אינטרנט  |  ynet  |  בעלי מקצוע  |  קניות  |  ספקים למשרד
|שלום אורח
התחבר
|הירשמו ל-ynet

   חדשות תוכן ועדכונים 24 שעות - Ynet


ז'יל ורן: כתב על מסע מן הארץ אל הירח
ז'יל ורן: כתב על מסע מן הארץ אל הירח 
 
ציולקובסקי. דיון מקצועי ראשון בטיסה לחלל
ציולקובסקי. דיון מקצועי ראשון בטיסה לחלל 
 
אוברת. חלוץ הטילאות הגרמנית
אוברת. חלוץ הטילאות הגרמנית 
 
ספוטניק 2 והכלבה לייקה
ספוטניק 2 והכלבה לייקה צילום: גטי אימג' בנק ישראל
 
 פורמט להדפסה  הדפס

אתרים נוספים
 סוכנות החלל הישראלית
 ההיסטוריה של חקר החלל
 אתר המחקר של נאס"א
 חלוצי חקר החלל


ערכים קשורים
 כבידה
 מהירות מילוט
 טיל
 מעבורת חלל
 גשושות חלל
 תנע
 תוצא פוטו-חשמלי
 סוללה חשמלית
 חומרים רדיואקטיביים
 אפס מוחלט
 מידות ומשקלות
 לוויינים
 חיכוך
 אטמוספירה
 מנוע רקטי
 חקר החלל (2)
 חקר החלל (3)
 מדע בדיוני
 ז'יל ורן
 הרברט ג'ורג' ולס
 אדגר אלן פו
 קונסטנטין אדוארדוביץ' ציולקובסקי
 הרמן יוליוס אוברת
 רוברט הצ'ינגס גודרד
 מלחמת העולם השנייה
 ורנר פון בראון


תחומים קשורים
 אסטרונומיה
 תעופה וחלל


 
 
 

חקר החלל (1)


(Space Research (Part I

יציאה מבאר הכבידה |  שהייה בחלל |  חזרה לכדור הארץ |  עוד על חקר החלל

חקר החלל, שם כללי למאמצים שעושות מדינות העולם השונות, מאז שנות ה-50 של המאה ה-20, לשיגור מכונות ובני אדם אל מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ - למטרות מחקר וליישומים שונים, אזרחיים וצבאיים.

 

במרוצת הדורות חלמו רבים על יציאה אל מחוץ לכדור הארץ וביקור בעולמות אחרים. הסיפור הראשון הידוע לנו על מסע לירח נכתב במאה ה-2 לספירה בידי לוקיינוס מסמוסטה, ואחריו באו רבים אחרים, עד לסופרי המדע הבדיוני כמו ז'יל ורן, ה"ג ולס ואדגר אלן פו, שכתבו על מסעות לירח, ואדגר ר' בורוז, שכתב על מאדים. אולם רק לקראת סוף המאה ה-19 החלה החשיבה המדעית וההנדסית להתמודד עם שאיפה זו – לא במעט בהשפעתם של מחברים אלה וקודמיהם. בתקופה זו הופיע בלשון המונח "חללית" (באנגלית spaceship או spacecraft), לציון כלי רכב המסוגל לנוע בחלל; אולם זהו מונח כללי ביותר, ומוטב שלא להשתמש בו בהקשר זה, אלא להתייחס ל"חלליות" השונות בשמותיהן המקצועיים (לוויינים, גשושות חלל וכו'), כמפורט בהמשך הדברים.

