מושבת חלל

המחשה אומנותית מאת דון דייביס של מושבת חלל.

מושבת חלל היא התיישבות אנושית המוקמת מחוץ לכדור הארץ; על כוכב לכת או בחלל עצמו. הרעיון למושבות חלל קיים כבר שנים רבות במדע הבדיוני, וחוקרים רבים בחנו רעיונות בנושא, אך היום לא קיימת מושבת חלל (אם כי קיימת תחנת החלל הבינלאומית).

המטרה העיקרית של מושבות חלל היא לפתור את בעיית גידול האוכלוסייה בכדור הארץ בעתיד הרחוק, אך בעתיד הקרוב מושבות חלל, אם יוקמו, ישמשו כנראה בעיקר למחקר החלל וכתחנות ביניים בדרך למקומות רחוקים יותר.

תכנון מושבת חלל

כיום יש מספר דגמים למושבת חלל. כל דגם ממשי נדרש לענות על הדרישות הבאות:

• אספקת תנאים מתאימים לחיים; שמירה על לחץ אוויר בסביבות הלחץ האטמוספירי ועל הרכב אוויר הניתן לנשימה, שמירה על טמפרטורה בגבולות המאפשרים חיים, אספקת מזון ומים, הגנה מפני קרינה, ייצור אנרגיה ובחלק מהדגמים גם כבידה מלאכותית.
• מציאת מיקום מתאים.
• דרכי תחבורה למושבה.
• דרכי תקשורת.

התכנון צריך להתחשב גם בכך שבניית מושבת חלל עצמה היא תהליך מורכב ויקר.

חומרים

כדי לבנות מושבות בחלל (ולא על כוכבי לכת או על ירחים), יש צורך בכמות גדולה מאד של חומרי בנייה. האפשרות לשגר את החומרים האלו מכדור הארץ היא לא מעשית, כתוצאה מכמות החומרים ומהמחיר הגדול. עלו הצעות להפיק חומרים מהירח, אסטרואידים ושביטים ליד כדור הארץ לצורך בניית מושבה במסלול סביב כדור הארץ, או מכוכב הלכת עצמו עליו התחנה נבנית.

אנרגיה

מושבות החלל יזדקקו למקורות אנרגיה קבועים לצורך תפקודן. מקורה של אנרגיה זו לא יוכל להיות כדור הארץ, שכן מקורות אנרגיה על כדור הארץ הם ברובם מתכלים, והוא לא יוכל לספק מספיק אנרגיה למושבות רבות בחלל. אפשרות אחת להפקת אנרגיה היא בשמש: בחלל אין לילות, עננים או אטמוספירה, ולכן האנרגיה הסולארית שניתן להפיק מהשמש היא גדולה הרבה יותר מאשר בכדור הארץ. אנרגיה נוספת אשר ניתן יהיה להפיק בחלל היא אנרגיה גרעינית. בשני המקרים יהיה צורך במקומות גדולים בהם תופק האנרגיה, שכן הפקת האנרגיה בדרכים אלו תייצר כמויות גדולות מאד של חום.

גישה לחלל

הבאת מושבות חלל – או חומרים לבניית מושבות חלל – למסלול הקפה סביב כדור הארץ או גוף אחר, מכדור הארץ, על ידי שימוש באמצעים של היום תהיה מאד יקרה, וגם תזיק לאטמוספירה עקב אלפי, או אפילו מיליוני, השיגורים לחלל. יהיה צורך לפתח אמצעים אחרים לשיגור מכדור הארץ, אשר יהיו זולים יותר ופחות מזיקים לאטמוספירה. אפשרות אחרת לפרויקט שהוצעה היא בניית מעלית חלל, אשר תהיה מסוגלת להעביר כמויות גדולות של חומרים למסלול סביב כדור הארץ ללא שימוש בהנעה רקטית. בנוסף, ניתן יהיה להשתמש במשאבים מהירח, או מגופים אחרים הקרובים לכדור הארץ, כדי להביא כמויות גדולות של חומרים למסלולם, תוך שימוש במשאבי הגוף להנעה.

