יום אחד, אולי בימי חיינו ואולי מאוחר יותר, בני אדם ינחתו על מאדים. בהנחה שבעתיד הנראה לעין לא תימצא טכנולוגיה פורצת דרך שתאפשר טיסת חלל מהירה במיוחד, ושלא נגלה דרך לכופף את חוקי הפיזיקה, הם יגיעו לשם אחרי טיסה של כמה חודשים בחלל העמוק. המבקרים מכדור הארץ יגורו ויעבדו בכוכב לכת שהכבידה שלו היא כ-40 אחוז בלבד מזו של הארץ, ואם יחזרו, גם המסע הביתה יימשך חודשים ארוכים.
המשימה המאתגרת הזאת מעוררת שאלות כבדות משקל. איך גוף האדם מסוגל להתמודד עם שהות כה ממושכת בתנאי מיקרו-כבידה או כבידה חלשה? אילו מערכות בגופנו נפגעות ואיך אפשר לצמצם את הנזק? איך אפשר לייצר בחלל אוויר לנשימה, מים ומזון, כדי לאפשר משימות ארוכות כל כך? איך מגינים על אנשי הצוות ועל מערכות החללית מנזקי סביבת החלל העוינת - הכוללת קרינה מסוכנת, מטאוריטים, טמפרטורות קיצוניות ועוד? וגם איך מתמודדים בני אדם עם בידוד ממושך מרוב סביבתם, ומצליחים לתפקד ולקיים שגרת חיים בסביבה קשה, מלחיצה ומסוכנת? ואיך מקיימים תקשורת עם העולם, ומתחזקים מערכות טכנולוגיות מורכבות בתנאים המאתגרים האלה?
חללית של SpaceX בדרך לעגינה בתחנת החלל הבינלאומית
(צילום: נאס"א)
על כל השאלות האלה, ועל עוד רבות אחרות, יצטרכו מתכנני המשימה לתת את הדעת. חלק ניכר מהתשובות נגלה רק בעתיד, אך כבר עתה רבות מהן נכתבות ומתעדכנות ללא הרף בפרויקט החלל הגדול ביותר בתולדות האנושות: תחנת החלל הבינלאומית.
בימים אלה אנו מציינים 25 שנה לאיוש התחנה, שנמשך ברציפות מאז ועד היום. דור שלם בכדור הארץ נולד וגדל בתוך מציאות שבה יש בני אדם בחלל בכל רגע ורגע. ההישג הזה נראה כיום כמעט מובן מאליו, אבל להגשמתו נדרשו הרבה יוזמה, נחישות, צירוף מוצלח של נסיבות בינלאומיות וגם הרבה מאוד כסף.
המבנה הגדול ביותר
תחנת החלל הבינלאומית (International Space Station או בקיצור ISS) היא המבנה הגדול ביותר שהקימו בני אדם מחוץ לכדור הארץ. שטחה החיצוני גדול יותר ממגרש כדורגל, וכולל גם את קולטי השמש הרבים שמספקים לה אנרגיה. קולטי השמש לבדם משתרעים על יותר מאלפיים מטרים רבועים, כלומר למעלה מחמישה מגרשי כדורסל תקניים. קולטי השמש מייצרים כ-735 מגה-ואט בשנה - הספק שיכול לספק את הצריכה השנתית של אלפי בני אדם בכדור הארץ. בתחנה, האנרגיה הזאת מאפשרת את הפעילות התקינה של כל המחשבים, מערכות התקשורת, כמות עצומה של מכשור מדעי, תאורה, מערכות ויסות אקלים, וחשוב מכל – מערכות תמיכת החיים שמגינות על האסטרונאוטים מסכנות החלל החיצון.
הנפח המדוחס של התחנה, כלומר החלל הפנימי שבני אדם יכולים לנשום, לחיות ולעבוד בו בלי חליפות חלל, עומד על יותר מ-900 מטרים מעוקבים: בערך כמו שלוש דירות של ארבעה חדרים. רק כשליש מהנפח הזה מיועד לפעילות השוטפת של האסטרונאוטים, כך שאין הרבה מקום לצוות של שבעה אנשים שמאיישים את התחנה בדרך כלל. אבל בניגוד לדירות רגילות, בתנאי מיקרו-כבידה אפשר לעבוד גם על התקרה והקירות, כך שהחלל המוגבל מנוצל במלואו.
המסה של תחנת החלל היא בערך 450 טונות - גודלה המדויק משתנה בהתאם למספר החלליות שעוגנות בה, לכמות האספקה בחללי האחסון וכמובן למספר אנשי הצוות ששוהים בה. אפשר להשוות את המסה הזאת למשקלם של כ-25 אוטובוסי תיירים בכדור הארץ.
9 צפייה בגלריה
תרשים המבנה של תחנת החלל הבינלאומית. קוד הצבעים מראה איזו שותפה תרמה כל רכיב של התחנה
(מקור: NASA)
בתחילת דרכה של התחנה איישו אותה ברציפות שלושה אנשי צוות בכל פעם, בתחילת הדרך שהו בתחנה למשך ארבעה חודשים בדרך כלל, ובהמשך התארכה התקופה הזאת לכחצי שנה. ב-2009 הוכפל צוות התחנה הקבוע לשישה. בשנת 2020, אחרי שארצות הברית החלה לשגר אנשי צוות לתחנה בחלליות דרגון של חברת ספייס אקס, עם מקום לארבעה נוסעים, גדל מספר האסטרונאוטים הקבוע בתחנה לשבעה.