חלוץ הגישה המדעית לחקר החלל היה הרוסי קונסטנטין א' ציולקובסקי, שפרסם ב-1895 את ספרו "חקר החלל הקוסמי באמצעות התקני תגובה" - הדיון המקצועי הראשון בבעיות השונות הכרוכות בטיסת חלל. ציולקובסקי הוא שהציע את השימוש ברקטות ("התקני תגובה") כאמצעי לתנועה מחוץ לאטמוספירה. עבודתו לא עוררה תשומת לב מרובה בארצו, אך בגרמניה נמצאו מי שקראו את ציולקובסקי והחלו לפתח את רעיונותיו. הרמן אוברת הגרמני אסף סביבו קבוצה שהחלה בבניית טילים לניסוי ולמחקר, ובארה"ב עשה עבודה דומה, בכוחות עצמו, רוברט גודרד.


רשויות המחקר והצבא האמריקניות לא נתנו את דעתן לגודרד, שהתדפק לשווא על דלתותיהן, אך בגרמניה היה המצב שונה. הצבא הכיר בערכם הצבאי של הטילים, ועם פרוץ מלחמת העולם השנייה גויסו אוברת ואנשיו והוטל עליהם לפתח טילים לנשיאת ראשי קרב נפיצים.

 

ביניהם בלט סגנו של אוברת, ורנר פון בראון, שנעשה עם הזמן המנהל המדעי של התוכנית. קבוצתו של פון בראון פיתחה את הטיל הבליסטי הראשון, שנקרא 2-V-1) V היה מעין טיל שיוט בעל מנוע סילון). לקראת סוף המלחמה הסגירו את עצמם אוברת, פון בראון ורבים מעוזריהם לידי האמריקאים, עם ציודם. שלל גדול של טילים, חלקי טילים, מכשירים ומכונות - וחשוב מכול, מומחים - נפל לידי ארה"ב, שהחלה מיד בפיתוח תוכנית טילים צבאית משלה על יסוד השלל הגרמני. מומחים אחרים מקבוצת הטילים הגרמנית, ושאר הציוד, נפלו לידי הסובייטים. ברה"מ החלה גם היא לפתח תוכנית דומה, וכעבור זמן לא רב פתחו בריטניה וצרפת בתוכניות משלהן. בתחילה היו תוכניות אלה צבאיות לחלוטין, אך עד מהרה הוברר הצורך באיסוף מידע על מרומי האטמוספירה, ולוּ רק לצורך פיתוחם של טילים בליסטיים ארוכי טווח.

חקר החלל החל למעשה בשיגורי טילים ששהו כמה דקות במרומי האטמוספירה, ערכו מדידות ושידרו את נתוניהם לתחנות קרקע. היבט אחר של חקר החלל ה"פרהיסטורי" היה שיגור בלונים לרום גבוה מאוד, עם מכשירי מדידה שונים. מבצעים מסוג זה עדיין נמשכים כיום, משום שיש בכוחם לספק מידע חשוב באמצעים זולים בהרבה מאלה של חקר החלל באמצעות שיגורי טילים ומעבורות. עם זאת, מקובל לראות את השנה הגיאופיסיקלית הבינלאומית כמציינת את ראשיתו של חקר החלל.

1958-1957 הוכרזה כשנה הגיאופיסיקלית הבינלאומית, שבמסגרתה נקראו אומות העולם לרכז את מאמציהן המדעיים בחקר כדור הארץ, לרבות האטמוספירה שלו על כל שכבותיה.

 

תוכנית מחקר בינלאומית זו העניקה תנופה גדולה לחקר החלל. במסגרת ההכנות לקראתה הכריזו ארה"ב וברה"מ כי יש בדעתן לשגר לוויינים מלאכותיים לחלל בשנה הגיאופיסיקלית, ואף עמדו בהבטחתן: ב-4 באוקטובר 1957 שיגרה ברה"מ לחלל את ספוטניק 1, הלוויין המלאכותי הראשון בתולדות האדם.

 

לאחר כחודש שוגר ספוטניק 2, ובו הכלבה לייקה. ארה"ב שיגרה לראשונה את הלוויין אקספלורר 1 ב-1 בפברואר 1958.