תקשורת

יש צורך בתקשורת בין מושבות החלל לבין כדור הארץ, ובין מושבות החלל לעצמן. אפשרות אחת, אם המושבות קרובות לכדור הארץ, היא להעביר מידע דרך הלוויינים שמקיפים את כדור הארץ. אך אם המושבות רחוקות יותר מכדור הארץ (במסלול סביב השמש, לדוגמה), יהיה קושי בהעברת מידע. הזמן שייקח למידע להגיע לכדור הארץ ינוע בין 7 ל – 44 דקות, דבר אשר יהפוך תקשורת מיידית לבלתי אפשרית. אפשרויות תקשורת אחרות, כמו דואר אלקטרוני, עדיין יהיו אפשריות.

תמיכה בחיים

מושבות החלל יהיו צריכות לכלול מערכות המאפשרות תנאי חיים כמו בכדור הארץ: אספקת אוויר, מים, מזון, אור, חשמל, כבידה, וטמפרטורות נוחות. לצורך כך, תהיה במושבת החלל מערכת אקולוגית סגורה אשר תקיים את כל התנאים הללו (מלבד כבידה מלאכותית), ויהיה צורך למחזר מים, מזון וחמצן. אפשר גם לגדל צמחים בתוך מושבת החלל על מנת להפיק חמצן. הפחמן הדו־חמצני שנפלט על ידי יושבי תחנת החלל יזין את הצמחים, והצמחים יפלטו חמצן. הטכנולוגיה הקרובה ביותר הקיימת היום היא של צוללות גרעיניות, אשר מאפשרות לצוות לשהות מתחת פני המים במשך חודשים.

הגנה מקרינה

בחלל נמצאות כמויות גדולות מאד של קרינה, אשר יפגעו במתיישבים במושבות החלל, אם לא תהיה להם הגנה קבועה. בכדור הארץ, האטמוספירה מספקת את ההגנה מפני הקרינה, אך במושבות חלל יהיה צורך בכמות גדולה מספיק של חומר אשר תחסום את הקרינה. לא תהיה בעיה להפיק כמות גדולה זו משאריות של אסטרואידים אשר שימשו כמקור לחומרים אחרים, אך יהיה קושי גדול בתמרון המושבות אם מסתן תהיה כל־כך גדולה.
לפחות בנוגע להתיישבות על מאדים, מוצע פתרון של מחסה מלאכותי בסגנון איגלו לצורך הגנה זו.

כבידה מלאכותית

ערך מורחב – כבידה מלאכותית

במושבות החלל יהיה צורך ליצור כבידה מלאכותית הדומה לזו שעל־פני כדור הארץ. ישנן מספר אפשרויות לעשות זאת, אך האפשרות הקלה ביותר לביצוע היא על ידי בניית מושבת חלל אשר תסתובב סביב עצמה, ואשר תושביה יחיו על צדה הפנימי של המעטפת שלה, כמו גליל, טורוס או כדור. הסיבוב יפעיל כוח מדומה (המכונה "כוח צנטריפוגלי") על כל העצמים שימצאו בחלק הפנימי של המעטפת, וכתוצאה מכך תיווצר אשליה של כבידה. צורה זו של כבידה מלאכותית עשויה לגרום למספר בעיות:

• הסיבוב של המושבה, אם הוא יהיה מהיר מדי, יגרום לסחרחורת ולבחילה למתיישבים, ולא ידוע אם יהיה ניתן להתרגל אליו כעבור כמה זמן.
• כתוצאה מהסיבוב, הכבידה המלאכותית שנוצרת היא לא קבועה בכל הגבהים, אלא פרופורציונלית למרחק הנקודה ממרכז הסיבוב. כך, אם רדיוס הסיבוב אינו גדול מספיק, יהיו הבדלים משמעותיים בכוח המופעל על מקומות שונים בגוף, ולכן התנועה תהיה שונה מאד מתנועה על כדור הארץ.

שתי הנוסחאות הבאות מתארות את הקשר בין הכבידה ביחס לכדור הארץ (g; ערך של 1, לדוגמה, מראה שהכבידה המלאכותית שוות ערך לכבידה על כדור הארץ), רדיוס הסיבוב במטרים (R), ומספר הסיבובים סביב עצמה שתעשה המושבה בדקה (rpm):

$g={\frac {R({\frac {\pi \times rpm}{30}})^{2}}{9.81}}$ $R={\frac {9.81g}{({\frac {\pi \times rpm}{30}})^{2}}}$

כך, לדוגמה, אם מעוניינים בכבידה של 1g וסיבוב אחד כל דקה (כדי למנוע סחרחורות ובחילות), רדיוס הסיבוב צריך להיות בערך 890 מטרים.

