציור של אסטרונאוט מרחף, עם הכיתוב "מסע בן כוכבים" בכתב ילדותי ובשגיאות כתיב, התלוי במשרדו. "ציירתי את זה כשהייתי בן שש, סבתא שלי שמרה את הציור ואשתי מסגרה אותו בשבילי כשהקמתי את החברה", הוא מספר. לאחר סיום התיכון החל ללמוד הנדסת אווירונאוטיקה כעתודאי. אחרי שלוש שנים הצליח להעלות פרופיל, פרש מהלימודים, התגייס לנח"ל ושירת שנים ארוכות בתפקידים קרביים במערכת הביטחון. "אבל הג'וק של החלל לא הרפה ממני", הוא סיפר. "תמיד העסיקה אותי השאלה מה מונע מאיתנו לחזור לירח. כשלמדתי את הנושא נכנסתי לעולם ה-ISRU, בין השאר בעזרתו של ביל לארסון (Larson), שניהל את תחום ה-ISRU בסוכנות החלל האמריקאית, נאס"א. לאחר שהוא פרש לגמלאות מהסוכנות הוא הצטרף אלינו כשותף קטן, וסייע לנו הרבה, בין השאר בחיבורים לנאס"א".
את הליוס ייסד גייפמן בשנת 2018, עם קבוצה של שישה שותפים לדרך. כיום החברה מעסיקה מעל 30 עובדים, לאחר שהשלימה בשנה שעברה סבב גיוס של כשישה מיליון דולר ממשקיעים, ועוד סבב גיוס משמעותי שנסגר בימים אלו. החברה מורכבת משני צוותים שעובדים במקביל: אחד על קידום הייצור של ברזל זול ונקי בכדור הארץ, האחר על קידום הייצור של חמצן נקי וזול על הירח, ולצידם צוות הנדסי ששותף בשני הפרויקטים ובוחן את ההיתכנות של ייצור מתכות נוספות בשיטה הזו.
החברה התמקמה במבנה תעשייתי קטן בצור יגאל, ומאז כבר התרחבה לשתי קומות שלו, ואף הציבה מבנה יביל בחניה, כדי להכיל את הפעילות המתרחבת שלה. אחת הקומות, אגב, אכלסה קודם לכן חברה לייצור אסלות. בחללים האלה פועלות מעבדות המחקר והפיתוח לצד המשרדים. "השאיפה היא לבצע בתוך החברה כמה שיותר מהעבודה", אומר גייפמן. "ההוצאה הגדולה ביותר שלנו בתחילת הדרך הייתה לקנות את המכשירים לביצוע אנליזות כימיות, כדי שנוכל לבדוק בעצמנו את תוצאות הניסויים, בלי להיות תלויים במעבדות חיצוניות. בנוסף יש לנו בית מלאכה ומעבדת אלקטרוניקה, שמייצרים כאן הרבה מהרכיבים שאנו זקוקים להם. רכשנו גם מכשיר תעשייתי לייצור פלדה, כדי שנוכל לראות איך התהליך שלנו יוכל להשתלב בייצור הסטנדרטי של התעשייה".
השאיפה היא לבצע כמה שיותר מהעבודה בתוך החברה. (רוב) עובדי הליוס | צילום: חיה גולד, הליוס
מערכת לטווח ארוך
את הניסויים בהפקת חמצן מאדמת הירח אי אפשר לבצע בינתיים עם אדמת ירח. האסטרונאוטים אמריקאי הביאו אמנם כמעט 400 קילוגרם של אדמה וסלעים מהירח, וגם משימות לא מאוישות של ברית המועצות ולאחרונה אף של סין הביאו דגימת קטנות, אך מעבדות מחקר יכולות לקבל כמויות זעירות בלבד של אדמת ירח, גרמים אחדים, שלא יספיקו לניסויים כמו של הליוס. ואולם, הידע המקיף על הרכבה של אדמת הירח שנצבר בזכות ניתוח מדוקדק של הדגימות האלה, מאפשר לייצר בכדור הארץ סימולנטים, חומרים בעלי הרכב ומרקם דומה יחסית.