 

ספוטניק 1, הלוויין המלאכותי הראשון בתולדות האדם (צילום: גטי אימג' בנק ישראל)


במסגרת השנה הגיאופיסיקלית ערכו המדינות המשתתפות, ובייחוד שתי מעצמות העל, מאמצים מדעיים, טכנולוגיים והנדסיים לפתרון הבעיות השונות הכרוכות ביציאה לחלל. כללית, אפשר לחלק את הבעיות הללו לשלושה תחומים: יציאה מ"בּאֵר הכבידה" של כדור הארץ; שהייה בחלל; וחזרה לפני הקרקע.

 

 


יציאה מבאר הכבידה

מקובל לראות את החלל כ"מתחיל" בגובה 160 ק"מ מעל פני הים של כדור הארץ, אם כי לאטמוספירה של עולמנו אין גבול עליון מובהק: הגזים פשוט הולכים ומידלדלים בהתמדה. רכב מסלולי שיימצא ברום 160 ק"מ (ואף יותר מזה) יתחכך בגזים הקלושים הללו, ומסלולו "ידעך" עד שיגרום לנפילתו בחזרה לאטמוספירה.


כדי להגיע לרום מסלולי יש להשיג "מהירות מסלולית", שהיא המהירות שבה אין
כבידתו של כדור הארץ מושכת את הגוף בחזרה מטה, אלא הוא נכנס לנפילה חופשית סביב כדה"א. לדוגמה, כדי להיכנס למסלול בגובה 200 ק"מ, יש צורך בשיגור במהירות של 29,000 קמ"ש. בשיגור חלליות, וקטור התנועה אינו מופנה במלואו כלפי מעלה; יש בו גם רכיב אופקי. וכך, כאשר הגוף הנע יוצא מחוץ לאטמוספירה, תנועתו האופקית היא כזו שנפילתו בהשפעת הכבידה מקוזזת ע"י סיבוב כדור הארץ מתחתיו, והגוף נשאר ברום הרצוי למשגריו.

 

יש להבדיל בין מושג המהירות המסלולית לבין  מהירות מילוט, או "מהירות בריחה", שהיא המהירות שבה גוף יוצא לגמרי משדה הכבידה של כדור הארץ, ונכנס למסלול סביב השמש. מהירות זו היא 11.2 ק"מ בשנייה, או 40,000 קמ"ש בערך. במהירויות גבוהות יותר, הגוף הנע עשוי לצאת כליל מתחומי מערכת השמש.

כדי להשיג מהירויות בסדר גודל כזה, יש צורך ברכב שיגור בעל עוצמת מנוע גדולה מאוד, ועד כה נעשה שימוש רק בשני סוגים של רכבים כאלה: טילים רב-שלביים ומעבורת החלל (אם כי הוצעו כמה אפשרויות חלופיות). הטיל אינו אלא מכל דלק (מוצק או נוזלי) שבקצהו מנוע רקטי. עליו לשאת לא רק את הדלק שלו, אלא גם את החומר הדרוש לחמצון הדלק (לשריפתו), ומדובר איפוא במשקל רב מאוד. משום כך הגה כבר ציולקובסקי את רעיון הטיל הרב-שלבי: השלב הראשון, הגדול והכבד ביותר, דוחף מעלה את שאר השלבים. כאשר הוא מכלה את הדלק שלו הוא ניתק, והשלבים הבאים אינם צריכים לשאת את משקלו המיותר לגובה רב יותר. בסופו של דבר, חלק הטיל המקורי שמגיע למהירות הבריחה הוא רק אחוז זעום מהמשקל הכולל של רכב השיגור המקורי.

