מושבת חלל

מושבת חלל היא התיישבות אנושית המוקמת מחוץ לכדור הארץ, על כוכב לכת, ירח, אסטרואיד 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).

יש לערוך ערך זה. ייתכן שהערך סובל מבעיות ניסוח, סגנון טעון שיפור או צורך בהגהה, או שיש לעצב אותו, או מפגמים טכניים כגון מיעוט קישורים פנימיים.

המחשה אומנותית של מושבת חלל מאת דון דייביס

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

תכנון מושבת חלל

כיום יש כמה דגמים למושבת חלל. כל דגם ממשי צריך למלא אחר 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.
• יצירת דרכי תחבורה למושבה.
• יצירת דרכי תקשורת למושבה.

התכנון צריך להתחשב גם בכך שבניית מושבת חלל עצמה היא תהליך מורכב, יקר ואפשר לשלוח רק מעט חומרים לבניית המושבה בכל פעם. (משום שהטילים הקיימים אינם יכולים לשאת הרבה משקל).

חומרים

כדי לבנות מושבות בחלל (ולא על כוכבי לכת או על ירחים), יש צורך בכמות גדולה מאוד של חומרי בנייה. האפשרות לשגר את החומרים האלו מכדור הארץ היא לא מעשית, כתוצאה מכמות החומרים והמחיר הגבוה. 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 עקב אותה מגבלת שינוע מכדור הארץ אל עבר החלל. אפשרות אחת היא הפקת אנרגיה סולארית מקרינת השמש: בחלל אין לילות, עננים או אטמוספירה, ולכן כמות האנרגיה הסולארית שאפשר להפיק מהשמש גדולה בהרבה מאשר על פני כדור הארץ. אנרגיה נוספת ישימה להפקה בחלל היא אנרגיה גרעינית אך ישנה בעיה להעביר חומרים רדיואקטיביים לחלל באמצעות שיגור רקטי שעלול להשתבש ולפזר חומרים רדיואקטיביים ברחבי כדור הארץ.

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 יקרה מאוד וגם תזיק לאטמוספירה בגלל אלפי או אפילו מיליוני השיגורים לחלל. לכן יהיה צורך לפתח אמצעים אחרים לשיגור מכדור הארץ, שיהיו זולים יותר ופחות מזיקים לאטמוספירה. אפשרות אחת שהוצעה היא בניית מעלית חלל שתהיה מסוגלת להעביר כמויות גדולות של חומרים למסלול סביב כדור הארץ ללא שימוש בהנעה רקטית. אפשרות שנייה היא לייצר סוג של כבלי חלל (skyhooks) שיהיו מסוגלים לחסוך את רוב עלויות הדלק. בנוסף, ניתן יהיה להשתמש במשאבים מהירח, או מגופים אחרים שקרובים לכדור הארץ, כדי להביא כמויות גדולות של חומרים למסלול, תוך שימוש במשאבי הגוף להנעה.

תקשורת

תקשורת בין מושבות החלל לבין כדור הארץ, ובין מושבות החלל לבין עצמן תהיה נחוצה. אם המושבות יהיו קרובות לכדור הארץ אפשר יהיה להעביר מידע דרך הלוויינים שמקיפים את כדור הארץ. אך אם המושבות יהיו רחוקות יותר (במסלול סביב השמש, לדוגמה), יהיה קושי בהעברת מידע. הזמן שייקח למידע להגיע לכדור הארץ ינוע בין 7 ל-44 דקות, ולכן תקשורת מיידית תהיה בלתי אפשרית. אפשרויות תקשורת אחרות, כמו דואר אלקטרוני, עדיין יהיו אפשריות.

תמיכה בחיים

על מושבות החלל 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 כדי להפיק חמצן. הפחמן הדו־חמצני שייפלט על ידי יושבי תחנת החלל יזין את הצמחים, והצמחים יפלטו חמצן. הטכנולוגיה הקרובה ביותר הקיימת היום היא של צוללות גרעיניות, שמאפשרות לצוות לשהות מתחת לפני המים במשך חודשים.

מבוצעות עבודות וניסויים בתחום מערכות אקולוגיות סגורות. ברוסיה קודמו מספר פרויקטים בהובלת יוסיף גיטלזון. בארצות הברית קודם פרויקט "ביוספירה 2".

