ביום שישי הקרוב תשוגר החללית הישראלית בראשית לירח, בדרך היא תצטרך לעבור מסע ארוך של 50 ימים בחלל. קצת מוזר לחשוב על זה, אבל החלל לא כל כך רחוק מאיתנו. באופן רשמי, גובה 100 ק"מ זה כבר בחלל. יש מקומות רחוקים יותר על פני כדור הארץ שאליהם אנחנו מגיעים לעיתים תכופות בלי לחשוב יותר מדי. ההבדל הוא שהחלל נמצא למעלה, ולכן כדי להגיע לשם צריך להתנגד לכוח המשיכה של כדור הארץ, ובפועל למשקל שלנו.

מאחר ואין שום גוף מוצק כמו סולם, חבל או הר שמגיע עד החלל ועליו אפשר לטפס, אנחנו נאלצים לזנק לשמיים על גבי טילים. טילים משתמשים במנועים רקטיים ששורפים דלק ומאיצים את גזי הפליטה לאחור וכך נוסקים אל השמיים. השיטה הזאת לא הופכת את האתגר לפשוט, בעיקר כי הטיל צריך לשאת את כל הדלק שלו במהלך טיסתו. לדלק יש גם כן משקל, ולכן צריך מנועים חזקים והרבה מאד דלק כדי לשאת את המטען שרוצים להביא לחלל, אבל גם את גוף הטיל ואת כמות הדלק האדירה. התוצאה היא שהמטען עצמו הוא רק אחוזים בודדים יחסית לסך המשקל של הטיל.
 

זה עוד לא הכל. מטען שפשוט יגיע לחלל יפול ישר חזרה למטה. כדי להשאיר אותו בחלל צריך להכניס אותו למסלול סביב כדור הארץ, כלומר להאיץ אותו למהירות של 28,000 קמ"ש! כדי להאיץ למהירות כל כך גבוהה צריך הרבה יותר דלק ממה שנדרש כדי להגיע "רק" לגובה החלל.
 

אבל להגיע למסלול בחלל זו רק ההתחלה! הרי החללית שלנו צריכה לבצע משימה כלשהי, ולכן היא צריכה להיות קשוחה מספיק על מנת לשרוד את טלטלות השיגור, ועמידה מספיק כדי להישאר פעילה בסביבת החלל העויינת. בחלל צריך להתמודד עם לחץ אפסי שגורם לחומרים (אפילו מוצקים) להתנדף ולאבד חומר, ולצירים ומנגנונים נעים אחרים להידבק ולהיתקע. הטמפרטורה של עצמים חשופים לחלל עולה במהירות בצד שחשוף לשמש, וצונחת בצד שפונה לחלל, במידה שרוב המכשירים היומיומיים לא היו עומדים בה. הקרינה בחלל גורמת לנזקים והפרעות במכשירים אלקטרוניים, ואם נשארים במסלול נמוך, אז גם שולי האטמוספירה שלנו גורמת לבלאי והתנוונות של כל מה שהיא פוגעת בו. תוסיפו לזה את הסיכוי לסופות שמש, פגיעות מיקרו-מטאורידים ופסולת חלל, ושטפי חלקיקים מחגורות הקרינה של כדור הארץ, ותתחילו לקבל מושג על האתגר העצום שבלתכנן מכשיר שיפעל לאורך זמן בחלל.

צוות spaceil והתעשייה האווירית ליד הדגם של החללית. צילום: אלירן אביטל

 

אם מדובר בחללית כמו בראשית שלנו שאינה נשארת במסלול סביב כדור הארץ, אלא טסה לגוף שמימי אחר, כמו למשל הירח, אז נדרשות יכולות מתקדמות הרבה יותר כדי לחשב את המפגש בין שני הגופים, החללית והירח. כמו החללית שחייבת להיות בתנועה סביב כדור הארץ על מנת להישאר במסלול, כך גם הירח נע במהירות רבה שמקנה לו את המסלול סביב כדור הארץ. על החללית להתקרב אליו ולהשוות מהירויות כדי להישאר בסביבתו. בגלל שגם לירח כוח משיכה משמעותי, נדרש דיוק רב בחישוב גודל וכיוון המהירות שבה מתקרבים לירח. שגיאה בחישוב (או בביצוע) עלולה לגרום לפיספוס הירח, להתרסקות, או אפילו לכניסה למסלול סביב השמש, שממנו לא סביר להצליח לחזור.
 