 


שהייה בחלל

לאחר שהושגה מהירות הבריחה, יש צורך בכוח מועט יחסית כדי להניע את רכב החלל - לייצב את מסלולו, להעלותו לגובה רב יותר, או לשגרו אל מעמקי מערכת השמש. לשם כך מצוידים רכבי חלל רבים במנועים רקטיים קטנים (יחסית לטילים שהעלו אותם למסלול). גשושות חלל המיועדות להגיע ליעדים מרוחקים במערכת השמש מסתייעות לעתים בתוצא ה"קלע": הן מכוונות את עצמן לעבר אחד מכוכבי הלכת הקרובים ומקיפה אותו. בדרך זו, החללית רוכשת תנע מתנועת כוכב הלכת במסלולו סביב השמש, ומהירותה גוברת (אין כאן הפרה של חוק שימור התנע, משום שכוכב הלכת מאבד תנע בכמות שווה; אך בגלל המסה שלו, הגדולה לאין שיעור מזו של החללית, אובדן התנע הזה זניח לחלוטין). כך חולפת החללית ליד כוכב הלכת וממשיכה בדרכה, בתוספת המהירות שקיבלה ממנו. לעתים מתוכנן מסלול הגשושה כך שהוא כולל כמה "קלעים" כאלה, במין משחק ביליארד בין-פלנטי. יתרונו הגדול של תמרון זה בכך שהוא מאפשר לגשושות להגדיל את מהירותן בלא שהפעילו את מנועיהן, וכך נחסך הצורך להגדיל את כמות הדלק שהן נושאות בעת שיגורן.

כל רכב חלל זקוק לספק כוח משלו, להפעלת מערכותיו השונות. במקרים רבים, די בקולטי שמש - מערכים של תאים פוטו-חשמליים הממירים את אור השמש לזרם חשמלי במתח נמוך, לטעינת המצברים של החללית. אולם חלק מהלוויינים מצוידים במקורות כוח אחרים, כמו "סוללות" רדיואקטיביות ובהן כמות של חומר רדיואקטיבי שהתפרקותו מספקת חום להפעלת מטען חשמלי. מקור אחר הוא תא דלק שבו מתרכבים מימן וחמצן תוך פליטת חום.

מערכות הרכב כוללות מחשבי בקרה ושליטה, ציוד ניווט, ציוד תקשורת ומערכות לבקרת הסביבה. אלה האחרונות חשובות במיוחד בטיסות חלל מאוישות, אך יש לציין כי גם רכבי חלל בלתי-מאוישים זקוקים לבקרה סביבתית: הגנה מפני קרינה העלולה לשבש את האלקטרוניקה של הרכב, ויסות טמפרטורה פנימי בתנאים של חשיפה לקרינתה הישירה של השמש בצד אחד ולקור החלל הקרוב לאפס המוחלט בצד שממול, סילוק חום מיותר וכיו"ב. אם רכב החלל מאויש, יש לספק לנוסעיו תנאי סביבה מתאימים: אוויר, מים ומזון; בקרת טמפרטורה; סילוק פסולת; ובכלל, יכולת לנהל אורח חיים תקין ככל האפשר.

רפואת החלל היא תחום מיוחד במינו ברפואה, העוסק בבעיות שהאדם נאלץ להתמודד עמן בתנאי החלל: חוסר משקל הגורם לניוון שרירים ולאובדן סידן בעצמות, השפעות קרינה, ואף ההשפעות הפסיכולוגיות של שהייה במרחב מצומצם עם מספר קטן של אנשים, במיוחד במשימות לזמן ארוך.

