מי מעצמת החלל הגדולה ביותר?
מאת סיינטיפיק אמריקן ישראל
לרוסים יש שבועיים כדי להציל את משימת פובוס-גרונט. מה המשמעות לגבי תוכנית החלל בראשית המאה ה-21?
ספינת הדגל של תכנית החלל הרוסית, החללית פובוס-גרונט, שהמריאה השבוע בדרכה למאדים עלתה על "שרטון" ונתקעה במסלול סביב כדור הארץ. למדענים הרוסים יש שבועיים כדי לנסות להציל את החללית ואיתה את עתיד המחקר הפלנטרי של מעצמת החלל הרוסית.
האירוע לא זכה לכותרות ראשיות. מצבה של תכנית החלל הבין-לאומית אינו עניין שמעסיק במיוחד את הציבור, וחבל, מפני שמאז ומתמיד שימשה תכנית החלל מראה מדויקת למדי של מצב האנושות ויחסי הכוחות הבין-מעצמתיים. היא מעין אבן בוחן, תמצית ייצוגית ואף כדור בדולח של המין האנושי – מי אנחנו? מי מוביל אותנו? ולאן?
למעשה, גם חוסר העניין הציבורי בנושא החלל מלמד על מצב הרוח הגלובלי. החלל הוא ה"מערב הפרוע" של האנושות, הוא המרחבים הלא נודעים שהסיבה העיקרית לחקור אותם היא הסקרנות: להגיע למקום שאיש עדיין לא היה בו קודם. לא במקרה פתחה הסיסמה הזאת את פרקי סדרת המדע הבדיוני האגדית "מסע בין כוכבים". ההשראה למשפט הזה הגיעה מחוברת שהפיק הבית הלבן ב-1958 כדי להפיץ את רעיון כיבוש החלל.
הסקרנות להגיע למקום שאיש עדיין לא היה בו, היא הסיבה העמוקה לכך שקולומבוס הפליג מערבה, שמגלן הקיף את העולם, שסקוט יצא אל הקוטב הדרומי וקיפד את חייו ושניל אמסטרונג המריא בדרכו לצעוד צעד קטן לאדם, צעד גדול למין האנושי. אנושות שלא מגלה בכך עניין היא אנושות במשבר, העוסקת רק במה שקרוב, נעדרת חזון וראייה "מעבר לאופק" וגרוע מכך, נעדרת מנהיגות.
טיסות לחלל הן עסק יקר להחריד, ולכן אין פלא שרק מדינות עשירות יכולות להרשות זאת לעצמן. אבל כסף הוא לא הכול. מדינה צריכה להחליט להשקיע כסף בתכנית חלל – זהו מדד לשאיפותיה, למוכנות להשקיע לא רק בדברים המיידיים ולחזון.
אבל לא רק חזון וסקרנות הרפתקנית הניעו את חקר החלל אלא גם מעמד. שיגורו לחלל ב-1957 של כדור מתכת קטן ומצפצף, הלוויין הסובייטי הראשון ספוטניק 1, הכניס את שתי המעצמות הגדולות של אותה תקופה, ברית המועצות וארצות הברית, למירוץ חלל סוער ששיאו בנחיתה על הירח וב"ניצחון, אמריקני. כל ילד חלם אז להיות אסטרונאוט ולזכות בקבלת פני גיבורים. האוניברסיטאות במערב, וגם בישראל, התרחבו בפתאומיות וקלטו אלפי מדענים בכל התחומים. התחרות הבין-מעצמתית הביאה לפריחה אדירה בחקר החלל ובמחקר המדעי.
עם ירידת המתח בין המעצמות החלה הדעיכה. תכנית "אפולו" הופסקה, אמריקה איבדה את יכולתה לשלוח אדם לירח ואפילו הידע לעשות זאת כמעט ונשכח. ברית המועצות התפרקה והשאירה את חקר כוכבי הלכת בידי האמריקנים. עיקר הפעילות המאוישת התרכזה בתחנת החלל הבין-לאומית – תכנית משעממת שבלעה מיליארדים ולא הניבה כמעט תוצאות מדעיות. לאחר המאבק הגדול בין המעצמות הסתפקו המנהיגים ברוח שיתוף הפעולה, גם אם הוא מוגבל למסלול סביב כדור הארץ.