ההצלחות הראשוניות עם החומרים האלה נראות מבטיחות, אבל כדי לבדוק אם זה אכן עובד, יש לבחון את המערכת על הירח עצמו. "יש דברים שאי אפשר להדמות על כדור הארץ, כמו עבודה ממושכת בכבידה החלשה של הירח", אמר גייפמן. לכן החברה כבר חתמה על הסכם עם חברת ispace היפנית, שאמורה לכלול אבטיפוס של מערכת ייצור החמצן בנחתת ירח לא מאוישת המתוכננת לשיגור ב-2025, ובודקת אפשרויות להנחית את המערכת על הירח עם חברות נוספות.
"בשלב הראשון אנו נשלח לירח מערכות שאמורות לבחון את הטכנולוגיה בהיקף קטן, הפקת חמצן מכמה גרמים של רגולית, כדי לבחון את תפקוד המערכת בסביבה הירחית", אומר ד"ר אלירן חמו, איש צוות ייצור החמצן בהליוס, והממונה על הטמעת הטכנולוגיה שלה בנחתות הירח. "ייתכן שהמערכת הראשונה אפילו לא תעשה זאת עם אדמת הירח עצמה, אם הנחתת לא תהיה מצוידת בערכת חפירה מתאימה, אלא תעשה את הניסוי עם סימולנטים מכדור הארץ, רק כדי לראות שהיא עובדת לאורך זמן. אדמת הירח מכילה 42 אחוז חמצן, אבל אם נפיק עשרה אחוז זו תהיה הצלחה גדולה. אנחנו לא רוצים מערכת שתניב את אחוזי חמצן הכי גבוהים, אלא מערכת שתעבוד היטב לטווח ארוך, כולל התמודדות עם כשלים מתוכננים, כמו כיבוי והפעלה שלה".
רוצים מערכת יציבה שתעבוד היטב לזמן ארוך. הדמיית מערכת ניסוי ראשונית על הירח, סמוך לרגלי נחתת | מקור: הליוס
חמו נתקל לראשונה בהליוס כשעוד היה סטודנט לדוקטורט בהנדסת חומרים באוניברסיטת תל אביב, ואנשי החברה באו לעשות ניסויים במעבדה שעבד בה. לאחר מכן עבר לתפקידים חינוכיים בקרן רמון, העוסקת בנושאי חלל, ובהמשך מונה לאחראי על הטמעת הניסויים הישראליים ששוגרו לתחנת החלל עם איתן סטיבה במסגרת משימת "רקיע". בין החפצים שסטיבה לקח עמו לחלל היה מטבע שיצקה הליוס מברזל שיוצר בטכנולוגיה שלה. כך נוצר קשר מחודש בינו לבין החברה, ואחרי משימת רקיע הוא הצטרף במשרה מלאה לצוות שלה.
30 גרם של ברזל שהופק מסימולנטים של אדמת ירח. המטבע שאיתן סטיבה לקח לתחנת החלל הבינלאומית | צילום: הליוס
"במשימת רקיע הייתי שותף למסע עם אנשים ששלחו את הניסויים שלהם לחלל, עכשיו אני בצד השני, של החוקר שמנסה להטמיע את הטכנולוגיה שלו" מחייך חמו. לדבריו, אחד האתגרים הקשיים בהפעלת המערכת על הירח הוא לדחוס אותה למטען של 3-2 קילוגרמים שיכיל את כל הציוד הדרוש. "האתגר הגדול הוא חימום לטמפרטורה גבוהה בנפח כמה שיותר קטן. בשלב ראשון נעשה את זה עם אנרגיה סולרית שנקבל מהנחתת עצמה, בעתיד הכוונה היא להשתמש באנרגיה גרעינית", הוא מסביר. "אבל האתגר הכי גדול הוא הזמן. לעשות את כל זה בלוח זמנים קצר מאוד. אנו עדיין בשלב שבוחרים רכיבים בסיסיים כמו סוג התושבת או סוג הבורג".
