SpaceX (ספייסאקס) של אילון מאסק מפוצצת לאחרונה מיכלי דלק. השאיפה: להפוך את הפיצוץ למבוקר דרך פיה של מנוע רקטי. בשדה פתוח בבוקה צ'יקה טקסס, החברה עובדת על פיתוח של טיל חדש,
שבמידה שיצליח יצור מהפכה טכנולוגית שתשנה לחלוטין את ענף החלל.
לפני שאסביר על הטיל החדש, כדאי לדבר קצת על ספייסאקס ועל מה שהם הצליחו לעשות
עד היום. החברה הוקמה ב-2002 על ידי מאסק, אז יזם צעיר עם סכום כסף לא מבוטל מחלקו
באתר התשלומים האינטרנטי PayPal. במקור מאסק רצה לשגר
מטען כלשהו לכוכב הלכת מאדים כחלק מהניסיון לעורר חלומות ישנים על מושבות על הירח
ועל מאדים, חלומות שנזנחו לאחר שצוות אפולו 17 המריא בפעם האחרונה מפני השטח של
הירח. הוא לא תכנן להקים חברה שתעסוק
בפיתוח טכנולוגי, והתכוון להשתמש בטכנולוגיה קיימת, אך לאחר שלא הצליח לקנות טיל
בליסטי סובייטי ישן, הוא החליט להקים את החברה ולפתח את הטכנולוגיה בעצמו.
הטיל הראשון שספייסאקס פיתחו נקרא Falcon1 (פאלקון-1). השם בהשראת החללית המפורסמת Millennium Falcon מהסרט 'מלחמת הכוכבים', וה-1 אומר שהטיל
מונע על ידי מנוע אחד שפותח על ידי החברה ונקרא מרלין. מאסק הבין ששיגור למאדים
הוא אתגר משמעותי, ולכן צמצם את שאיפותיו בשלב הזה להכנסה של לוויין למסלול מסביב
לכדור הארץ. שלושת הניסיונות הראשונים נכשלו, ועל סף פשיטת רגל, ב-2009 הניסיון
הרביעי הצליח. בכך ספייסאקס הפכה לחברה הראשונה ששיגרה
במימון פרטי לוויין למסלול מסביב לכדור הארץ, ומכאן מתחיל רצף של פעמים ראשונות
שנמשך עד היום.
השיגור המוצלח היה גם השיגור האחרון של פאלקון-1, ומהידע שנרכש בארבעת
הניסיונות החברה פיתחה גרסה גדולה יותר שלו, פאלקון-9, שלו יש תשעה מנועי מרלין. הייצור העצמי של המנועים, ופישוט תהליכים, אפשרו לחברה להציע מחירים תחרותיים, אבל מאסק הבין שאם הוא רוצה הקמת מושבה על מאדים, לטענתו דבר חיוני להישרדות
המין האנושי, יש ליצור תשתית טכנולוגית וכלכלית שתאפשר זאת. במונחים כמותיים, יש להוזיל עוד יותר את עלות השיגורים ולהגדיל את מספרם בצורה משמעותית. הדרך להגשים מטרה זאת היא בשימוש חוזר בטיל.
באופן כמעט מסורתי, טילים הם מוצר חד פעמי. גורל חלקי הטיל בדרך כלל נע בין התרסקות חזרה לכדור הארץ או הישארות בחלל. את החלקים שמכילים בני אדם משתדלים להחזיר בשלמותם, אבל גם בהם לא נעשה שימוש נוסף. יוצאת דופן הייתה מעבורת החלל, שמלבד מיכל הדלק החיצוני, נעשה שימוש
חוזר בכל חלקיה. ולמרות זאת, ההכנה מחדש לשיגור דרשה זמן רב והעלתה משמעותית את עלות
השיגור ביחס לטילים חד פעמיים קיימים, עלות גבוהה מלכתחילה כשלוקחים בחשבון את אופן פיתוחה. מעבורת החלל תוכננה על הנייר במשך שנים, וכשהתוכניות הושלמו נבנה מפעל שיוכל לבנות אותה. מדהימה ככל שהייתה, המעבורת העלתה את עלות השיגורים והקטינה את מספרם. בספייסאקס החליטו לתקוף את נושא
השימוש החוזר מכיוון אחר. במקום לתכנן את הטכנולוגיה במלואה על הנייר, הם החליטו לבנות משהו שכנראה לא יעבוד, להיכשל, ללמוד, ולנסות שוב. במונחים של פיתוח טכנולוגיית טילים, השיטה הובילה להתקדמות מהירה במיוחד.
שיגור לחלל דורש המון אנרגיה, ולכן השאיפה היא שכל ק"ג שנוכחותו בחלל אינה דרושה ישאר מאחור. בכדי להתמודד עם הקושי הזה טילים מחולקים לשלבים, במקרה של פאלקון-9 לשניים. השלב העליון כולל מנוע
מרלין אחד, והוא מגיע לגובה של מאות קילומטרים ולמהירויות גבוהות מ-27 אלף
קמ"ש. לעומת זאת, השלב התחתון, בעל תשעה מנועים, מגלם כ-70% מעלות השיגור, ולא מגיע לגבהים
ומהירויות שידרשו מיגון מיוחד למפגש שלו עם החלקים הצפופים של האטמוספירה, מיגון
שיבוא על חשבון המסה שהוא יכול לשגר. לכן הבחירה להתמקד תחילה בשימוש חוזר של השלב
התחתון מובנת לחלוטין. את הפיתוח הטכנולוגי הדרוש ספייסאקס עשתה על גבי פלטפורמה של
שיגור עבור לקוחות. לאחר שהשלב התחתון מסיים את תפקידו ומתנתק משאר הטיל, הוא לא
מעניין יותר את הלקוח, מה שמאפשר להשתמש בו כשפן ניסוי. הפילוסופיה הייחודית של ספייסאקס עבדה, ותוך שלוש שנים, וכמה
התרסקויות מרהיבות, נחיתות של השלב התחתון הפכו לדבר שבשגרה.