ג'ורג' ו' בוש ניסה לחיות את תכנית החלל המאוישת של ארצות הברית. אבל כל מה שנאס"א יכלה להפיק הייתה תכנית קונסטליישן – מן שדרוג מגושם של תכנית אפולו שלא הצליח להלהיב איש, גם לא את הנשיא הבא אחריו, ברק אובמה, שביטל את התכנית. עם סיום פעילות מעבורות החלל במחצית 2011 נותרה אפוא ארצות הברית בפעם הראשונה מזה עשורים ללא יכולת לשגר אדם לחלל. סוכנות החלל האמריקנית סובלת היום ממעמד נמוך ומחזון מוגבל ותכנית החלל שלה היא מראה עצובה למעמד המדע בארצות הברית. לא במקרה יצא שבועון המדע הבריטי, ניו סיינטיסט, בגיליון מיוחד באוקטובר האחרון שכותרתו Unscientific America, תוך קריצה לשמו של כתב העת המתחרה סיינטיפיק אמריקן, הטוען שארצות הברית נוטשת את המדע ואת ההיגיון.
המדינה היחידה המסוגלת להטיס כיום אדם לחלל באופן קבוע היא רוסיה. רוסיה היא האחראית הבלעדית על הטסת אסטרונאוטים לתחנת החלל הבין-לאומית ועל החזרתם בשלום הביתה. אך בעוד התכנית המאוישת הרוסית שגשגה, הייתה התכנית לחקר כוכבי הלכת שלה בהקפאה עמוקה.
פובוס, הירח הקטן והמוזר של מאדים הוא "הגביע הקדוש" של תכנית החלל הרוסית מזה עשרות שנים, אבל גם הסיוט הגדול ביותר שלה. הקשר עם החלליות פובוס 1 ופובוס 2, ששוגרו ב-1988 אבד לפני שהגיעו ליעדן, הראשונה כחודשיים לאחר השיגור והשנייה מעט לפני המפגש המיוחל עם פובוס. רוסיה נטשה את ניסיונותיה להגיע למאדים לאחר שהחללית מארס 96 התרסקה מיד לאחר השיגור בשנה זו.
פובוס-גרונט (מילולית: אדמת פובוס) ששוגרה אתמול הייתה אמורה להחזיר את סוכנות החלל הרוסית למסעות הבין-פלנטריים. והיו לה את כל מרכיבי החזון והדמיון של משימה ראויה לשמה. פובוס-גרונט משימת החלל השאפתנית ביותר אי פעם: החללית הייתה אמורה לטוס למאדים והיכנס למסלול סביב כוכב הלכת,
אחר כך היא הייתה אמורה להיפגש עם הירח פובוס, להנחית עליו חללית קטנה שתאסוף דוגמת אדמה מפני הירח ולהחזיר את הדוגמה לכדור הארץ ב-2014 – הדבר הקרוב ביותר להחזרת דוגמא ממאדים עצמו. במשימה היה גם ייצגו למעצמות חלל אחרות: החללית הראשית נשאה עמה חללית סינית קטנה שהייתה אמורה להישאר במסלול סביב מאדים. חללית הנחיתה על פובוס נשאה דוגמא של מיקרואורגניזמים, פרי יוזמה של "החברה הפלנטרית" מלכ"ר אמריקני המעודד את חקר החלל, ובהם חיידקים "ישראלים" מן הנגב ומים המלח ולהחזיר אותם לכדור הארץ כדי לבחון את הרעיון שהחיים יכולים לנדוד בין כוכבי הלכת.