כבר בחודשים הקרובים צפויות לנחות על הירח כמה חלליות לא מאוישות, ובשנים הקרובות צפויים לנחות שם שוב בני אדם במסגרת תוכנית ארטמיס. "אנחנו נראה שם הרבה פעילות בעתיד הקרוב, ובחינה של טכנולוגיות, ובעקבות זאת גם הרבה פעילות על מאדים. הפעילות שלנו משלבת למידה על משימות ארוכות טווח לעומק החלל, ופיתוח טכנולוגיות לכדור הארץ", אומר חמו. "אין לי ספק שאנו נהיה מולטי-פלנטריים, ובכל פעילות בחלל חמצן הוא משאב חיוני. הייחוד של הליוס הוא שאנו לא מביאים איתנו מוצר אל הירח, אלא מפתחים את הטכנולוגיה לייצר שם. אנחנו נהיה 'סונול' החדשה על הירח".
בכל פעילות בחלל חמצן הוא משאב חיוני. הדמיית מפעל לייצור ואחסון של חמצן על הירח, עם חללית סטארשיפ | מקור: הליוס
על הירח ועל הארץ
הצלחה להפיק חמצן על הירח, ואחר כך מאדמת הירח עצמה, תהיה צעד קטן והיסטורי בדרך להתיישבות אנושית קבועה שם, אבל עדיין – צעד קטן. אחד האתגרים הגדולים בכל פרויקט מדעי וטכנולוגי, ודאי כזה שהמוקד שלו הוא כלכלי – הוא להפוך את הצעד הקטן לצעד גדול, ולעבור מייצור בקנה מידע מעבדתי לקנה מידה תעשייתי. "קנה המידה שאנחנו הגדרנו הוא הפקה של 950 טונות חמצן בחודש, שזו הכמות הדרושה לתדלוק חללית סטארשיפ אחת", אומר גייפמן. "השאיפה שלנו היא להתחיל לבנות עד סוף השנה פיילוט ראשון של מתקן ייצור, וזה אתגר גדול מאוד לא רק מבחינה טכנולוגית אלא גם מבחינת הבירוקרטיה וההסכמים הכרוכים בכך. השלב הבא הוא לעבור למערכת ייצור של עשרות טונות בחודש, ב-2027, ולשלוח אותה לירח ב-2029. במקביל נפתח פה ייצור בקנה מידה מלא, כאלף טונות בחודש, והתוכנית שלנו היא לשגר אותה לירח עד 2032".
מי שאמורה להפוך את החזון הזה למציאות היא אליס מילר, מנהלת יישומי החלל בהליוס ואחראית על השותפויות בתחום החלל. אף על פי שמערכת ייצור החמצן והמתכות עדיין אינה מוכנה, היא כבר שוקדת על הקמת התשתית לשדרוגה. "אנחנו לא יכולים לחכות שהמערכת תהיה מוכנה, וצריכים לעבוד במקביל: למצוא קרקע, לקבל היתרי בנייה, להקים מבנה, לבנות קו ייצור, לרכוש מכונות ועוד", היא מסבירה. "יש דברים שאנו יודעים כבר היום שנצטרך, ויש לא מעט דברים שאנחנו צריכים להעריך. למשל – מה יהיה גובה הבניין שנצטרך, או איזו מערכת ייצור תתפוס את הכי הרבה מקום. קשה מאוד לפתח מערכות הנדסיות עם כל כך הרבה חוסר ודאות. זה מאתגר מאוד, אבל זה גם הכיף".