אף שהצוותים באים בדרך כלל לחצי שנה, חצי מהצוות מתחלף כל שלושה חודשים, משום שבחלליות שמגיעות לתחנה יש מקום רק לשלושה או ארבעה אנשי צוות. השיטה הזאת גם מאפשרת לשמור על רציפות העבודה בתחנה בלי לאבד זמן יקר עקב תקופת ההסתגלות של צוות שלם. במהלך החלפות צוות או במהלך ביקורים קצרים של צוותים אורחים, כמו מעבורות החלל בעבר או אסטרונאוטים פרטיים, מספר אנשי הצוות בתחנה יכול לגדול והגיע כמה פעמים לשיא של 13 דיירים בעת ובעונה אחת.
מאז הקמתה שהו בתחנת החלל כמעט 300 אנשי צוות בסך הכול. חלקם לשהיות קצרות של ימים אחדים, רובם לכמה חודשים, ומיעוטם לשנה ויותר. אסטרונאוטים רבים ביקרו בתחנה יותר מפעם אחת. שיאני השהייה הרצופה הארוכה ביותר הם הקוסמונאוטים הרוסים אולג קונוננקו (Kononenko) וניקולאי צ’וב (Chub) שהשלימו בספטמבר 2024 רצף של 374 ימים בתחנת החלל, שלושה ימים יותר מהשיא שקבע שנה קודם לכן האסטרונאוט האמריקאי פרנק רוביו (Rubio).
9 צפייה בגלריה
לפעמים צפוף שם. אחד עשר בני אדם בתחנת החלל הבינלאומית במהלך חילופי צוותים באוגוסט 2023
(צילום: NASA TV)
קונוננקו מחזיק גם בשיא השהות המצטברת בתחנה - ובחלל בכלל – 1,111 ימים בחמש משימות לתחנת החלל, כלומר יותר משלוש שנים במצטבר. יש לו בכך יתרון של יותר משנה על פני האמריקנית שצברה הכי הרבה ימים בתחנה, פגי ויטסון (Whitson), שפיקדה השנה על המשימה הפרטית הרביעית לתחנת החלל, וצברה בסך הכל 695 ימים בחלל.
חיים בחלל
תחנת החלל מקיפה את כדור הארץ בגובה של כ-400 קילומטר, ובמהלך יממה של כדור הארץ היא משלימה כ-16 הקפות שלו, כלומר 16 מחזורי יום ולילה בתחנה. מכיוון שבני האדם הותאמו במהלך האבולוציה שלהם בכוכב הלכת שלנו ליממה של 24 שעות, הסדר הזה נשמר גם בתחנה, ועל פי החלטה שרירותית החיים בה מתנהלים לפי שעון גריניץ’.
יום העבודה של אנשי הצוות בתחנת החלל מתחיל בהשכמה מוזיקלית באדיבות חדרי הבקרה על הקרקע, עם זמן קצר להתארגנות אישית: צחצוח שיניים עם כמה שפחות מים, ובלי כיור לירוק לתוכו, כי ממילא מה שיורקים לא נופל לכיור בתנאי חוסר כבידה, אלא מרחף.
השירותים הם מערכת ואקום שדורשת מיומנות מסוימת, וגם כאן כל פספוס לא יורד לאסלה, אלא מרחף סביב. גם מקלחת אין בתחנת החלל, והניקוי האישי נעשה עם מגבונים לחים. לאחר מכן יש זמן קצר לארוחת בוקר. את הקפה שותים משקיות שמוסיפים להן מים חמים, והמזון המוצק צריך להיות כזה שלא מתפורר או מתפרק. פירורים מרחפים בתחנה אינם סתם מטרד, אלא סכנה ממשית: הם עלולים לחדור לעיניים, לאוזניים או לדרכי הנשימה, או להיתקע במכשירים ולשבש את פעולתם. בתחנה אין מקרר למזון, ורוב האוכל ארוז ברִיק או מבושל בחימום עם תוספת מים. פירות וירקות טריים הם מצרך נדיר, ומגיעים רק פעם בכמה שבועות בחללית האספקה.
(איך ישנים, מרחפים לשירותים, מצחצחים שיניים ומתרחצים בתנאי מיקרו-כבידה. סיור בתחנת החלל הבינלאומית עם האסטרונאוטית האמריקאית סוניטה ויליאמס)
שגרת העבודה של צוות התחנה מורכבת בעיקר מניסויים מדעיים וממטלות של תחזוקה שוטפת. חוקרים מהאקדמיה ומחברות מסחריות מרחבי העולם יכולים לשלוח ניסויים לתחנת החלל. אפילו תלמידי בתי ספר עושים את זה מדי פעם.
כל ניסוי שנשלח לתחנה צריך לעבור הליך ארוך מאוד של סינון, מיונים, בחינות ואישורים. הניסויים צריכים להתאים לציוד ולתשתיות שיש בתחנה, לעמוד בדרישות בטיחות מחמירות, לתפוס כמה שפחות נפח ולהיות פשוטים לתפעול, משום שזמן העבודה של אסטרונאוט הוא משאב יקר מאוד. וכמובן חשוב מאוד שיהיה בהם גם עניין מדעי ממשי או ערך טכנולוגי.
פעמים רבות בעלי הניסוי נדרשים גם לשאת בעלויות שיגורו לתחנה. אף על פי כן, הביקוש עולה בהרבה על ההיצע, ולוח הזמנים של האסטרונאוטים בתחנה עמוס מאוד וכולל ביצוע ניסויים במגוון עצום של תחומים: מבדיקות רפואיות על עצמם, דרך מגוון עצום של מחקרים בביולוגיה, כימיה, פיזיקה, חומרים וטכנולוגיות, ועד תצפיות אסטרונומיות ומדידות אטמוספריות.
