הכירו את החברה הישראלית שרוצה להפיק חמצן מהירח: חברת הליוס (Helios) מצור יגאל, שנתמכת על ידי סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע והטכנולוגיה ומתכננת לשגר ניסוי ראשון לתחנת החלל הבינלאומית כבר בשנה הבאה. הליוס מפתחת טכנולוגיה שתאפשר להפיק חמצן ישירות מאדמת הירח. אם היא תצליח, החברה הקטנה מישראל תפרוץ את הדרך להתיישבות אנושית בירח ובמאדים.
"צריך להבין שהקמת תשתיות על הירח זה לא חזון עתידני לעוד 20 שנה", מסביר מנכ"ל הליוס יונתן גייפמן. "בחמש השנים הבאות הולכים לשגר למעלה מ-50 משימות לירח, חלק לא מבוטל בהן במסגרת פרויקט ארטמיס. ובעוד שלוש שנים כבר יסתובבו שני המודולים הראשונים של תחנת החלל הירחית, הלונר גייטוויי, שספייס אקס עתידה לשגר. נאס"א שמה לעצמה למטרה לחזור לירח על מנת להישאר, כלומר לייצר נוכחות קבע על הירח. אלא שכל התוכניות היפות האלה לא יהיו בנות קיימא מבחינה כלכלית לפני שנתגבר על האתגר העיקרי העומד בפני שיגורים לחלל: השינוע של אלפי טונות חמצן מכדור הארץ לירח מדי שנה לצורכי הנעה רקטית. כאשר העלות לשינוע קילוגרם אחד של חמצן מכדור הארץ לירח היא מעל 100,000 דולר, הקמת תשתית רצינית על הירח פשוט תהיה יקרה מדי בשיטה הנוכחית".
Jonathan Founder and CEO - by Haya Gold.jpg
70% מהסטארשיפ – חמצן
ככלל, כדי לשגר מטען לחלל צריך דלק. אלא שמשקל הדלק מוסיף למשקל המטען, מה שמחייב עוד דלק. הדלק הנוסף פירושו משקל נוסף, מה שמצריך עוד דלק – וכך הלאה במעגל קסמים אכזרי שנקרא בפי מהנדסים "עריצות משוואת הטילים". המשמעות היא שמשימות חלל מורכבות מ-95% דלק ורק 5% מטען (אסטרונאוטים, לוויינים, ניסויים מדעיים וכו'). החמצן הוא שחקן מרכזי בבעיה, שכן כדי לשרוף את כל הדלק הזה המשגר צריך לשאת עמו גם את החמצן, שכידוע אין בחלל, וגם לחמצן הזה יש משקל. המון משקל.
"דוגמה טובה היא הסטארשיפ שמפתחת ספייס אקס", מסביר גייפמן. "החללית צפויה לשקול 1,200 טונות – כאשר 850 טונות מסך כל המשקל יהיה חמצן. פשוט חמצן. ואם אחר כך נרצה לשלוח את הסטארשיפ למאדים, נצטרך לתדלק אותה מחדש בעודה במסלול לווייני נמוך מסביב לכדור הארץ – כלומר נצטרך לשגר חללית אספקה מבעוד מועד, שהיא עצמה תהיה עוד סטארשיפ עם עוד חמצן".
הטכנולוגיה המהפכנית שמפתחת הליוס היא הפקת החמצן הנדרש מחול הירח ללא צורך בחומרי גלם מתכלים מכדור הארץ, ובכך לחסוך את העלויות ולאפשר שינוע של מטען גדול יותר על חשבון החמצן. הפקת חמצן על הירח תתמוך לא רק בנוכחות אנושית קבועה על הירח, כמו בתוכניות ארטמיס והלונר גייטוויי, אלא גם במשימות לחלל העמוק – כמו במשימות מאוישות למאדים. מאחר שכוח הכבידה של כדור הארץ חזק בהרבה מזה של הירח, צריך פי 25 יותר אנרגיה כדי לשנע חמצן מכדור הארץ לחלל הקרוב מאשר לעשות זאת מהירח. למעשה, יהיה זול יותר לתדלק סטארשיפ בחמצן מהירח מאשר בחמצן מכדור הארץ, אפילו אם החללית מקיפה את כדור הארץ.
אבי בלסברגר, מנהל סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע והטכנולוגיה אומר כי "אנחנו צופים שמגמת החזרה לירח סביב תוכנית ארטימיס של נאס"א תייצר הזדמנויות עסקיות משמעותיות בתעשיית החלל בכלל ותעשיית החלל הישראלית בפרט. חברת הליוס, שהחלה את דרכה בסדנת היזמות של סוכנות החלל במסגרת שבוע החלל הישראלי, הנה דוגמה מצוינת לסטארט-אפ ישראלי פורץ דרך שיוביל ויהיה גורם מרכזי במגמה המתפתחת הזו בעולם".