האתגר: לשדרג מערכת שעדיין אינה מוכנה. ייצור ברזל ירוק במעבדות הליוס | צילום: הליוס
נכון לעכשיו התוכנית של הליוס היא לקנות קרקע בפריפריה, ולהקים שם את המפעל שלה, שיהיה בעל שימוש כפול: מצד אחד, ייצר כאן את המתכות, מצד שני ישמש למחקר ולפיתוח של טכנולוגיות חדשות ושל יכולות משלימות לפעילות על הירח. "בנאס"א שומרים רפליקה של כל רכב חלל שהם משגרים, כדי שבמידת הצורך יוכלו לבחון עליו תיקונים, כך שבעזרת מערכת מקבילה על כדור הארץ נוכל לבחון תיקונים או שיפורים במערכת על הירח", מסבירה מילר. "בנוסף, אנו מתכננים הרבה שנים של ייצור במפעל. דבר שלישי, בתעשיית החלל אי אפשר לעשות שם דבר לבד. הפקת חמצן ומתכות על הירח כרוכה בעוד הרבה טכנולוגיות נלוות – חפירה וכרייה, הסעת האדמה, ניזול הגזים וכן הלאה. ברגע שהמפעל יעבוד, אני מצפה שנציגי חברות מהעולם יבואו לבחון איתנו את הטכנולוגיות שלהם".
אם השם אליס מילר נשמע מוכר – זה לא במקרה. זו אותה אליס מילר שהגישה ב-1995 את העתירה המפורסמת לבג"צ, שדרשה מצה"ל לפתוח את קורס הטיס גם לנשים. הפסיקה בעתירתה סללה את הדרך לנשים רבות להיות טייסות ונווטות בחיל האוויר. מילר עצמה, אף שלא התקבלה לקורס, שירתה כקצינה בחיל האוויר, מחזיקה ברישיון טיס אזרחי, ובעלת תארים אקדמיים בהנדסת אווירונאוטיקה וחלל ובמינהל עסקים. היא הספיקה מאז להתגורר לסירוגין בישראל ובהודו, ולצבור לא מעט ניסיון הנדסי בפרויקטים ארציים לגמרי לפני שהצטרפה להליוס. "הסיבה שהגשתי את הבג"צ במקור הייתה שרציתי להיות אסטרונאוטית, והדרישה הייתה אלף שעות טיסה במטוסי קרב", מספרת מילר. "אני עדיין רוצה לטוס לחלל, אבל היום כבר אצטרך לשקול את זה. אני אוהבת את החיים כאן, יש לי משפחה, ותמיד יש סיכון לא לחזור. אם תגיע הצעה – אצטרך לחשוב עליה".
בין אם היא עצמה תזכה לדרוך על הירח ובין אם לא – מילר משוכנעת שהמפעל של הליוס אכן יקום שם. "רוב החברות שעוסקות בנושא הזה הולכות בכיוון של הפקת חמצן מקרח [פירוק המים לחמצן ומימן באמצעות זרם חשמלי – א.נ]. הרבה יותר קל לייצר חמצן ממים מאשר לייצר אותו מרגולית, אבל אנו מאמינים שזו הטכנולוגיה העתידית. לא יודעים בדיוק כמה קרח יש על הירח, והיכן, בעוד רגולית יש המון וקל יחסית לאסוף אותו. התהליך שלנו גם יותר חסכוני, משום שרוב האנרגיה דרושה לחימום, ולא לייצור חשמל. כך שזו לא שאלה בכלל. אין שום אפשרות שתהיה תעשיית חלל משמעותית בלי לייצר חמצן על הירח, אלא אם כן יעברו לשיטת הנעה שונה לגמרי של חלליות, כמו הנעה גרעינית".