כל איש צוות בתחנה מסתובב עם מעין מחשב לוח אישי, שבו צוות הקרקע מנהל עבורו את סדר היום שלו ומקצה לו זמן למשימות שנקבעו לו. ככל שהתחנה מזדקנת, הצוות הקבוע שלה צריך להקדיש יותר ויותר זמן למשימות תחזוקה: ניקיונות, טיפולים שוטפים במערכות התחנה, בדיקות תקינות, תיקונים, וגם משימות טריוויאליות כמו מילוי נייר טואלט בשירותים או פריקת אספקה מחללית שעגנה בתחנה. לעיתים העבודה דורשת יציאה החוצה בחליפת חלל. "הליכות חלל" כאלה הן משימות מאתגרות, מסוכנות ומתישות, שדורשות הכשרה מיוחדת ואימון רב, אבל גם מספקות כמה שעות של גיוון משגרת העבודה, עם נוף מרהיב וחוויה יחידה במינה.
חלק נוסף בשגרת היום הוא סבב שיחות עם חדרי הבקרה של המדינות השותפות בתחנה: ארצות הברית, רוסיה, האיחוד האירופי, יפן וקנדה. כל אסטרונאוט מוצא זמן משלו לארוחת צהריים קלה, ובמסגרת המטלות השוטפות מוקצות להם גם שעתיים של אימון גופני בכל יום. בתנאי מיקרו-כבידה הגוף מאבד במהירות מסת שריר ועצם, ופעילות גופנית מול התנגדות, כמו רכיבה על אופני כושר או ריצה על הליכון, מצמצמת את הנזק. בשנת 2007 האסטרונאוטית האמריקנית סוניטה ויליאמס (Williams) רצה את מרתון בוסטון על ההליכון בתחנת החלל: היא "זינקה" יחד עם יריית הפתיחה במסצ’וסטס, נהנתה מאוויר ממוזג ונוח בעוד הרצים על הקרקע סבלו מגשם ורוחות, וסיימה 42.1 קילומטרים בתוך קצת יותר מארבע שעות, שבמהלכן התחנה עצמה גמאה יותר ממאה אלף קילומטרים.
9 צפייה בגלריה
אימוני כושר הם חלק מהשגרה בתחנה, כדי לצמצם את אובדן העצם והשריר. אסטרונאוט על אופני הכושר, בצילום שמראה גם את ניצול התקרה והקירות למרחבי עבודה
(צילום: נאס"א)
בתום יום עבודה שנמשך בין 12 ל-16 שעות, האסטרונאוטים והקוסמונאוטים נפגשים יחד במטבח התחנה לארוחת ערב משותפת. לאחר מכן יש להם זמן אישי להתכתבויות או שיחות וידאו, צפייה בסרטים, קריאה ותחביבים אחרים. הם ישנים בדרך כלל בכוכים זעירים דמויי ארון שמשמשים גם חלל אישי עם קורטוב של פרטיות. השינה נעשית בשק שינה, ורוב האסטרונאוטים מעדיפים לקבע אותו לקיר כדי לא לרחף בתחנה ולהיחבט בדברים בזמן השינה. אחרי כשמונה שעות שינה משכימים שוב ליום עבודה חדש.
מעבדה במיקרו-כבידה
תחנת החלל הבינלאומית היא בראש ובראשונה מעבדה מדעית. התחנה אינה נמצאת במצב של חוסר כבידה: כמו כל עצם אחר במסלול סביב כדור הארץ היא מושפעת מאוד מהכבידה שלו. למעשה היא נמצאת במצב של נפילה חופשית: כלומר היא צונחת לעבר כדור הארץ, אבל בגלל המהירות האופקית הגבוהה שלה, כ-27 אלף קילומטרים בשעה, היא ממשיכה להקיף אותו. זה יוצר בתחנה תחושה של חוסר כבידה, או ליתר דיוק מיקרו-כבידה, ומאפשר לבחון תופעות רבות בתנאים האלה.
במרוצת השנים בוצעו בתחנה אלפי ניסויים מדעיים. הניסוי הגדול ביותר הוא בלי ספק עצם הפעלתה של תחנת חלל מאוישת לזמן כה ממושך, מעקב אחר מצב בריאותם של אנשי ונשות הצוות בתחנה, ובדיקת ההשפעה של שהייה ממושכת בתנאי מיקרו-כבידה על גוף האדם. באחד המחקרים בחנה סוכנות החלל האמריקנית זוג תאומים זהים, שניהם אסטרונאוטים: סקוט קלי (Kelly) שהה כמעט שנה בתחנת החלל, בעוד אחיו מארק עובר על הקרקע את אותן הבדיקות ומבצע את אותם ניסויים. הממצאים בנוגע לביטוי גנים איפשרו להבין טוב יותר מה מתרחש בגוף בעת שהייה בחלל, בזכות ההשוואה בין אנשים בעלי DNA זהה.