אבל מלבד ההישג הטכנולוגי המדעי הכביר שהצלחת המשימה הייתה מניבה, היא שימשה גם ל"העברת המקל" מן הדור הישן של המהנדסים הסובייטים הוותיקים אל דור חדש של מהנדסים רוסים צעירים יותר – סוכנות החלל הרוסית ראתה בכך הזדמנות אחרונה לחזור למשחק. הכישלון השבוע עלול לשים קץ לחלום הרוסי לחזור לחלל הבין-פלנטרי.
נתבונן אפוא באותה מראה גדולה התלויה בחלל: מעצמת החלל הגדולה ביותר, ארה"ב, שקועה במשבר טכני וחזוני. יריבתה הקלאסית, רוסיה, נתקעה במסלול, תרתי משמע. אירופה, שגם לה שאיפות מרתקות בחלל, ואף כמה הישגים, מתקשה שוב ושוב לגייס את התקציב הדרוש מכל חברותיה – והמצב הכלכלי הנוכחי של השוק האירופי אינו מבטיח.
מי נשאר? בעיתוי מושלם התחברה השבוע החללית "סין 8" (שנז'ו 8 ) אל "הארמון השמימי 1" (תחנת החלל הבלתי מאוישת טיאנגונג 1) בדרך לבניית תחנת חלל סינית מאוישת. סין, שכבר שיגרה אדם לחלל ב-2003 והפכה למדינה השלישית בהיסטוריה לעשות זאת, אינה מסתירה את כוונותיה לשלוח בני אדם לירח ולמאדים בהמשך המאה.
אם תכנית החלל היא אכן כדור הארץ הבדולח האנושי, אני מציע לכולנו ללמוד איך אומרים בסינית "הנשר נחת"?
האם סלעים מן החלל זרעו חיים בכדור הארץ? כדי לבחון את הרעיון הזה, חללית רוסית שהמריאה ב-8 בנובמבר עומדת לבדוק אם מיקרואורגניזמים מסוגלים לשרוד בנסיעה הלוך ושוב למאדים. כמה מן החיידקים מגיעים מן הנגב ומים המלח בישראל
המאמר המלא יתפרסם בגיליון דצמבר 2011-ינואר 2012 של סיינטיפיק אמריקן ישראל
מאת דייוויד וורמפלש
הייתכן שמקורם של החיים על כדור הארץ הוא במאדים? במרוצת 20 השנים האחרונות עזבה השאלה את דפי ספרות המדע הבדיוני והייתה לשאלה מקובלת במדע הניסויי. מדעני כוכבי הלכת גילו שסלעים ממאדים אכן מגיעים לכדור הארץ; למעשה, אנו מעריכים שבערך טונה של חומר ממאדים פוגע בכוכב הלכת שלנו מדי שנה. ייתכן שגם מיקרואורגניזמים הצטרפו לנסיעה.
ההתנגשויות ששיגרו את הסלעים האלה למסלולים סביב כדור הארץ היו אירועים אלימים שהתאפיינו בלחצים גבוהים, אבל ניסויים הראו שמינים מסוימים היו מצליחים לשרוד. במעבר דרך האטמוספרה של כדור הארץ, המטאוריטים ממאדים מתחממים רק עד לעומק של כמה מילימטרים מפני השטח שלהם, ולכן כל מיקרואורגניזם המצוי עמוק יותר לא יישרף [ראו "האם החיים הגיעו מעולם אחר?" מאת דיוויד וורמפלש ובנג'מין וייס, סיינטיפיק אמריקן ישראל, פברואר-מארס 2006[.
בין ההמראה לנחיתה, היו האורגניזמים האלה צריכים לשרוד בחציית המרחק שבין כוכבי הלכת בתוך ספינות החלל הסלעיות שלהם. ניתוחי מסלולים מראים שלמרבית המטאוריטים ממאדים נדרשים אלפי או מיליוני שנים כדי להגיע לכאן, אבל מספר קטן מתוכם (בערך אחד מתוך עשרה מיליון) מגיעים לכאן בתוך שנה בערך. האם קיים יצור זעיר שיוכל להיאחז בחיים במשך פרק זמן כזה? המסע לקראת התשובה לכך עומד להתחיל.