הקושי ההנדסי הגדול ביותר הכרוך במבצעי חלל נעוץ בריבוי הבעיות שעיצוב החלליות חייב לענות עליהן בשלמות. מדובר במערכות בעלות מספר עצום ורב של חלקים, שכולם חייבים לפעול באורח תקין לחלוטין בפני עצמם, ובתיאום מושלם עם כל היתר (מה שקרוי "אפס ליקויים"). המתכננים חייבים להביא בחשבון את מכלול ההשפעות ההדדיות של כל מרכיבי המערכת אלה על אלה בתנאים שונים ומשונים. ואכן, רבות מתאונות החלל שסיבותיהן ידועות, יוחסו לשגיאות אנוש בתהליך התכנון או בתפעול. תאונת אפולו 13 שאירעה ב-1970, לדוגמה, נבעה ביסודו של דבר מכך שגופי החימום של מכלי החמצן בתא השירות הוחלפו בגופים בעלי מתח גבוה יותר (מ-28 ל-65 וולט זרם ישיר), אולם המפסקים התרמוסטטיים המפקחים עליהם לא הותאמו לשינוי, והדבר גרם לקצר חשמלי. ב-1999 אבדה הגשושה מרס קליימט אורביטר ששיגרה נאס"א למאדים, משום ששודרו אליה נתוני תיקון מסלול לפי מערכת המידות האנגלו-סאקסית, בעוד שמחשבי החללית היו מיועדים לקבל מידות מטריות.

בעיה הולכת ומחמירה בהתמדה היא קיומה של כמות מרובה של "אשפת חלל" במסלול סביב כדור הארץ. זו כוללת לוויינים שיצאו מכלל פעולה, חלקים של טילי שיגור שנכנסו למסלול בעצמם, פסולת שנפלטה מחלליות מאוישות ועוד. בהתחשב במהירויות התנועה הגבוהות במסלול, אפילו פגיעה של גרגר קטן בלוויין עלולה לפגוע בו קשות. סוכנויות החלל השונות מנהלות מעקב מדוקדק אחר "אשפת החלל", אבל יכולתן מוגבלת רק לגופים גדולים יחסית, שאפשר לקלוט אותם במכ"ם. ככל שנמשכים מבצעי החלל, כן מצטברת האשפה המסלולית, וכיום זו בעיה קשה וחסרת פתרון.

בעיה קרובה לזו היא נפילתם של גושי "אשפת חלל" לכדור הארץ. כשמדובר בהחזרת לוויינים, הדבר נעשה באורח מבוקר בד"כ, והם מכוונים ליפול בים הפתוח או במקומות לא-מיושבים. אבל לעתים אין הבקרה אפשרית, וקיים החשש שחפץ מתכתי כבד ייפול על מקום יישוב. אם מדובר בלוויין בעל ספק כוח רדיואקטיבי, הבעיה חמורה שבעתיים. עד כה נרשמו כמה "כמעט תאונות" מסוג זה, אולם הסיפורים על אנשים שמתו מפגיעת חלקי לוויינים שנפלו ארצה הם "אגדות אורבניות".

 


חזרה לכדור הארץ

רוב רכבי החלל המשוגרים מעל פני כדור הארץ אינם מיועדים לחזור ארצה כלל, אולם בסוגים מסוימים של רכבי חלל, יש צורך בהחזרה - בראש ובראשונה בטיסות חלל מאוישות, כמובן.


הבעיה המרכזית בהחזרת חללית היא
החיכוך באטמוספירה, היוצר חום עז שיש בכוחו להתיך כל גוף עשוי מתכת. לכן מצוידים רכבי החלל במגיני חום מיוחדים. אלה נחלקים לשני סוגים: מגיני חום מתכלים וקבועים. המגן המתכלה הוא שכבה עבה מאוד של מתכת או חומר מרוכב, המכסה את צדו הקדמי של הרכב (כאשר הוא חודר לאטמוספירה). שכבה זו מתנדפת בהדרגה, אך מונעת את התחממותם של חלקי הרכב האחרים. מגן החום הקבוע הוא זה שבו מצוידות מעבורות החלל האמריקניות, והוא עשוי אריחים של חומר קרמי בעל עמידות חום גבוהה במיוחד.