מחקרים רבים אספו כמויות עצומות של מידע, בין השאר על מערכת שיווי המשקל, אובדן מסת עצם ושריר, הלב וכלי הדם, מערכת הנשימה, הראייה ועוד. למשל, בתנאי מיקרו-כבידה הדם אינו מתנקז לרגליים, לכן הראש והפנים מתנפחים מעודף נוזלים. המצב הזה משפיע גם על מיקוד הראייה, ובזכות הניסיון שנצבר אפשר לצייד מראש אסטרונאוטים ב"משקפי חלל" שיתקנו את העיוות ויאפשרו להם לשמור על ראייה תקינה עד שהמוח יסתגל למצב החדש וילמד לעשות את התיקונים בעצמו. כל המידע הזה חיוני לקראת משימות חלל ממושכות, בין אם במסלול סביב כדור הארץ, לירח, למאדים או ליעדים רחוקים עוד יותר.
9 צפייה בגלריה
גידול צמחים נועד לחקור דרכים לספק לצוות מזון טרי במשימות רחוקות וממושכות, אבל גם תורם לרווחת האסטרונאוטים. האסטרונאוט ניק הייג (Hague ) קוטף עלים של חרדל מיזונה בתחנת החלל
(צילום: נאס"א)
במחקרים נוספים בדקו את ההשפעות של סביבת החלל על תאים בתרביות, או אפילו על שבבים שמדמים פעילות של רקמה שלמה. בני האדם הם לא חיות הניסוי היחידות בתחנה: עם השנים ביקרו בה הרבה יצורים חיים אחרים, מתרביות חיידקים, דרך תולעים וזבובים, ועד דגים, צפרדעים ועכברים.
כמעט כל הניסויים על בעלי חיים בחנו את השפעות השהות הממושכת במיקרו-כבידה, גם על מערכות שלא אתי לבחון בבני אדם, כגון היריון והתפתחות עוברית בחלל. בנוסף נעשו ניסויים רבים בגידול צמחים בחלל, בעיקר כמקור מזון לאסטרונאוטים במשימות ממושכות. עד כה, לא הצליחו לבצע בתחנה חקלאות בהיקף משמעותי, אבל מחקר חדש המבוסס על ראיונות עם אסטרונאוטים רבים שגידלו צמחים בתחנה במסגרת ניסוייהם, מצביע על כך שלעבודת הגינון בחלל יש השפעה חיובית על מצבם הנפשי של האסטרונאוטים.
מדע רב-תחומי
לצד הניסויים הביולוגיים והרפואיים, בוצעו בתחנה מחקרים רבים בתחומים אחרים. בכימיה, למשל, אחד ההישגים הבולטים היה גידול של גבישים בתנאי מיקרו-כבידה שהניב גבישים בעלי מבנה מרחבי שונה מזה שמתגבש על כדור הארץ. גבישים כאלה עשויים לשמש תרופות יעילות יותר, וגם לסלול את הדרך לייצור חלבונים בעלי מבנה מרחבי ייחודי, לשימושים רפואיים ותעשייתיים.
בפיזיקה הצליחו חוקרים בין השאר ליצור לראשונה את מצב הצבירה הייחודי המכונה “עיבוי בוז-איינשטיין” בתנאי מיקרו-כבידה, מחקר שסולל את הדרך לפיתוח חיישנים קוונטיים שיפעלו בחלל. גלאי החלקיקים AMS המותקן בחלק החיצוני של התחנה ניתח מיליארדי אירועים של קרינה קוסמית ואסף דגימות של אנטי-חומר בחלל, בניסיון להבין טוב יותר שאלות יסוד על היווצרות היקום.
בשנת 2014 הותקנה בתחנה הבינלאומית מדפסת תלת-ממד ראשונה בחלל. זה לא היה רק גימיק שרכב על הטרנד החדש, אלא ניסוי לבחון אם אפשר להדפיס מוצרים תלת-ממדיים בתנאי מיקרו-כבידה. יכולת ייצור כזו תאפשר לאסטרונאוטים לייצר חלקי חילוף שדרושים להם במשימות ליעדים רחוקים, מכשור מדעי וציוד אחר. מוצרי פלסטיק שהודפסו בתחנה נשלחו להשוואה עם מוצרים דומים שהודפסו בכדור הארץ, ונמצא כי ההדפסה בתנאי מיקרו-כבידה לא פגעה באיכות התוצר. כיום נעשים בתחנה ניסויים במדפסת תלת-ממד של מוצרי מתכת.
9 צפייה בגלריה
אלפי מחקרים נעשים בתחנה. האסטרונאוט מייקל פואל (Foale) בוחן את התקינות של ציוד מדעי בתחנה הבינלאומית
(צילום: נאס"א)
בתחנה נעשו גם כמה ניסויים בקנה מידה קטן של הדפסה ביולוגית, המאפשרת לייצר רקמות שלמות. טכנולוגיה כזו תהיה חשובה בייצור מזון בחלל, כמו גם בטיפולים רפואיים לאסטרונאוטים מיליוני קילומטרים מבית החולים הקרוב.
אלה רק דוגמאות אחדות מתוך יותר מ-4,000 מחקרים שבוצעו עד כה בתחנת החלל, בשיתוף פעולה עם יותר מ-5,000 חוקרים ומדענים ביותר מ-110 מדינות, ובמגוון עצום של תחומים. חלקם אף לא קשור ישירות לחלל, אך מנצל את הפלטפורמה למחקרים שקשורים לכדור הארץ עצמו ולאטמוספרה שלו. המשמעות היא שתחנת החלל היא אכן בינלאומית, ושלמרות הידע הרב שנצבר, אנו רק מתחילים לגרד את קצה הקרחון האדיר של מדע בחלל.
למרות שגרת העבודה הרצינית והמתישה תחנת החלל סיפקה ברבע מאה גם לא מעט רגעים משעשעים. אחת הדוגמאות שייכת לאחים קלי, אלה מניסוי התאומים, שהצליחו להבריח לתחנה תחפושת גורילה, וסיפקו רגעים של משובה.