נכון להיום החברה
הצליחה להנחית 52 (!) פעמים את השלב התחתון, ולהשתמש באותו טיל בעד ארבעה שיגורים
שונים.
כאן מגיעה Starship (סטארשיפ), שמפותחת באותו שדה בבוקה-צ'יקה, ומתוכננת להיות ניתנת לשימוש חוזר בשלמותה. מדובר בדבר מפלצתי בכל קנה מידה. בגובה של 120 מטר,
וקוטר של 9 מטר, עם 37 מנועים בשלב התחתון, ו-6 בשלב העליון, סטארשיפ תוכל להכניס בין 100 ל-150
טון למסלול בכל שיגור. השלב התחתון ינחת בדומה לשלב התחתון של פאלקון-9. בזכות גודלו של הטיל, ובזכות פיתוח סגסוגת פלדת אל-חלד עמידה לטווח רחב של טמפרטורות, ניתן יהיה למגן את השלב העליון ללא פגיעה משמעותית במסה שהוא יכול
לשגר. בעתיד השלב העליון מתוכנן לנחות על הירח ועל מאדים, וכמובן גם להמריא בחזרה.
מלבד הגודל, יש כמה דברים מיוחדים נוספים בסטארשיפ, במיוחד המנועים. מנוע
רקטי הוא אחד הדברים המורכבים והמסובכים שהמין האנושי יצר. העיקרון מתבסס על חוק
התנועה השלישי של ניוטון שאומר שלכל פעולה יש תגובה הפוכה ושווה בעוצמתה, לכן
השאיפה היא לגרום לתוצרי שריפת הדלק לצאת מפיית המנוע במהירות גבוהה ככל שניתן, מה
שיתורגם לדחף שיאיץ את הטיל. אחד הקשיים העיקריים הוא בהכנסה מהירה מספיק של הדלק
ושל המחמצן לתא הבערה, ולשם כך יש במנוע רקטי קדם-מבער, שהוא בעצם תא בערה קטן
שמסובב טורבינה המחוברת למשאבת הדלק. ברוב המנועים, למשל מנוע מרלין, הקדם-מבער
פולט את תוצרי הבערה שלו מאגזוז נפרד, ואין לו תרומה משמעותית לדחף המנוע. מנוע ראפטור
הוא מנוע מסוג full flow staged combustion
cycle engine, שמנצל את כל הדלק ואת כל
המחמצן ליצירת דחף. לפני כחצי שנה ספייסאקס הפכה לראשונה שהצליחה
להטיס מנוע כזה, בניסוי מעט משעשע של מגדל מים מעופף (שבפיתוחו באמת השתתפה חברה
שמתמחה בבניית מגדלי מים).
המנוע עובד על ראקציה של מתאן וחמצן,
ולמרות שיש דלקים יותר יעילים (למשל מימן וחמצן) ההחלטה לבחור במתאן קשורה בין
השאר למאדים. האטמוספירה הדלילה של מאדים מורכבת בעיקר מ-CO2, ובשילוב כמות קטנה יחסית
של מימן (שלפחות בהתחלה יהיה צריך להביא מכדור הארץ) ניתן לייצר מתאן באמצעות תגובה כימית
שהתגלתה על ידי הכימאי פול סבטייה. משמעות הדבר היא שניתן לייצר את הדלק למסע חזרה על מאדים עצמו, ומה שמקטין
באופן משמעותי את המסה שצריך לשגר מכדור הארץ.
אם הפיתוח יצליח, ללא קשר למאדים, הוא ישנה בצורה דרמטית את שוק החלל.
מכיוון שרוב העלות של שיגור לחלל מגולמת בטיל עצמו, ועלות הדלק זניחה יחסית, עם
טכנולוגיה כמו סטארשיפ נוכל להתחיל לחשוב על
בניית מבני ענק וכרייה של חומרי גלם בחלל, כלומר על תעשיית חלל. פיתוח התחלתי של
תעשייה כזאת יאיץ את עצמו בכך שהוא ישחרר אותנו מהצורך להתגבר על כבידת כדור הארץ
עבור כל חומרה שנרצה להציב בחלל. אפשר להגיד שזה יהיה הצעד הראשון ביישוב מערכת
השמש. אלה דברים שאנחנו רגילים לראות בסרטי מדע בדיוני, אבל ייתכן מאוד שאנחנו
נמצאים בנקודת מפתח היסטורית בדרך לשם.
בימים אלה ספייסאקס עובדת על
פיתוח השלב העליון, שכן הטכנולוגיה של השלב התחתון דומה מאוד לזו של פאלקון-9 ולא דורשת פריצת דרך
משמעותית. בזמן כתיבת שורות אלה אב הטיפוס הרביעי עבר את בדיקת הלחץ של מכלי הדלק
(שלושת הראשונים התפוצצו בצורה מרהיבה), ובוצעה התנעה סטטית בת
שתי שניות של המנוע. בזמן הקרוב יותקנו שלושה מנועים ואולי יתחילו בטיסות מבחן. הבחירה לפתח את הטכנולוגיה בשדה פתוח היא בהתאם לפילוסופיית "קודם שיהיה טיל, אחר כך נבנה מפעל", אך היא יצרה גם ענף שלם של עיתונות אזרחית (שסיפק את קטע הוידאו בתחתית), ומאפשרת לציבור הרחב להיחשף בפעם
הראשונה לתהליך פיתוח טכנולוגי של חברת טילים.