זה עוד לא הכל! כדי להפיק תועלת מלווין או חללית, צריך להקים מערך קרקעי שלם, שכולל תחנת שליטה קרקעית, מערכת לפיענוח המידע שמגיע מהלווין ולשידור פקודות, במערכת לחיזוי המסלול של הלווין, ואם זה לווין מתמרן אז גם לתכנון התמרונים שלו. בנוסף גם צריך להקים או לשכור אנטנות קרקעיות שמסוגלות לעקוב אחרי הלווין. למשימות מעבר למסלול כדור הארץ נדרשות אנטנות במקומות שונים בעולם, כי עקב סחרור כדור הארץ, אנטנה יחידה לא תוכל להיות בקו-ראייה ישיר לחללית באופן קבוע. נוסף על כך, כדי לשדר ולקלוט מידע מחללית שמרחיקה עד הירח ומעבר לו, יש צורך באנטנות צלחת בעלות קוטר גדול במיוחד. אנטנות 30 מטר ואף 70 מטר משמשות את נאס"א, למשל, לשליטה בגשושיות המחקר שלה בחלל העמוק. אך אנטנות אלה יקרות מאד לשימוש, והן גם "עסוקות" במשימות הרבות הקיימות היום.
 

המרחק הוא לא רק בעיה של תקשורת, אלא גם של אורך חיי המשימה. מכשירים ומכונות קרקעיים נשלחים לתיקון ופעולות תחזוקה מדי פעם, ואת זה כמעט ולא ניתן לבצע בחלל. לכן על מערכות חלל להיות ברמת אמינות יוצאת דופן, ומרבית הגשושיות מצויידות במערכות חליפיות לצורך גיבוי ויתירות, כדי שמטרות המשימה יושגו גם אם ארעו תקלות במהלך חיי המשימה.
 

נוסף על הקשיים שתוארו, ישנו גם אתגר המסה. ככל שהחללית יותר מסיבית, כך יידרש יותר דלק על מנת להניע אותה, וכמו בטילים, גם החללית סוחבת את כל הדלק שתצטרך למשך כל משימתה. לכן משתדלים לצמצם עד כמה שניתן את מסת החללית, ולחסוך בכמויות של כל דבר בעל מסה. שזה הכל בעצם: כמות הדלק שבמיכלי החללית הוא רק קצת יותר ממה שצריך, ההגנה של המכשירים האלקטרוניים מפני הקרינה היא בדיוק בעובי שצריך למשך השהות הנדרש, שטח התאים הסולריים שמפיקים חשמל מאור השמש מתוכנן רק לקצת מעבר למה שנדרש לאחר שהתאים יתבלו במהלך המשימה וכן הלאה. מרווחי הביטחון שנלקחים בתכנון הם צרים בהרבה ממה שמקובל במערכות קרקעיות.
 

המשימה שלנו כוללת נחיתה, לכן כל הסיפור הופך למורכב הרבה יותר. את כל המהירות של החללית שטרחנו להשיג יש לבטל ולהגיע לפני הקרקע במהירות אפס, אחרת נתרסק. זאת בנוסף לכוח המשיכה של הגוף עליו מנסים לנחות, שמאיץ את הנחתת לכיוון הקרקע וצריך להילחם בו כדי לא להתרסק. במשימה של SpaceIL בשיתוף התעשייה האווירית, חלק עצום מהדלק שבחללית משמש רק עבור הנחיתה עצמה. חוץ מזה, נדרשת מערכת לספיגת אנרגיית הפגיעה בקרקע, כדי שזו לא תזעזע את מערכות הנחתת ותוציא אותן מכלל שימוש. לכן מותקנות על הנחתת רגלי נחיתה עם בולמי זעזועים מתקדמים.
 

כל הקשיים הללו מוכרים כבר עשרות שנים, ופותחו עבורם פתרונות מגוונים שמאפשרים לבצע משימות שונות בחלל, בין אם במסלול סביב כדור הארץ ובין אם בחלל העמוק. עד כה הפתרונות הללו היו גם יקרים למדי ולכן החלל נחשב לקשה במיוחד להשגה. אבל בשנים האחרונות מורגשת מגמה של שיפור, במיוחד כתוצאה מביקוש אדיר ללווינים במסלול. המחירים יורדים וכיום כבר ישנם לוויינים רבים השייכים לחברות פרטיות. אנחנו מקווים להוכיח שגם משימות פורצות דרך מחוץ למסלול כדור הארץ ניתנות לביצוע על ידי גופים פרטיים, כחלק ממגמה זו.

הכותב הוא מהנדס מערכת בכיר, SpaceIL