(גורילה בחלל. המתיחה של סקוט קלי, בעזרת אחיו מארק מכדור הארץ)
הקוסמונאוט הרוסי יורי מלנצ’נקו (Malenchenko) היה אמור להינשא לבחירת לבו יקטרינה באוגוסט 2003, לאחר שובו מהחלל. כשחזרת הצוות לכדור הארץ נדחתה לספטמבר מסיבות טכניות, החליטו בני הזוג לקיים את החתונה בכל זאת, כשהכלה ביוסטון והחתן - בחלל. האסטרונאוט הקנדי כריס הדפילד (Hadfield) יצר את אחד הקליפים המוזיקליים המזוהים ביותר עם תחנת החלל, עם גרסה משלו ל-Space Oddity של דיוויד בואי, ומילים מותאמות לתחנת החלל.
(הקליפ שיצר כריס הדפילד)
תחנה בהיסטוריה
מהי בעצם תחנת חלל? זו חללית שנמצאת במסלול סביב גרם שמיים - עד היום כולן היו סביב כדור הארץ - ומאכלסת אנשי צוות שמגיעים אליה בחללית אחרת. התחנה עצמה לא יכולה לנחות ואינה מותאמת לחזרה לכדור הארץ. רוב התחנות המתקדמות הורכבו בחלל מרכיבים ששוגרו בנפרד.
הרעיון של תחנת חלל עלה בספרות המדע הבדיוני כבר במאה ה-19, והאזכור הראשון של תחנה מאוישת הוא בסיפור “ירח הלבֵנים” של הסופר האמריקאי אדוארד הייל מ-1869. המדען הראשון שפיתח ברצינות את הרעיון היה חלוץ החלל הרוסי קונסטנטין ציאולקובסקי (Tsiolkovsky), שהרבה לפני טיסת החלל הראשונה, כתב על תחנות חלל מאוישות, ואפילו מסתובבות כדי לייצר כבידה מלאכותית.
בתחילת שנות ה-60 החלה ארצות הברית לבנות תחנת חלל צבאית בשם Manned Orbital Laboratory או בקיצור MOL, שנועדה להיות לוויין תצפית מאויש בשני אסטרונאוטים. חיל האוויר האמריקאי גייס אסטרונאוטים לתוכנית ואימן אותם, אבל התוכנית בוטלה ב-1969 משיקולי תקציב, וגם בשל ההתקדמות המהירה בצילום מלוויינים לא מאוישים, שהפכה את הפרויקט למיותר.
במקביל פיתחה ברית המועצות תחנת חלל סודית וצבאית משלה בשם אלמאז (יהלום), שגם היא נועדה להיות מעין לוויין צילום מאויש. בדיוק כמו האמריקאים, גם הרוסים גנזו את התוכנית בשל הפער בין עלות לתועלת, אבל אצלם ההשקעה לא נזרקה לפח, אלא שולבה בתוכנית של תחנות חלל אזרחיות, בשם סליוט (שפירושה הצדעה או זיקוקים).
התחנה הראשונה, סליוט 1, שוגרה לחלל באפריל 1971. הצוות ששוגר אליה לא הצליח להתחבר לתחנה, אבל צוות נוסף ששוגר חודש וחצי אחר-כך עשה זאת בלי תקלות. שלושת הקוסמונאוטים עבדו בתחנה במשך 22 יום, וקבעו שיא חדש לשהייה ממושכת בחלל. הם עשו ניסויים מדעיים, תצפיות אסטרונומיות ומחקרים, והשתתפו בשידורים חיים של הטלוויזיה הרוסית, שעוררו עניין ציבורי עצום בברית המועצות ובעולם כולו. למרבה הצער שלושתם נספו בתאונה מחרידה בדרכם לנחיתה בכדור הארץ.
בהמשך התוכנית שיגרה ברית המועצות עוד שש תחנות סליוט, חלקן תחנות אזרחיות מדעיות, וחלקן תחנות אלמאז צבאיות, שפעלו במסווה של תחנה אזרחית, אבל את רוב זמן ה”מחקר” הקדישו לצילומים של בסיסים ומתקנים צבאיים.
ארצות הברית שיגרה תחנת חלל משלה, סקיילאב (Skylab), רק ב-1973, אחרי סיומה של תוכנית אפולו שהנחיתה בני אדם על הירח. במשך שנתיים שהו בה שלושה צוותים, לתקופות ארוכות יותר ויותר. הצוות השלישי השלים 84 ימים בחלל. בנאס”א קיוו כי מעבורות החלל יסייעו להאריך את חיי התחנה, אבל היא התרסקה ב-1979 שנתיים לפני שיגור המעבורת הראשונה, ושוב הרוסים נותרו בודדים בחזית תחנות החלל.
9 צפייה בגלריה
שיתוף פעולה שהתגבש תוך כדי עבודה. מעבורת החלל האמריקאית אטלנטיס עוגנת בתחנת החלל הרוסית מיר, 1995
(צילום: נאס"א)
ב-1986, לאחר ששבע תחנות סליוט פעלו לתקופות ארוכות יותר ויותר, וברמת שכלול עולה, שיגרה ברית המועצות תחנת חלל מתקדמת עוד יותר: מיר (“שלום”, וגם “עולם” ברוסית). זו הייתה התחנה הראשונה שהורכבה בחלל, שלב אחרי שלב, בסדרת משימות שדרשו תחכום הנדסי ומיומנות גבוהה מאוד של אנשי הצוות שביצעו את ההרכבה. היא פעלה במשך 14 שנים, והיתה מאוישת כמעט כל התקופה, עם 28 צוותים שביקרו בה למשימות ארוכות.
