20 שנה לתחנת החלל הבינלאומית: 6 ניסויים כחול-לבן

לפני 20 שנה, ב-20 בנובמבר 1998, שוגרה מנמל החלל קוסמודרום בייקונור חללית קטנה. החללית נקראה זאריה, "שחר" ברוסית, שכן היא סימלה שחר של יום חדש בשיתוף הפעולה בין מעצמות החלל לאחר נפילת בריה"מ. שבועיים לאחר מכן, האמריקנים שיגרו את Unity ("אחדות") שחברה ל"שחר" במסלול סביב כדור הארץ. זאת הייתה ראשיתה של סדרה של שיגורים שהביאו עוד ועוד חלקים שהלכו והצטרפו למבנה היקר ביותר שבנתה האנושות, וללא ספק אחד המרשימים שבהם: תחנת החלל הבינלאומית.

לפי הערכות, עלות בנייתה של תחנת החלל עברה את רף ה-150 מיליארד דולר – כבר ב-2010. לשם השוואה, תקציבה הכולל של מדינת ישראל לשנת 2019 עומד על 116 מיליארד דולר. התחנה היא גם ההתיישבות הקבע היחידה של האנושות בחלל. היא מיושבת ברציפות מאז נובמבר 2000 ונכון לינואר השנה, 230 אסטרונאוטים מ-18 מדינות חיו ועבדו בה למשך זמן של עד שנה.

 

 

תחנת החלל, שבנייתה הושלמה ב-2010 אך עד היום נוספים לה רכיבים נוספים, היא מבנה בגודל מגרש פוטבול אמריקני – כלומר היא גדולה יותר ממגרש כדורגל. כמובן, רוב השטח הזה מוקצה לפאנלים סולאריים שמאפשרים לתחנה להמשיך לפעול. שטח המגורים והעבודה של האסטרונאוטים הוא בערך בגודל של מטוס בואינג 747. בחלק מהמעברים שלה, תחנת החלל הבינלאומית היא העצם המאיר ביותר בשמי הלילה אחרי הירח. ניתן לראות אותה ללא כל עזרים, בעודה חולפת מעל ישראל בגובה של בין 330 ל-435 ק"מ מעל פני הים ובמהירות של 27,600 קמ"ש.

במילים אחרות, תחנת החלל הבינלאומית משלימה 15.5 הקפות סביב כדור הארץ מדי יום. אם הייתם נמצאים על סיפון התחנה, הייתם רואים את השמש זורחת ושוקעת מדי 90 דקות בערך. למעשה, התחנה נמצאת בנפילה חופשית כבר 20 שנה. האסטרונאוטים שמרחפים בתחנת החלל אינם מרחפים באפס כבידה – אלא נופלים עם סיבוב כדור הארץ, כמו מעלית שלעולם אינה מגיעה לקרקע.

 

אמנם תחנת החלל הבינלאומית היא פרויקט של סוכנויות החלל האמריקנית, הרוסית, האירופית, היפנית והקנדית, אבל כשמה כן היא – בינלאומית. התחנה היא מעבדת המחקר היוקרתית בעולם, ובכל יום נערכים בה ניסויים ייחודיים בביולוגיה, בפיזיולוגיה, בפיזיקה, באסטרונומיה ובשלל תחומים נוספים הזקוקים לתנאי המיקרו-כבידה. אלא שלא הרבה יודעים כי בין הניסויים ניתן למנות גם שורה ארוכה של ניסויים כחול-לבן, שהזניקו את המדע הישראלי ואת התעשייה הישראלית למאה ה-21. אז לכבוד חגיגות ה-20 לתחנת החלל הבינלאומית, אספנו לכם שישה ניסויים ישראליים מדהימים, שנערכו ויערכו בתחנת החלל.

 

מה עשיתם בשבת בבוקר? שתיתם קפה? קראתם עיתון?  יופי, כי בשבת הזאת שוגרה בהצלחה מעבדת חלל שפיתחה החברה הישראלית ספייס פארמה לתחנת החלל הבינלאומית. היה זה הביקור השלישי של ספייס פארמה בתחנת החלל הבינלאומית.