ב-8 בנובמבר שיגרה סוכנות החלל הפדרלית של רוסיה את החללית פובוס-גרונט (Phobos Grunt) אל אחד הירחים של מאדים – פובוס. החללית נושאת כמוסה שגודלה כגודל כדורסל, שתאסוף עפר מפני השטח של פובוס ותחזיר אותו לכדור הארץ ב-2014. בתוך הכמוסה יש מכל קטן יותר שפיתחה האגודה הפלנטרית, עמוס באורגניזמים מכדור הארץ, שזכה לשם LIFE (המילה "חיים" באנגלית אך גם ראשי תיבות של Living Interplanetary Flight Experiment או "הניסוי להטסת חיים בין כוכבי הלכת"). במרכז המכל מצויה דגימת קרקע המכילה אוכלוסייה מעורבת של מיקרואורגניזמים מן הנגב. מסביבה יש 30 שפופרות קטנות עם 10 מינים, המייצגים את כל שלוש ממלכות- העל של הביולוגיה בכדור הארץ: חיידקים, ארכאונים (חיידקים קדומים) ואיקריוטים. חמישה מן המינים האלה טסו במשימה האחרונה של מעבורת החלל אנדבור (Endeavour) במאי 2011, בתור חזרה גנרלית.
הצוות שלנו בחר אורגניזמים שעשויים להיות המקבילות הארציות לאורגניזמים משוערים שאולי חיים על מאדים, או לחלופין בגלל שהם יאפשרו לנו לראות עד כמה קשוחים באמת המיקרואורגניזמים הקשוחים ביותר של כדור הארץ.
חיידקים
אחד היצורונים הוא החיידק Deinococcus radiodurans, שהתפרסם בזכות יכולתו לשרוד אפילו לאחר שהדנ"א שלו מופצץ במנות עצומות של קרינה. חקרתי את הדגימות של D.
radiodurans שנסעו על האנדבור, ואני די בטוח שקרוביהם ישרדו במסע לפובוס וחזרה. השוואה בין החסינות של פרטים בעלי הבדל גנטי עשויה לספק לנו תובנות חדשות בנוגע לשאלה כיצד בדיוק האורגניזמים האלו מסוגלים להחזיק מעמד בתנאי קרינה, יובש וקור קיצוני.
ה- D. radiodurans מחזיקים מעמד בקרינה ואינם משנים את צורת התא שלהם, ולעומת זאת חיידקים אחרים מגיבים בנסיגה למצב של נבגים קשיחים המכונים אנדוספורות (.(endospores הניסוי שלנו כולל שני חיידקים כאלה. המין Bacillus subtilis, חיידק מסוג "מתג", משתתף כבר שנים רבות בניסויים בחלל. אחת העמיתות שלי בפרויקט Phobus LIFE, גרדה הומק מן המרכז למדעי התעופה והחלל בגרמניה, שולחת B.
subtilis למסלול סביב כדור הארץ כבר מאז שנות ה-60, והמחקרים שלה הראו שהנבגים שלו מסוגלים לשרוד עד שש שנים בחלל, כשהם מכוסים רק בשכבה דקה של אבק המגן מפני הקרניים האולטרה-סגולות של השמש. אבל בחלל שבין כוכבי הלכת נוסף סיכון אחר, קרינה של חלקיקים טעונים החודרת עמוק יותר.
המתג השני שלנו, B. afensis, התגלה לראשונה לפני 10 שנים במפעל הרכבת החלליות שבמעבדת ההינע הסילוני של נאס"א.
הטכנאים שעבדו שם עסקו בחיטוי החללית "אודיסיאה למאדים" כדי למנוע ממנה לזהם את כוכב הלכת האדום באורגניזמים ארציים. זיהום כזה עלול לבלבל משימות עתידיות לחיפוש חיים, או גרוע מכך: לחסל אורגניזמים ילידי מאדים. אבל דגימות ניסיון שנלקחו מן החללית גילו מין שהצליח לשרוד את החיטוי. (בעקבות חששות דומים מפני זיהום, גם המכל שבנינו מקיים את הנחיות ההגנה הפלנטריות שקבעה הוועדה לחקר החלל של המועצה הבין-לאומית למדעים.)