אחד היישומים שהאמריקנים תכננו למעבורות החלל שלהם, שיכלו לשאת לחלל מטענים גדולים מאוד, הייתה הצבה והרכבה של תחנת חלל חדשה וחדישה בשם פרידום (Freedom). אבל חוסר בתקציב עיכב את התוכנית עוד ועוד. לאחר התפרקות ברית המועצות ב-1991, החלו הצדדים לבחון אפשרות של שיתוף פעולה בחלל, שהיסודות לו כבר נזרעו במשימת חלל משותפת ב-1975, בעיצומה של המלחמה הקרה. הרעיון היה תחנת חלל משותפת במקום פרידום ומיר-2, וכבר ב-1994 יצאה לפועל תוכנית מקדימה שבמסגרתה עגנו מעבורות חלל בתחנת מיר, אמריקאים התארחו בתחנה הרוסית למשימת ארוכות ורוסים טסו במעבורות אמריקאיות, ובעיקר – שני הצדדים למדו לעבוד יחד.
ב-10 בנובמבר 1998 שיגרה רוסיה לחלל את “זאריה“, הרכיב הראשון של התחנה הבינלאומית, שנכנס ריק מאדם למסלול סביב כדור הארץ. 16 יום לאחר מכן חברה אליו מעבורת החלל אנדבר. אנשי הצוות שלפו מתא המטען של המעבורת את הרכיב האמריקאי “יוניטי”, וחיברו אותו לזאריה. בכך החלה בנייתה של התחנה הבינלאומית. בשנתיים הבאות ביקרו את התחנה ארבע מעבורות חלל, וצוותיהן התקינו אלמנטים נוספים בתחנה והכשירו אותה לפעילות. ב-31 באוקטובר 2000 שוגר הצוות הראשון לתחנה, ונכנס אליה יומיים אחר כך. הצוות כלל את הקוסמונאוטים הרוסים סרגיי קריקלב (Krikalev) ויורי גידז’נקו (Gidzenko) עם האסטרונאוט האמריקאי ויליאם שפרד (Shepherd) שהיה למפקד הראשון של התחנה. מאז ועד היום התחנה מאוישת בלי הפסקה, וכבר השלימה יותר מ-150 אלף הקפות של כדור הארץ.
במשך השנים הוספו לתחנה עוד ועוד רכיבים, ונדרשו לא פחות מ-42 שיגורים כדי להרכיב את התחנה במלואה. 37 מהם היו של מעבורות חלל וחמישה של טילי פרוטון או סויוז רוסיים.
אמנם תחנת החלל היא בינלאומית אבל היא אינה כלל עולמית. מעצמה בולטת שאינה חברה במיזם היא סין, שמפעילה בשנים האחרונות תחנות חלל משלה. התחנה השלישית שלה, טיאנגונג (“ארמון שמימי”), אומנם קטנה בהרבה מהתחנה הבינלאומית, אבל משוכללת וצעירה יותר. המודול הראשון שלה שוגר ב-2021, שניים נוספים צורפו בשנה שלאחר מכן, ומודול רביעי מתוכנן בשנה הבאה.
(סרטון קצר שמציג את שלבי הבנייה וההרכבה של תחנת החלל הבינלאומית)
ישראל ותחנת החלל
אף על פי שתחנת החלל כבר הייתה פעילה ב-2003, האסטרונאוט הישראלי הראשון, אילן רמון, לא זכה לבקר בה, והמשימה שלו הייתה משימה עצמאית של המעבורת קולומביה, בלי עגינה בתחנה. בעקבות התרסקות המעבורת בסיום המשימה החליטו בנאס”א על קרקוע המעבורות, אבל לא לפני שישלימו את הרכבת התחנה, ולכך יועדו כמעט כל משימות המעבורות בשמונה השנים שבין האסון לטיסת המעבורת האחרונה ב-2011.
הישראלי הראשון - ועד כה היחיד - שביקר בתחנת החלל הוא האסטרונאוט הפרטי איתן סטיבה, שטס לחלל במשימה הראשונה של חברת אקסיום, שנבחרה להקים תחנת חלל פרטית על בסיס התחנה הבינלאומית. סטיבה שילם מכיסו יותר מ-50 מיליון דולר עבור ביקור של כשבועיים בתחנת החלל, ותרם את המשימה לקרן רמון, שהפכה אותה למשימה לאומית לקידום המדע הישראלי, וגם החינוך, התרבות והאמנות.
(צילום: חדר בקרה)
במסגרת המשימה שקיבלה את השם “משימת רקיע” ביצע סטיבה יותר משלושים ניסויים עבור חוקרים ישראלים וחברות ישראליות. רבים מהניסויים היו למחקרים רפואיים שהוא ביצע על עצמו ועל עמיתיו, בהם בדיקות עיניים וראייה; בדיקות שתן לבחינה כיצד הרכב אוכלוסיית החיידקים משתנה במשימת חלל; וניסויים לבדיקת התפקוד של מערכת החיסון ושל תאי סרטן בתנאי מיקרו-כבידה.