שיגור מעבדת החלל, שנעשה כחלק מחללית האספקה סיגנוס לתחנת החלל, הוזמן על ידי מכון מחקר אמריקאי המבצע ניסוי ראשון מסוגו לבחינת השפעת תת-כבידה על תאי גזע להפקת שריר. המעבדה, שפיתוחה נתמך על ידי סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע, מתנהלת ללא מגע אדם ונשלטת ישירות על ידי החוקרים המבצעים את המחקר מכדור הארץ – ממש מהטלפון הנייד שלהם. 

 

ככלל, החלל מציע סביבה מושלמת לעריכת ניסויים ביולוגיים וכימיים, לרבות פיתוח תרופות חדשות. מחקרים מצביעים על כך שתנאי מיקרו-כבידה מאיצים תהליכים ביולוגיים וכימיים רגילים, כך שהתוצאות מתקבלות מהר יותר, ללא הפרעות חיצוניות ובתנאי קיצון. כך, למשל, חיידקים בחלל החיצון מפתחים עמידות מהירה לתרופות בשל תנאי העקה המיוחדים – ותרופה שהוכחה כיעילה נגד חיידקי החלל הללו צפויה לגבור בקלות על חיידקים ארציים מאותו הזן.

המעבדות של ספייס פארמה – בגודל קופסת נעליים ובמשקל 2.3 קילו בלבד – מציעות לחוקרים מרחבי העולם פלטפורמה זולה וחכמה לעריכת ניסויים בחלל. "בעתיד הקרוב", אומר מייסד ספייס פארמה יוסי ימין, "תרופות שפותחו בחלל החיצון יהיו זמינות על כל מדף בכל בית מרקחת".

 

 

מה אתם עשיתם בתיכון, שיחקתם כדורגל? כי שלושה ניסויים שתכננו תלמידי תיכון במסגרת תוכנית רמון ספייסלאב, בהובלת קרן רמון וסוכנות החלל הישראלית במשרד המדע, שוגרו בחודש יוני השנה לתחנת החלל הבינלאומית על גבי חללית אספקה של חברת ספייס אקס.

בית ספר עמל שחקים בנהריה תכנן ניסוי הבוחן כיצד המיקרו-כבידה משפיעה על קצב הפעפוע והיווצרות האבנים בכליות, במטרה לייעל את הטיפול בדיאליזה פה בכדור הארץ; בית הספר הרב-תחומי עמל ב' מפתח תקווה בנה ניסוי לבדיקת השפעת המיקרו-כבידה על התרבות תאים בוני עצם בנוכחות מוגברת של סידן – במטרה לפתח תזונה נכונה יותר לאסטרונאוטים, הנוטים לאבד מסת עצם בחלל, וכן לתרום לחקר מחלת האוסטאופורוזיס בכדור הארץ; ואילו תלמידי בית הספר אורט דקל וילנאי במעלה אדומים תכננו ניסוי לבדיקת השפעת המיקרו-כבידה על משקעים שנוצרו מתאים בוני עצם בהשפעת סידן אמורפי, במטרה לבלום את האצת האוסטאופורוזיס בחלל עקב קרינה קוסמית והיעדר פעילות גופנית.

את הניסויים ששוגרו לתחנת החלל הבינלאומית בנו תלמידי התיכון בתוכנית רמון ספייסלאב בעזרת מנחים בעלי רקע במדעים והכשרה ייעודית מטעם קרן רמון, לצד מורים למדעים מטעם בתי הספר.

 

 

עם כל הכבוד לעגבניות שרי ול-Waze, ישראל הפכה ב-2014 למדינה השנייה בעולם ששיגרה לוויין תלמידים – דוכיפת 1 – והוא ממשיך להחזיק בתואר לוויין התלמידים בעל משך החיים הארוך ביותר.

ואילו בחודש אפריל השנה שוגר יורשו, דוכיפת 2, מנמל החלל קייפ קנוורל שבארה"ב. הלוויין, מיזם משותף של סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע ועיריית הרצליה, שוגר על גבי משגר מסוג אטלס-5, כשהוא נישא על גבי חללית האספקה ג'ון גלן. לאחר מסע בן ארבעה ימים בחלל, הגיע הלוויין, יחד עם שאר לווייני הפרויקט QB50 של האיחוד האירופי, אל תחנת החלל הבינלאומית. דוכיפת 2 הוא לוויין התלמידים היחיד שישוגר במיזם, בעוד שאר הלוויינים נבנו בידי סטודנטים וחוקרים מבוגרים.