ארכאונים
ארכאונים דומים לחיידקים, אך הביוכימיה שלהם דומה יותר לזאת של האיקריוטים, ובפועל הם נחשבים ממלכת-על העומדת לעצמה. הארכאון Methanothermobacter wolfeii נבחר לניסוי, לא בגלל העמידות שלו אלא בגלל שהיא מייצר מתאן. האטמוספרה המאדימית מכילה עקבות של הגז הזה, וכמה מדענים הציעו שהם מגיעים ממיקרואורגניזמים הדומים ל-M. wolfeii.
מסיבה דומה כללנו בניסוי גם את הארכאון Haloarcula marismortui.
מקורו של האורגניזם הזה הוא ים המלח והוא אכן חובב מלח כמו שאמורים כנראה להיות כל האורגניזמים המאדימיים. המים על פני כוכב הלכת האדום חייבים להיות מלוחים כדי לא לקפוא. למעשה, על אחד המטאוריטים ממאדים, המכונה מטאור נַחְלָה (Nakhla), נמצאו ראיות שהוא היה שקוע במלח קדמוני.
אורגניזם אחר ששמו Pyrococcus furiosus, המשגשג על כדור הארץ במשקעים ימיים המחוממים בעקבות פעילות געשית, אינו דוגמה לצורת חיים אפשרית על מאדים, אבל כללנו אותו בניסוי בתור בקרה. אם האורגניזמים שלנו ימותו, נצטרך לקבוע אם התנאים הקשים בחלל הם שהמיתו אותם או החום מן הכניסה המחודשת לאטמוספרה. אם P. furiosus העמיד לטמפרטורות גבוהות יהיה השורד היחיד, נוכל להאשים את החום.
איקריוטים
איקריוטים הם אורגניזמים שלתאים שלהם יש גרעין, כמו התאים בגוף האדם. אנחנו מפקפקים ביכולתם לשרוד במסע ממאדים, אבל סברנו שכדאי לנו בכל מקרה לחקור את העמידות שלהם בחלל. אחד המינים שכללנו הוא שֶמֶר האפייה, Saccharomyces cerevisiae, הנפוץ מאוד במחקר הביולוגי.
גם בעלי חיים וצמחים זעירים יעלו לטיסה. טַרדיגְרַדים, המוכרים בכינוי החיבה דובוני מים, הם יצורים חסרי חוליות שאורכם כ-1.5 מילימטרים, ולהם רגליים קטנות בעלות טפרים. הם עמידים מאד בפני קרינה, טמפרטורות קיצוניות ואפילו בפני הריק של החלל. הצמחים הייצוגיים הם זרעים של תודרנית לבנה (Arabidopsis thaliana). בדומה ל-B. subtilis, גם היא סיירת חלל ותיקה, לאחר שכבר נסעה פעמיים בכמוסות של "אפולו".
כשתשוב כמוסת פובוס-גרונט לכדור הארץ ב-2014, צוות ההשבה יוציא ממנה את היחידה הביולוגית וישלח אותה למעבדת הביולוגיה ATCC שבווירג'יניה. בעזרת מכשירים שתוכננו במיוחד למטרה זו, יפתחו המהנדסים את היחידה הביולוגית ויחלקו את הדגימות בין החוקרים המשתתפים בפרויקט. ואז, סוף-סוף, נוכל לדעת אם החיים מסוגלים לדלג מכוכב לכת אחד למשנהו.
דייוויד וורמפלאש, בעל תואר ד"ר לרפואה, הוא אסטרוביולוג באוניברסיטת פורטלנד שבאורגון (PSU). מתוקף תפקידו כמנהל הצוות המדעי של פרויקט Phobos LIFE של האגודה הפלנטרית, הוא חוקר את החיידקים והארכאונים שטסו בפרויקט Shuttle LIFE, על גבי מעבורת החלל אנדבור במאי 2011.