לצידם כללה המשימה ניסויים רבים בתחומים אחרים, שלא את כולם ביצע סטיבה עצמו, ביניהם ייצור עדשות אופטיות מנוזל בשיטה שפיתח פרופ’ מורן ברקוביץ’ מהטכניון; בחינת אפוד המגן מקרינה של חברת סטמראד; גידול תרביות בשר מאכל בניסוי של החברה הישראלית “אלף פארמס”; הנבטת זרעי חומוס במיקרו-כבידה בניסוי של חברת Aviv Labs; ניסוי במעבדה האוטונומית של חברת ספייס פארמה; וצילום “שדוני ברקים” – התפרקויות חשמליות עצומות מעל העננים בעת סופות ברקים – ניסוי שהתחיל אילן רמון במשימת “קולומביה”, וסטיבה המשיך במשימת רקיע, בהובלת פרופ’ יואב יאיר, כיום מאוניברסיטת רייכמן.
הניסויים הרבים שסטיבה הצליח לדחוס במשימה התוו את הדרך למשימות הבאות של אקסיום, והאסטרונאוטים הפרטיים שבאו אחריו ניסו גם הם להספיק ניסויים רבים בזמן מוגבל, אם כי במידה פחותה של הצלחה.
9 צפייה בגלריה
הצליח לדחוס ניסויים רבים בשבועיים של עבודה אינטנסיבית. איתן סטיבה בוחן את האפוד הישראלי להגנה מקרינה בתחנת החלל הבינלאומית
(צילום: נאס"א)
משימות ישראליות מעטות התקיימו בתחנת החלל גם לפני רקיע ואחריה. “אלף פארמס” שיגרה ניסוי מקדים של מערכת לגידול תרביות בשר ב-2019; ספייס פארמה שיגרה כמה פעמים את המעבדות האוטונומיות שלה לתחנת החלל, בעיקר לניסויים של גידול חלבונים בתנאי מיקרו-כבידה; ניסויים של מכון פישר הישראלי ששוגרו לתחנה ב-2011; כמה ניסויים של תלמידי תיכונים וחטיבות ביניים מישראל; וגם לוויין התלמידים הישראלי דוכיפת 2 שוגר למסלולו מתחנת החלל הבינלאומית. לפני כשלושה חודשים שוגר לתחנה ניסוי של המרכז הרפואי שיבא לבדיקה כיצד תנאי מיקרו-כבידה משפיעים על חיידקים. בנוסף, ניסוי הצילום של שדוני הברקים המשיך ב-2015 עם האסטרונאוט הדני אנדראס מוגנסן (Mogensen) וכן בכל המשימות של חברת אקסיום, בשיתוף “משימת רקיע” שהפכה לחברה לתועלת הציבור.
תחנה יקרה
תחנת החלל הבינלאומית היא לא רק פרויקט החלל הגדול ביותר בהיסטוריה, אלא כנראה גם היקר ביותר. קשה מאוד לחשב את עלויות הבנייה והתפעול המדויקות שלה, אך האומדנים נעים בין 120 מיליארד ל-150 מיליארד דולר ואף יותר מכך. החלוקה בנטל אינה שווה בין השותפות, והנתונים המדויקים אינם מפורסמים, אך ברור שארצות הברית נושאת ברוב עלויות התחנה. באופן כללי, רוב התרומה הכספית לא נעשית ישירות לקרן משותפת – בפועל המדינות החברות תורמות את חלקן באמצעות אספקת רכיבים לתחנה כמו המעבדה האירופית קולומבוס; הזרוע הרובוטית הקנדית שמשמשת בבניית התחנה, בהליכות חלל ובסיוע לעגינת חלליות; שיגור אסטרונאוטים ואספקה; ועוד. בסופו של דבר, התרומה היחסית של כל שותפה משתקפת במספר הנציגות והנציגים שלה בתחנה לאורך זמן ולמשאבים כמו זמן אסטרונאוטים לניסויים.
גם העלות השוטפת של התחנה יקרה מאוד, ונגזרת מעלויות השיגורים התכופים, האספקה, הציוד וכן מהחזקת מערך קרקע גדול שתומך בפעילות הזאת. לפי חלק מהתחשיבים עלות התחזוקה מגיעה לשלושה מיליארד דולר בשנה, מה שאומר שכל יום של אסטרונאוט בתחנה עולה למשלמי המיסים על הקרקע יותר ממיליון דולר.
9 צפייה בגלריה
העלות הגבוהה נובעת גם מהחזקת מערך תמיכה גדול מאוד על הקרקע. מרכז הבקרה של נאס"א ביוסטון ב-2013
(צילום: נאס"א)
העלויות הגבוהות של תחזוקת תוכנית חלל בכלל ותחנת החלל בפרט הובילו את הרוסים כבר בתחילת דרכה של התחנה לנצל את המיזם לגיוס כסף. בשנת 2001, כשהתחנה הייתה ממש בראשית פעילותה, שיגרו אליה הרוסים את תייר החלל הראשון, המיליונר האמריקאי דניס טיטו (Tito), שעל פי הערכות שילם לסוכנות החלל הרוסית, רוסקוסמוס, כ-25 מיליון דולר תמורת אימונים, טיסה לחלל ונופש של שבוע בתחנת החלל הבינלאומית. בשנים הבאות התבצעו עוד שבע טיסות תיירות במתכונת דומה, כשכל מיליונר משלשל 30-25 מיליון דולר לקופתה המדולדלת של רוסקוסמוס. הטיסות האלה הופסקו ב-2009, בעקבות החלטת ארצות הברית לסיים את השימוש במעבורות חלל. נאס”א נאלצה לקנות את כל המקומות בטיסות סויוז רוסיות עבור האסטרונאוטים המקצועיים שלה, ולשלם לרוסים מחיר כפול ואף משולש מתיירי החלל על כל מושב בחללית. זה הסתיים ב-2020, כשחברת ספייס אקס החלה לשגר בני אדם לתחנת החלל. הרוסים חידשו בהיקף קטן את ביקורי התיירים בתחנה, וספייס אקס עצמה החלה להטיס אסטרונאוטים פרטיים עבור חברת אקסיום.