לאחר שהגיע הלוויין לתחנת החלל, הוא הועבר אל חלקה היפני של התחנה, ולאחר שלושה חודשים שוגר מהתחנה באמצעות זרוע רובוטית מיוחדת שהפעילו האסטרונאוטים בתחנה. הננו-לוויין, שמשקלו 1.8 ק"ג בלבד, חוקר בימים אלה את צפיפות הפלזמה ביונוספרה התחתונה. הנתונים המתקבלים מהלוויין מועברים לתחנת הקרקע במרכז המדעים הרצליה, שם מפענחים אותם התלמידים.

 

יותר מ-80 תלמידים – מאופקים, מירוחם, מעפרה, מחוּרה (הפזורה הבדואית) ומהרצליה – עמלו במשך שנתיים על פיתוח דוכיפת 2. התלמידים עבדו בעשרה צוותים ולרשותם עמדו חדר נקי, מעבדת אלקטרוניקה ותחנת קרקע לתקשורת עם לוויינים. כל צוות היה אחראי לתחום אחר כגון בחינת המפרט הטכני, תכנות מערכת ההפעלה, פענוח נתוני הלוויין, בקרה, הנדסת מערכת ועוד, כאשר את התלמידים ליוו מהנדסים מהאקדמיה וממפעל מבת חלל בתעשייה האווירית.

 

 

במחצית השנייה של 2019 תשוגר חליפת חלל מתוצרת רמת החיל לתחנת החלל הבינלאומית – כתחנת מעבר בדרכה למאדים.

את החליפה החדשנית, אסטרו-ראד, פיתחה החברה הישראלית סטמראד. החליפה המיוחדת נועדה להגן על אסטרונאוטים במאדים מפני הקרינה הקוסמית במסע לכוכב הלכת האדום ובמהלך השהות על פני כוכב הלכת. לאחר שהאסטרונאוטים בתחנת החלל יבדקו עד כמה החליפה נוחה לעבודה (וגם לשינה), בובה שפיתחה סוכנות החלל הגרמנית תלבש אותה בטיסת הבכורה של מעבורת החלל אוריון מסביב לירח. הטיסה מסביב לירח תהיה המבחן הקריטי של החליפה לקראת הטיסות הבאות של אוריון, שיהיו מאוישות. השאיפה היא כי החליפה תיכלל במסע המאויש לירח Exploration Mission 2, המתוכנן לשנת 2021 – וכל זה כהכנה למסע ההיסטורי למאדים.

 

אסטרו-ראד, הנושאת דגל כחול-לבן, מבוססת על עקרון ההגנה הסלקטיבית של מח העצם ושל הריאות, החזה, הקיבה, המעי הגס והשחלות – איברים הרגישים במיוחד להיווצרות תאים סרטניים עקב חשיפה לקרינה. החליפה, אשר הותאמה בשלב הראשון לנשים עקב רגישותן היתרה לקרינה, עשויה מחומרים עתירי מימן, והיא מולבשת על פלג הגוף העליון בדומה לווסט.

למעשה, החליפה פותחה בעקבות ההצלחה של המוצר הראשון של חברת סטמראד – חגורה המגנה על מח העצם באגן הירכיים – אשר נפוצה היום מאוד בקרב "מגיבים ראשונים" כמו לוחמי אש בכל רחבי העולם. סטמראד משתפת פעולה עם חברת לוקהיד מרטין כדי להתאים את הטכנולוגיה של החליפה לשימוש בחלל.

 

 

היקום הוא מקום אלים להפליא, אבל יש אירוע קוסמי אחד שאין שני לו בעוצמתו: התפרצות קרני גמא. בשנים האחרונות, קבוצת חוקרים מהטכניון, בהובלת של פרופ' אהוד בכר ופרופ' שלומית טרם, מפתחים גלאי שיזהה התפרצויות גמא בחלל – ואולי יציל את כדור הארץ בעתיד הרחוק.
 
המחקר הישראלי, הנתמך על ידי סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע, זכה ב-2017 לתמיכת נאס"א בסך מאות מיליוני דולרים – מבין מאות הצעות שהוגשו מכל רחבי העולם. הגלאי מהטכניון יעבוד בצמוד לטלסקופ רנטגן שנקרא "לובסטר". הטלסקופ, בעל שדה ראייה רחב במיוחד כמו שדה הראייה של לובסטרים, ישוגר לתחנת החלל הבינלאומית בשנת 2022.
 