הגנה מקרינה

בחלל נמצאות כמויות גדולות מאוד 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 של חומר שתהיה מסוגלת לחסום את הקרינה. לא תהיה בעיה להפיק כמות גדולה זו משאריות האסטרואידים אשר שימשו קודם לכן כמקור לחומרים אחרים, אך יהיה קושי גדול בתמרון המושבות אם המסה שלהן תהיה כל כך גדולה.
בנוגע להתיישבות על מאדים, מוצע פתרון של מחסה מלאכותי בסגנון איגלו לצורך הגנה זו.^[1]

כבידה מלאכותית

ערך מורחב – כבידה מלאכותית

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

• אם הסיבוב של המושבה יהיה מהיר מדי, הוא יגרום לסחרחורת ולבחילה למתיישבים, ולא ידוע אם אפשר יהיה להתרגל אליו כעבור זמן מה.
• כתוצאה מהסיבוב, הכבידה המלאכותית שנוצרת אינה קבועה בכל הגבהים, אלא פרופורציונלית למרחק הנקודה ממרכז הסיבוב. כך, אם רדיוס הסיבוב אינו מספיק גדול, יהיו הבדלים משמעותיים בכוח המופעל על מקומות שונים בגוף, ולכן התנועה תהיה שונה מאוד מתנועה על פני 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):

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

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

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 יש כמה יתרונות נוספים:

• באמצעות מושבות חלל תתאפשר תמיכה למחקר במקומות רחוקים יותר.
• ניצול תנאים שאינם קיימים בכדור הארץ לצרכים תעשייתיים.
• תיירות חלל.
• הישרדות – בשלב מסוים כדור הארץ לא יוכל יותר לשמש כמקום להמשך קיום חיים. במצב שכזה יהיה צורך לעבור למקום אחר להבטחת המשך קיומו של המין האנושי.
• הפחתת צפיפות האוכלוסין על פני כדור הארץ.
• השגת משאבים או משאבים שכמעט ולא קיימים בכדור הארץ, כגון הליום־3 שקיים על הירח או משאבים שקיימים בכמות קטנה כמו פלטינה או משאבים קיימים כמו ברזל וזהב. וזאת כדי לפתור בעיות משאבים עתידיות שעלולות להיווצר בכדור הארץ.
• לצורך קיום מסע בין־כוכבי, שבמהלכו נחוצה אספקה או תחלופת צוות.

מיקום מושבת חלל

קיימים כמה מיקומים אפשריים למושבת חלל:

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

יש הטוענים כי מושבות החלל הראשונות צריכות להיות מבנים אשר יהיו במסלול קרוב לכדור הארץ, ולא מושבות על כוכבי לכת. במקרה זה, ישנם כמה 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 (שבו ניתן להשתמש להפקת אנרגיה) כל הזמן, בעוד שבכוכבי הלכת, אור השמש נחסם לפחות חצי מהזמן.

בנוסף, בתנאי חוסר כבידה אפשר יהיה לבנות את מושבות החלל בקלות רבה יותר, ואפשר יהיה לשלוט ברמת הכבידה (המלאכותית).

חמש נקודות לגראנז' שבין השמש לכדור הארץ

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

נקודות לגראנז'

נקודות לגראנז' הן חמש נקודות שמתייחסות לשני גופים גדולים המפעילים כבידה, ובהן אפשר למקם גוף קטן מאוד ביחס לשני הגופים, כך שהגוף הקטן יישאר במקומו ביחס לשני הגופים האחרים. כך, אפשר 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.

את מושבות החלל אפשר יהיה גם למקם בנקודות לגראנז' שבין השמש לכדור הארץ, אך רק L1 ו־L2 יהיו בטווח הגעה שיימשך כמה ימים מכדור הארץ. בטכנולוגיה שקיימת היום יידרשו מספר חודשים כדי להגיע לשאר הנקודות. בנקודות אלו אור השמש יהיה זמין כל הזמן. אולם, כדי לשמור על מסלול המושבות בנקודות L1-L3 יידרשו תמרונים מתמידים, ובנקודות L4 ו־L5 נוטה להצטבר אבק, ולכן נקודות אלה פחות מתאימות למושבות חלל ממה שחשבו בהתחלה.

ראו גם

• הארצה
• מושבת ירח
• גליל 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 ה-National Space Society
• HobbySpace-Life in Space
• יונתן יעקבזון, בקרוב נקים יישובי קבע בחלל. נאס"א תבחר השנה בין המודלים. כך זה ייראה, באתר הארץ, 11 במרץ 2020
• מושבות בחלל, דף שער בספרייה הלאומית

הערות שוליים

1. אליסף קוסמן, ‏האם איגלו הוא הפתרון לבעיית המגורים על מאדים?, באתר "הידען", 3 בינואר 2017