סרטון המסביר את החזון של הליוס.
Helios Furnace by Haya Gold (1).jpg
45% מאדמת הירח היא חמצן
"למרבה המזל", מספר גייפמן, "חמצן הוא ממש לא מצרך נדיר במערכת השמש. כל גוף סלעי במערכת השמש עשיר בחמצן – כדור הארץ, מאדים וגם הירח שלנו. החמצן נמצא בחול, או ברגולית, של הירח. כמו בכדור הארץ, חול אינו אלא בליל של יסודות כמו ברזל, סיליקון ואלומיניום הקשורים כימית עם חמצן, אשר מהווה כמחצית מהמשקל של החול. הודות לדוגמיות הקרקע שהובאו לכדור הארץ במשימות אפולו, יש לנו מושג לא רע לגבי ההרכב הכימי של אדמת הירח – ומצאו כי בין 42% ל-45% מאדמת הירח היא חמצן, תלוי באתר הנחיתה. האתגר הוא להפריד כימית את החמצן הזה מהברזל, מהסיליקון ומשאר היסודות".
תהליך הפרדת החמצן מהחול בו החברה עושה שימוש הוא אלקטרוליזה, כלומר פירוק תחמוצות בעזרת זרם חשמלי. ראשית מחממים את הרגולית ל-1,600 מעלות צלזיוס – וכך מתיכים אותו. בשלב השני מעבירים זרם חשמלי בלבה, וכך משחררים את החמצן שיבעבע מההתך. כמובן, גם חומרי הלוואי שמופקים בדרך זו יכולים לשמש את ההתיישבות האנושית בירח, כמו הברזל, הסיליקון והאלומיניום.
"הנוסחאות הכימיות פשוטות מאוד", מסביר גייפמן. "זהו ניסוי שעושים בשיעור מדע בכיתה ט', כשמפרידים מים לחמצן ולמימן. הבעיה היא העבודה בטמפרטורות גבוהות, ועם חול ירח מותך שמתנהג כמו חומצה. האתגר שלנו הוא לייצר את התא האלקטרוכימי שישרוד את התהליך הזה. בנאס"א התחילו לדבר על הפקת חמצן מחול הירח עוד בשנות ה-80', וב-MIT הצליחו להפיק חמצן מחול כבר לפני 20 שנה, אלא שזה לא היה בקנה מידה משמעותי – והפרויקט נזנח. לב הפיתוח שלנו הוא אלקטרודות חדשניות, שכבר רשמנו עליהן פטנט. כיוון שאי אפשר להחליף את האלקטרודות שהתבלו כמו שעושים במפעלים בכדור הארץ, האלקטרודות שאנו מפתחים יוכלו להחזיק מעמד בטמפרטורות של 1,600 מעלות לאורך שנים".
Induction furnace 2.jpg
ניסויים ראשונים על הירח בשנים הקרובות
מאחורי הליוס עומדים כמה שמות רציניים בתעשיית החלל, כמו ויליאם לארסון, לשעבר מנהל פרויקט ניצול המשאבים המקומיים (ISRU) בנאס"א, פרופסור ברטיל אנדסון, לשעבר המדען הראשי של הקרן האירופית למדע, ויואב לנדסמן, סגן מנהל משימת החללית הישראלית בראשית. לאחר שהוכיחו את ההיתכנות של הטכנולוגיה כאן בצור יגאל, בהליוס מתכוונים לערוך ניסוי ראשון בתחנת החלל הבינלאומית כבר בשנה הבאה, במטרה לבדוק את השפעות המיקרו-כבידה על התהליך האלקטרוכימי של הפרדת החמצן, ובשנים הקרובות – גם מספר ניסויים ראשונים על הירח עצמו.
"כדי לייצר לאנושות עתיד בין הכוכבים", מסכם גייפמן, "נצטרך ללמוד איך לחיות מהאדמה, תרתי משמע, וזה מתחיל מחמצן. אחד הפרופסורים שאנחנו עובדים איתם אוהב להגיד בכנסים שבשנים הקרובות זה מה שהאנושות תעשה בעיקר בחקר החלל: לשנע חמצן ממקום למקום במערכת השמש. אם כן, כדאי שנתחיל מהירח, שעתיד להיות קרש הקפיצה שלנו לעולמות רחוקים יותר".