הג'וק של החלל אינו מרפה, וגם החלום לטוס לשם. מימין: יונתן גייפמן, אלירן חמו ואליס מילר | צילומים: חיה גולד, הליוס
חלל תחרותי
"מכל הטכנולוגיות שמפתחים כיום כדי לייצר חומרים נחוצים ותשתיות מחומרי גלם מקומיים מחוץ לכדור הארץ, חמצן נחשב למוצר ה-ISRU המעניין ביותר והפקתו נחשבת לקרובה ביותר ליישום, מבחינת היתכנות טכנולוגית, צרכי המשימות וקיימות כלכלית", אומר ד"ר אדווניט מקאיה (Makaya), מהנדס ייצור מתקדם במחלקת ההנדסה של מרכז המחקר והטכנולוגיה של סוכנות החלל האירופית (ESTEC). "חמצן מהפקה מקומית צפוי לשמש בעיקר דלק לטילים, כדי להבטיח נחיתות על הירח והמראות מפניו, ובהמשך גם שיגורים למאדים מפני הירח. לכן, בהקשר של פעילות ארוכת טווח על פני הירח, ייצור חמצן צפוי להיות גם מרכיב חשוב בפעילות של חברות מסחריות. שימושים נוספים לחמצן מקומי יוכלו להיות בתאי דלק [שבהם אפשר לייצר חשמל ומים מהתגובה בין חמצן ומימן – א"נ], ובמידה פחותה גם לתמיכת חיים ישירה".
לפוטנציאל הרב של ייצור חמצן על הירח – גם הכלכלי – מודעים עוד גופים רבים, מסוכנויות חלל, דרך מעבדות מחקר אקדמיות ועד חברות מסחריות. "קשה לנקוב במספר מדויק של צוותי מחקר שעוסקים בנושא כי זהו תחום מאוד דינאמי, עם הרבה שחקנים בשלבים שונים של פיתוח מוצרים", הסביר מקאיה בראיון בדואר אלקטרוני. "כמה סוכנויות חלל עוסקות בדרכים להפיק חמצן ממשאבים מקומיים, בהם הסוכנות האירופית וכמה מהסוכנויות החברות בה, כמו אלה של צרפת, גרמניה, איטליה, בריטניה ולוקסמבורג, סוכנות החלל של ארצות הברית, ואולי גם אלה של יפן ושל סין. הסוכנויות האלה מלוות ותומכות בפרויקטים אקדמיים ובחברות מסחריות שעוסקות בנושא, כל אחת במדינתה. עדות טובה לעיסוק הנרחב בתחום היא ההשתתפות הגדלה והולכת של נציגים מיותר אזורים גיאוגרפיים ומיותר תחומים בוועידות העוסקות ב-ISRU, כמו שבוע משאבי החלל בלוקסמבורג, שמארגנת סוכנות החלל האירופית".
התחרות על פיתוח טכנולוגיות תספק מגוון אפשרויות לסביבה העתידית על הירח. אדווניט מקאיה | צילום: ESA
בשנים האחרונות יותר ויותר מחקרים מצביעים על ראיות לקיומם של מים קפואים באזורים מסוימים בקוטב הדרומי של הירח, וזו גם הסיבה העיקרית שנאס"א מתכננת להנחית שם בני אדם במסגרת תוכנית ארטמיס. חלק גדול מהחברות בתחום אכן בוחנות טכנולוגיות יעילות להפיק מהמים חמצן, לצד מימן שגם לו יש שימושים פוטנציאליים, אך להליוס יש מתחרים רבים גם בתחום הפקת החמצן מהרגולית. "באירופה רוב ההתקדמות שדווח עליה היא בשימוש ברגולית כמקור לחמצן, אם כי לגופים האירופים יש גם יכולות טובות בתחום הכרייה, גם של קרח, שתהיה צעד חשוב בכל ניצול עתידי של משאבים", אומר מקאיה. "בארצות הברית המאמצים כנראה מחולקים בצורה מאוזנת יותר, עם יתרון לפיתוחים העושים שימוש במים קפואים". לחברה האמריקאית לוקהיד מרטין, המתפתחת כלי תעופה, יש כנראה גם מיזם לפיתוח טכנולוגיות בתחום, אך בחברה סירבו להתראיין או להשיב על שאלותינו בנושא. חברה אחרת שעוסקת בתחום היא בלו אוריג'ין, החברה של ג'ף בזוס, שצוות שלה דיווח לאחרונה כי הצליח לייצר לוח סולרי זעיר ממתכות שהופקו מסימולנט של אדמת ירח.