סיבות להקמת מושבת חלל

התועלת שבהקמת מושבת חלל היא בעיקר במניעת צפיפות ודלדול משאבים בכדור הארץ, אך יש לרעיון זה כמה יתרונות נוספים:

• באמצעות מושבות חלל ניתן לספק תמיכה למחקר במקומות רחוקים יותר.
• ניצול תנאים שאינם קיימים בכדור הארץ לצרכים תעשייתיים.
• תיירות חלל.
• הישרדות - בשלב מסוים (אם כי רחוק מאוד) על פי דרך הטבע כדור הארץ לא יוכל יותר לשמש לקיום חיים. במצב שכזה יהיה צורך לעבור למקום אחר להבטחת המשך קיומו של המין האנושי.
• הקלת צפיפות האוכלוסין על כדור הארץ.
• מציאת משאבים שלא קיימים או שקיימים בכדור הארץ כגון הליום־3 הקיים על הירח ואולי משאבים קיימים כמו ברזל וזהב ואו משאבים שקיימים בכמות קטנה כמו פלטינה כדי לפתור בעיות משאבים על הכוכב
• לצורך מסע בין־כוכבי, במהלכו נחוצה אספקה או תחלופת צוות.

מיקום מושבת חלל

יש כמה מיקומים אפשריים למושבת חלל:

• על כוכב לכת, על אסטרואיד או על ירח.
• בחלל עצמו, כמושבת חלל ניידת או נייחת.

ישנם הטוענים כי מושבות החלל הראשונות צריכות להיות מבנים אשר יהיו במסלול קרוב לכדור הארץ, ולא מושבות על כוכבי לכת. במקרה זה, ישנם מספר מיקומים אפשריים למושבות החלל.

מסלול הקפה סביב כדור הארץ

אחת האפשרויות למיקום של מושבות חלל היא במסלול הקפה סביב כדור הארץ, דבר אשר יאפשר קרבה גדולה לכדור הארץ ותקשורת מהירה. במסלול סביב כדור הארץ יש אור שמש (בו ניתן להשתמש להפקת אנרגיה) כל הזמן, בעוד שבכוכבי הלכת, אור השמש נחסם לפחות חצי מהזמן. בנוסף, בתנאי חוסר כבידה יהיה ניתן לבנות את מושבות החלל בקלות גדולה הרבה יותר, וניתן יהיה לשלוט בכמות הכבידה (המלאכותית).

החיסרון היחיד

חמש נקודות לגראנז' שבין השמש לכדור הארץ

במסלול סביב כדור הארץ הוא מחסור בחומרים. את החומרים ניתן להביא מכדור הארץ (אך הדבר יקר), או שניתן להביא את החומרים מאסטרואידים ושביטים קרובים לכדור הארץ, אשר מכילים את רוב החומרים הנחוצים.

נקודות לגראנז'

נקודות לגראנז' הן חמש נקודות, המתייחסות לשני גופים גדולים המפעילים כבידה, ובהן ניתן למקם גוף קטן מאד ביחס לשני הגופים, כך שהגוף הקטן יישאר במקומו ביחס לשני הגופים האחרים. כך, ניתן למקם מושבות חלל בחמש נקודות לגראנז' שבין כדור הארץ לירח. לנקודות אלו ייקחו ימים אחדים להגיע עם הטכנולוגיה הנוכחית, ואור השמש יהיה זמין להן כמעט כל הזמן.

ניתן גם יהיה למקם את מושבות החלל בנקודות לגראנז' שבין השמש לכדור הארץ, אך רק L1 ו־L2 יהיו בטווח של ימים מכדור הארץ; לשאר הנקודות ייקחו מספר חודשים להגיע בטכנולוגיה הנוכחית. בנקודות אלו אור השמש יהיה זמין כל הזמן. אולם, המושבות בנקודות L1 – L3 ידרשו תמרונים מתמידים לשמירה על מסלולן, ובנקודות L4 ו־L5 נוטה להצטבר אבק, ולכן נקודות אלה פחות מתאימות למקום למושבות חלל משחשבו בהתחלה.

ראו גם

• הארצה
• מושבת ירח
• גלילו של אוניל
• טורוס סטנפורד
• מסע בין־כוכבי

לקריאה נוספת

• א.ת. הפנהיימר, מושבות בחלל, כתר, 1977.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מושבת חלל בוויקישיתוף

• Orbital Space Settlements באתר נאס"א
• HobbySpace-Life in Space