כדי להחזיר רכב מן החלל, יש להאט אותו תחילה ממהירות של נפילה חופשית סביב הארץ למהירות המתאימה לחדירה אל השכבות העליונות של האטמוספירה. אם ייכנס למרומי האטמוספירה בזווית חדה מדי, הוא עלול להינתז מעליה ולחזור למסלול; ואם הזווית קהה מדי, הוא יגיע לרבדים הצפופים יותר של האטמוספירה במהירות גבוהה מאוד, שבה לא יוכל מגן החום לשמור על שלמותו. הכניסה בזווית המתאימה בדיוק תביא להאטת מהירות הרכב, כך שבהגיעו לרבדים הצפופים יותר, החום לא יהיה כה עז.

 

מעבורת החלל האמריקנית "דיסקברי" ממריאה לחלל, 2006 (צילום: רויטרס)


מלבד זאת מצוידים רוב רכבי החלל המוחזרים במצנחים, לשם נפילה מתונה דרך רבדי האטמוספירה הנמוכים, עד לנחיתה על היבשה (כנהוג בתוכנית החלל הסובייטית/רוסית) או בים. ואילו מעבורת החלל מיועדת לדאייה אל מסלול נחיתה מעין זה המשמש מטוסים, והיא מצוידת במצנח בלימה הנפתח כשהיא על המסלול.

בעיה דומה לזו מצויה באותן גשושות חלל המיועדות לנחיתה על כוכבי לכת וגופים שונים אחרים במערכת השמש. אם יש שם אטמוספירה, הפתרון דומה - נחיתה באמצעות בלימת חיכוך ומצנח. אם אין אטמוספירה (כמו בירח), הרכב מצויד ברקטות בלימה או במנועים שהדחף שלהם מנוגד לכיוון תנועתו מטה, כדי לקזז את מהירותו יחסית לפני השטח ולהביאו לנחיתה "רכה".

 


עוד על חקר החלל

חקר החלל (2): תוכניות החלל של מדינות העולם | שיגורי חלל מאוישים

חקר החלל (3): מטרות חקר החלל | כיוונים בחקר החלל | עתיד חקר החלל


 

 


יש לכם הערה לערך ?


חזרה לעמוד הקודם
חזרה לעמוד הראשי של האנציקלופדיה

חדשות
דעות
כלכלה
ספורט
צרכנות
תרבות ובידור
רכילות Pplus
מחשבים
בריאות
ירוק
יהדות
תיירות
רכב
אוכל
יחסים
סרטים
הוט
כלכליסט
משחקים
מקומי
לימודים
מדע
לאישה
דרושים
ynet-shops
ynettours
winwin
בעלי מקצוע
ביגדיל
 

אודות ועזרה
כתבו אלינו
עזרה
מדיניות פרטיות
תנאי שימוש
מפת האתר
ארכיון
מרכזי המבקרים
Israel News
 
אודות האתר
RSS
הפוך לדף הבית
ynet בסלולר
ניוזלטרים
פרסמו אצלנו
אנציקלופדיה
באבלס
ערוצי תוכן
חדשות
כלכלה
ספורט
תרבות
בריאות
מחשבים
נופש
Xnet
Yschool
יהדות
דעות
צרכנות
תיירות
אוכל
רכב
בעלי חיים
שופינג לאשה
כיכר השבת
יחסים
אסטרולוגיה
מעורבות
ירוק
לאשה
דילים
ynetArt
kick
כלכליסט
בלייזר
רכילות Pplus
מנטה
משחקים
mynet
מפות
פרוגי
כלים ושירותים
קניות
מניות
דרושים
מחירון רכב
דירות להשכרה
קופונים
זיכרונט
ידיעות בתי ספר
ידיעות אחרונות
דירות למכירה
לוח רכב
יד שניה
בעלי מקצוע
משחקים Games
עברית
דירות חדשות


YIT  - פיתוח אינטרנט ואפליקציותApplication delivery by radwarePowered by Akamaiהאתר פועל ברישיון אקו"םהאתר פועל ברישיון תל"יאקטיב טרייל
-nc  כל הזכויות שמורות לידיעות אינטרנט ©