גם בסוכנות החלל האירופית מפתחים שיטות להפקת חמצן מאדמת הירח, והם מתמקדים, הסביר מקאיה, בשיטה של העברת זרם חשמלי בתוך מיכל של תמיסות מלח שבו נמצא הרגולית. החברה הבריטית תאלס אלניה ניצחה בתחרות על הזכות לפתח מכשיר שיעשה זאת על הירח, כשהיעד שלה הוא אבטיפוס שיפיק 100-50 גרם של חמצן מאדמת הירח בעזרת אנרגיית השמש. "לכל שיטה יש יתרונות וחסרונות שלה", הדגיש מקאיה. "השיטה הזאת דורשת להביא לירח את המלחים, בעוד שיטות התכה של הרגולית, כמו זו של הליוס, דורשות טמפרטורות גבוהות מאוד. זה דבר טוב ששחקנים שונים מנסים לפתח טכנולוגיות שונות. זה מרחיב את הידע הקולקטיבי בהתמודדות עם האתגרים, ויספק מגוון אפשרויות לסביבה העתידית על הירח".
האתגר הגדול הוא כמובן ההעברה של טכנולוגיות כאלה מהדגמות על כדור הארץ למימוש על פני הירח. זה דורש לרוב מיזעור של המערכות, התאמתן למקורות האנרגיה המוגבלים של הנחתות, בנייתן בצורה עמידה לסביבה העוינת של הירח והמסע אליו, וכמובן – תקציבים מתאימים לשיגורן לירח. חברה כמו הליוס, המקדמת את הטכנולוגיה שלה בשני המתווים במקביל – הארצי והירחי – ומתכננת הדגמות היתכנות של הטכנולוגיה ב-2025, ניצבת בעמדה טובה להקדים את כל האחרות. "להליוס יש סיכוי לבצע את ההדגמה הראשונה של הפקחת חמצן על פני הירח", אמר מקאיה.
המכשול העיקרי בדרך לפעילות שוקקת על הירח, שמרכזה הפקת חמצן מקומית, הוא – לדברי מקאיה – הנחישות של מקבלי ההחלטות. "יכולת בת-קיימא להפקת חמצן על הירח קשורה למחויבות לקיים שם פעילות ארוכת טווח. הפיתוחים הטכנולוגיים שדרושים לכך – וגם המימון – יגיעו רק כשתתקבל החלטה על פעילות כזו, וזה כולל החלטות פוליטיות מצד שחקנים מוסדיים כמו סוכנויות חלל לאומיות ובינלאומיות, והחלטות כלכליות של שחקנים במגזר הפרטי. לפוטנציאל הכלכלי של פעילות כזו עשוי להיות משקל מכריע בקבלת ההחלטות".
מה שדרוש כדי להפוך את החזון למציאות הוא קבלת החלטה על הביצוע והמימון. הדמיה של תחנת מחקר על הירח | איור: ESA /Pierre Carril
אל מאדים ומעבר לו
מבחינה מעשית, נראה שהתוכניות להרחבת הפעילות האנושית על הירח כבר עברו את נקודת האל-חזור. תוכנית ארטמיס של נאס"א, הכוללת בשלב הבא גם תחנת חלל במסלול סביב הירח ואת רכב הנחיתה של ספייס אקס על בסיס הסטארשיפ, כבר מושכת לשם עוד ועוד חברות, ומקדמת פיתוח של טכנולוגיות נוספות, מבנייה מחומרים מקומיים ועד הפקת אנרגיה גרעינית על הירח. ככל שהפעילות הזו תתקדם, בעיקר לאחר נחיתת בני אדם שם, יצטרפו מן הסתם עוד ועוד גופים לשוק, מה שגם יביא להפחתת עלויות השיגור, וינגיש עוד את הירח.