תחנה בדרך לעתיד
אחרי 27 שנים בחלל, מתוכן 25 כתחנה מאוישת, תחנת החלל הבינלאומית מתקרבת לסוף דרכה. ההסכם על הפעלתה הוארך כמה פעמים בשנים האחרונות, אבל הבלאי מצטבר והולך, וקשיי התחזוקה גוברים. התחנה צפויה לסיים את תפקידה אי שם בין שנת 2028 ל-2030, ונאס”א כבר הזמינה מחברת ספייס אקס חללית ייעודית להסעת התחנה למסלול שיבטיח שריפה מרבית שלה באטמוספרה ונפילה של השברים שלא יישרפו באזור בטוח בים.
כאמור, חברת אקסיום זכתה במכרז של נאס”א לבנות תחנה פרטית על בסיס התחנה הקיימת. המודול הראשון שלה היה מיועד לשיגור ב-2024, והיה אמור להתחבר לתחנה ולהתבסס על התשתיות שלה בהן חשמל, תקשורת ותמיכת חיים. בהמשך היו אמורים להתחבר אליו מודולים נוספים, ובסוף מודול שיספק את תשתיות הקיום, ויאפשר להפריד את התחנה החדשה מהישנה ולהוציא אותה לדרך עצמאית. אקסיום נקלעה לקשיים כלכליים, לא עמדה בלוחות הזמנים ובתחילת השנה הודיעה על שינוי בתוכניות, והיא מתכוונת לשגר קודם את רכיב התשתיות העיקרי, לחבר אליו את המודולים האחרים ולהפעיל תחנה עצמאית כבר ב-2028.
כפי שזה נראה כרגע, התחזית הזו אופטימית מדי. אבל אקסיום לא לבד בשוק. כמה חברות שוקדות על בנייה ופיתוח של תחנות חלל פרטיות, בהן חברת Vast האמריקאית, שהבטיחה לפני שנתיים לשגר כבר ב-2025 תחנה פרטית ראשונה, מה שכמובן לא יקרה השנה, אבל ייתכן בשנים הקרובות. מתמודדת חזקה נוספת היא בלו אוריג’ין, שמפתחת עם חברת סיירה את תחנת החלל Orbital Reef, שאמורה להציע מגוון שירותים: גם תחנת חלל מקצועית לניסויים מדעיים וטכנולוגיים של חברות ומוסדות מחקר באמצעות אסטרונאוטים מקצועיים או נציגים של החברות, ולצד זה גם להציע שירותי מלונאות חלל לבעלי הון שרוצים לטוס לחלל להנאה, לא לעבודה.
9 צפייה בגלריה
כך ייראו תחנות החלל העתידיות? הדמיה מבפנים ומבחוץ של חלק מתחנת Orbital Reef המתוכננת לשמש גם מלון וגם תחנה למחקרים וניסויים
(הדמיה: Blue Origin)
תוכניות למלונות חלל – כלומר תחנות חלל שיתקיימו רק מתיירות פנאי של בעלי הון – צצות ברחבי הרשת ובאתרי החדשות בתדירות גבוהה למדי, לרוב עם הדמיות יפות, לוחות זמנים לא מציאותיים ותוכנית כלכלית דמיונית. יכול להיות שתהיה בעתיד היתכנות לתחנה כזו, אך כרגע נראה שהסיכויים להקמת תחנות פרטיות גדולים יותר עבור חברות שפונות בעיקר לשוק העסקי, ומתמקדות בתחנות חלל שמציעות פחות חלונות גדולים עם נוף או כבידה מלאכותית, ויותר בגרסאות פרטיות של התחנה הבינלאומית. תחנות כאלה יציעו יותר מעבדות למחקר ולניסויים ופחות פינוקים, ובעיקר – יתבססו על תקציבים של ממשלות, אוניברסיטאות וחברות גדולות, ולא על גחמות של מיליונרים.
העשור הבא צפוי להיות תקופת מפנה בפעילות המאוישת במסלול נמוך סביב כדור הארץ. סביר להניח שנראה תוך כמה שנים כמה תחנות חלל פרטיות, במיוחד אם חברת ספייס אקס תצליח לממש את חזון הסטארשיפ הענקית, מערכת שיגור שתאפשר לה להציב בחלל מטענים עצומים ביחד ליכולת כיום, ובמחיר נמוך יחסית. עם כניסת השוק הפרטי לתחום, יגיע סופן של תחנות החלל שמפעילות סוכנויות חלל ממשלתיות, ובראשן כמובן תחנת החלל הבינלאומית. אבל מקומה של התחנה יישאר חקוק בספרי ההיסטוריה, כמפעל פורץ דרך במחקר, בטכנולוגיה, ולא פחות מכך – בשיתוף פעולה מתמשך ויציב למרות מהמורות פוליטיות ואפילו מלחמות על הקרקע. ספק אם שיתוף פעולה בינלאומי כה מוצלח יצא שוב לפועל בעתיד הנראה לעין, למרות שאנו זקוקים לו מאוד, גם בהתמודדות עם אתגרי החלל, ובעיקר – כדי לשמור על כדור הארץ מפני תושביו ומנהיגיו.
איתי נבו, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