מטרת המשימה האמריקאית-ישראלית, היא לזהות התפרצויות גמא כתוצאה מהתנגשויות עוצמתיות בין גופים דחוסים מאוד, כמו חורים שחורים וכוכבי ניטרונים, המהווים גם את המקורות של גלי כבידה. עד כה זוהו מספר גלי כבידה כתוצאה מהתנגשויות קוסמיות אלו, אולם מאף אחד מהאירועים האלה עוד לא התגלתה התפרצות של קרינה אלקטרומגנטית. שדה הראייה של לובסטר, לצד רגישות הגלאי הישראלי, יאפשרו לזהות התפרצויות גמא בזמן אמת – ובמקביל לגלאי גלי הכבידה בכדור הארץ. מדענים מאמינים שהתפרצויות קרני גמא אחראיות להכחדות המוניות בהיסטוריה של כדור הארץ, והן עלולות להביא להכחדות המוניות גם בעתיד.
 
הגלאי שפותח בטכניון מבוסס על גביש, הבולע את חלקיקי קרינת הגמא ויוצר אור נראה, שנקלט על ידי מכפיל אור והופך לאות אלקטרוני. מהאות שיתקבל יהיה ניתן לזהות את האנרגיה של החלקיק, ואת הזמן המדויק שבו הגיע לתחנת החלל הבינלאומית. "תיוג הזמן חשוב כדי לחקור את אופי ההתפרצות, וכדי לקשור אותה לאירועים אחרים כגון גלי הכבידה", מסביר פרופ' בכר. 

 

תחנת החלל הבינלאומית חולפת מעל אירופה והמזרח התיכון. קרדיט: Image Science & Analysis Laboratory, NASA Johnson Space Center

ב-8 ביולי 2011 שוגרה המשימה ה-135 והאחרונה בהחלט של תוכנית מעבורות החלל האמריקנית. אחרי אסון מעבורת קולומביה, המעבורת אטלנטיס שוגרה לחלל ועגנה בהצלחה בתחנת החלל הבינלאומית, כשהיא מספקת לה, בין היתר, שלושה ניסויים תוצרת ישראל – הראשונים בתולדותיה.

"היו שם שלושה ניסויים של מכון פישר", אומר טל ענבר, ראש מכון פישר למחקר אסטרטגי אוויר וחלל. "הניסוי הראשון היה של תאי עצם של בני אדם חיים, הניסוי השני, שנערך בשותפות עם חברת שטראוס מים, נועד לבדוק מערכת חדישה לטיהור מים, והניסוי השלישי עסק בחיידקים פרוביוטיים מהסוג שאילן רמון ז"ל לקח איתו לחלל. למעשה, זה לא רק היה המשכו של אותו ניסוי, אלא ממש דורות ההמשך של אותם חיידקים. ניסויי החיידקים ותאי העצם בוצעו בשותפות עם בית הספר לרפואה באוניברסיטה העברית והמרכז הרפואי הדסה הר הצופים, וזכו לתמיכה סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע".

 

 

כאמור, תחנת החלל הבינלאומית היא המבנה היקר ביותר שבנתה האנושות. אבל גם פעילותו השוטפת עולה כסף, הרבה מאוד כסף. בנוסף, גם משמעותה הפוליטית של התחנה, כמגדלור מדעי רב-לאומי שמתעלה על המחלוקות שלנו כאן בכדור הארץ, הולכת ומאבדת מכוחה בסדר היום החדש.

לפי ההסכם בין ארה"ב ורוסיה, השותפות העיקריות בפרויקט, תחנת החלל הבינלאומית תמשיך במסלולה הרגיל עד שנת 2024. לאחר מכן איש לא יודע מה יעלה בגורל ההתנחלות האנושית היחידה בחלל. רוסיה מעוניינת למכור את חלקה בתחנה לתיירי חלל, ובעצם להפוך את תחנת המחקר לבית מלון מפואר, וגם ממשל טראמפ כבר הודיע על רצונו למכור את חלקה האמריקני של התחנה ליזמים פרטיים. בתקציב 2019 תשקיע נאס"א 150 מיליון דולר בפיתוח פלטפורמות עסקיות בתחנה, במטרה לרקוד על שתי החתונות: להפריט את תחנת החלל הבינלאומית, ובמקביל להמשיך לערוך בה ניסויים מדעיים.