ואולם, מבחינת חלק גדול מאוד מהשחקנים בשוק, פעילות על הירח היא רק שלב של בדיקת טכנולוגיות לקראת פעילות על מאדים. בסיס מאויש על מאדים יצטרך להיות עצמאי ובר-קיימא הרבה יותר מאשר על הירח, בגלל ההבדלים העצומים במרחק. הירח נמצא במרחק של כשלושה ימי טיסה מאיתנו, ובמקרים דחופים אפשר להחזיר משם אנשים במצוקה, או לשלוח אספקה דחופה. טיסה למאדים, לעומת זאת, נמשכת כתשעה חודשים בטכנולוגיות הקיימות, וגם זה רק בחלונות שיגור שנפתחים פחות מפעם בשנתיים.
במצב כזה, כשאספקה מכדור הארץ אפשר להזמין רק חודשים – ואפילו שנים – מראש, יהיה משקל רב הרבה יותר ליכולת של האנשים שם לייצר בעצמם את מה שהם צריכים מחומרים מקומיים. דווקא חמצן – מוצר הדגל של הליוס – אפשר להפיק על מאדים יותר בקלות ממקורות אחרים, בראשם האטמוספרה, כפי שהדגים מכשיר של רכב המאדים פרסבירנס. "התוצר הנלווה לתהליכים האלקטרוכימיים, כמו אלה שמפתחות הליוס וסוכנות החלל האירופית, הוא הפקת המתכות מהרגולית", מציין מקאיה. "המתכות האלה יכולות לשמש בייצור ותחזוקה של מכשירים ותשתיות הן על הירח, הן על מאדים".
על מאדים אפשר להפיק חמצן ממקורות אחרים, אבל המתכות יכולות להיות שימושיות מאוד. הדמיה של מושבה עם נמל חלל וטילי סטארשיפ על מאדים | מקור: SpaceX
לייצור המתכות בחלל, מציין גייפמן, עשוי להיות שוק מפתיע נוסף – כדור הארץ. "אחת המטרות שלנו היא לדאוג שלילדים ולנינים שלנו, וגם לצאצאים שלהם, יהיה עתיד בר-קיימא, והפתרון הוא להביא חומרי גלם מהחלל. בטכנולוגיה הנוכחית זה לא משתלם, אבל בעתיד זה יהיה כלכלי. יש יסודות שהולכים ואוזלים, ויש מתכות – כמו נחושת, שבהן כבר כיום הביקוש עולה על ההיצע. בעתיד אולי אפילו נוכל לבנות בחלל את החלליות שיביאו את המתכות האלה לכדור הארץ".
מבחינת גייפמן, החברה הקטנה מצור יגאל תהיה שחקן חשוב בשוק העולמי והבין-עולמי הזה. "אני תמיד אומר למשקיעים שאנחנו לא פה בשביל למכור פטנטים או לעשות אקזיט מהיר, אלא כאן כדי להישאר. העשייה שלנו על כדור הארץ תשנה את תעשיית המתכות ותביא להפחתה ניכרת בצריכת האנרגיה ובמקביל נהיה חברה של דלק ושל חומרי גלם שתייצר חמצן, מתכות, סיליקון, חומרים הדרושים לייצור ואגירה של אנרגיה ותשתיות נוספות".
מנקודת מבטו של היזם, הירח הוא רק ההתחלה, אבל מאדים אינו הסוף. "אנחנו רואים את עצמנו על הירח ועל מאדים בשני העשורים הקרובים, אבל חושבים על קליסטו וגנימדס [שניים מהירחים הגדולים של צדק – א"נ], ועל כל מקום שהאנושות ויצר הסקרנות שלה יקחו אותנו אליו. זו גם הסיבה שקראנו לחברה הליוס, שזה שמש ביוונית. בסופו של דבר הפרויקט הזה הוא בסדר גודל של מערכת השמש".
