סוכנות DARPA רוצה "לגדל" מבנים ביומכאניים עצומים בחלל

סוכנות DARPA (הסוכנות הצבאית לפרויקטים מחקריים מתקדמים של משרד ההגנה האמריקאי) מנסה לפתח ולהצמיח מבנים "ביומכאניים" רחבי היקף בחלל. DARPA, הידועה בפרויקטים הייחודיים ולעיתים המשוגעים שלה, פרסמה בקשה לפיתוח מבנים גדולים שיכולים "לגדול" בחלל.

"בהתחשב בהתקדמות האחרונה בהנדסה מטבולית (Metabolic engineering) לצמיחה מהירה, אקסטרמופילים (יצורים המסוגלים לשרוד בתנאים קיצוניים) בעלי תכונות חדשות, תכונות הרכבה עצמית של חומרים הניתנים להתאמה, ועקרונות עיצוב מכאניים מתקדמים של מערכות ביולוגיות, DARPA מעוניינת לבדוק את היתכנות 'גידול' מבנים ביולוגיים בגודל חסר תקדים בסביבה של מיקרו-כבידה", הסבירה הסוכנות בבקשה למידע שהוציאה לאחרונה.

"כמה דוגמאות למבנים שיכולים להיות מיוצרים ומורכבים באופן ביולוגי, אך עשויים להיות בלתי אפשריים לייצור בשיטות מסורתיות, כוללות כבלים למעלית חלל, רשתות לאיסוף פסולת חללית, אינטרפרומטרים בגודל קילומטרים למחקר רדיו-אסטרונומי, כנפיים חדשות המורכבות עצמאית עבור תחנות חלל מסחריות לצורך נשיאת מטענים נוספים, או ייצור חומרי תיקון לפי דרישה כדי לכסות ולתקן נזקים הנגרמים ממטאוריטים זעירים".

הסוכנות מסבירה שהיתרון ביצירת מבנים אלו בחלל הוא הפחתת עלויות השיגור של מבנים מסיביים לחלל באמצעות רקטות. אמנם DARPA מציינת שמנגנוני גידול ביולוגיים לבדם אינם מספיקים, וחומרים קשיחים נדרשים לשם כך, אך היא מאמינה שניתן לייצר חומרים עמידים ונושאי עומס על ידי שילוב בין הנדסה מכנית, מבנית וביולוגית.

"אנלוגיה רלוונטית היא אוהל: בהתחשב בעמודי התמיכה המבניים של האוהל, מנגנוני צמיחה ביולוגיים יכולים להיחשב כ'כיסוי' של האוהל. האוהל יכול להיות מעוצב בצורה מסוימת על ידי העמודים התומכים, וכאשר ישולבו בו רכיבים אלקטרוניים מתאימים, הוא יוכל לבצע פונקציות מסוימות", מסבירה DARPA.

"הערך המרכזי עבור טיסה לחלל יהיה יחס חיובי בין המסה ו/או הנפח של חומרים מסורתיים (שאינם ביולוגיים) לבין חומרים ביולוגיים הצומחים בשטח. למקסם את הערך הזה ידרוש תכנון משותף בין מבנים מכניים וביולוגיים כדי להגיע למבנים שימושיים". הרעיון, כמו כמעט כל דבר ש-DARPA מציעה, נשמע ספקולטיבי לחלוטין. הנדסה מסוג זה אינה משהו שניתן להשיג בקרוב. פרויקטים דומים לחלום הזה הועלו בעבר, אך הם עדיין רחוקים ממימוש.

למשל, מעלית חלל, שנזכרת בבקשה, הוצעה לראשונה בשנת 1975. הרעיון מבוסס על חיבור כבל ארוך לכדור הארץ, עם הקצה השני מחובר ללוויין או תחנת חלל במסלול גיאוסטציונרי, כדי לשמור על הכבל מתוח. "מיקומו הקבוע של לוויין גיאוסטציונרי ביחס לקרקע מאפשר חיבור פיזי בינו לבין כדור הארץ. אם ניתן היה ליצור חיבור כזה, הוא היה מאפשר עליה אנכית של קפסולות ממונעות לאורך 'מגדל מסלולי' ישירות למסלול הגיאוסטציונרי", הסביר המהנדס ומדען החלל ג'רום פירסון (Jerome Pearson) במאמרו שהציג את הרעיון.

"קפסולות אלו יהיו בטוחות יותר מרקטות; במקרה של תקלה, הן יוכלו להצמד למגדל עד שהתקלה תתוקן. ניתן יהיה להחזיר לוויינים על ידי החלקתם מטה לאורך המגדל עד לקרקע. שיטה זו של החזרת לוויינים תאפשר ניצול מחדש של האנרגיה העודפת שלהם, אשר כיום מתבזבזת על מיגון חום. שימוש באנרגיה זו עשוי להפחית משמעותית את עלויות השיגור של לוויינים".

כפי שהוזכר קודם, הרעיונות הללו נשמעים מגניבים, אבל הם עדיין שייכים יותר לתחום המדע הבדיוני. אמנם יהיה מרתק אם היו לנו רשתות ביומכאניות ענקיות שאוספות פסולת חללית, אך קיימים מכשולים רבים לפני שנוכל להתחיל ב"דיג חללי". לדוגמה, ביולוגיה מבוססת באופן משמעותי על כוח משיכה כדי לקבוע כיוונים.

"שליטה מלאכותית בכך - במיוחד ללא כבידה, שעליה מסתמכות צורות חיים רבות לקביעת כיוון - היא עדיין אתגר משמעותי", אמר נילס אברש (Nils Averesch) מאוניברסיטת פלורידה למגזין New Scientist. "גם אם ניתן יהיה לשלוט בכיווניות הצמיחה במיקרו-כבידה, סביבת החלל אינה מתאימה לפעילות ביולוגית".

סוכנות DARPA הזמינה גורמים להגיש הצעות לרעיונות על אילו מבנים ניתן ליצור, כמו גם הצעות לניסויים שיתבצעו כאן על כדור הארץ להוכחת היתכנות. ייתכן שזהו הצעד הראשון לקראת עידן מדע בדיוני אמיתי, עם מעליות חלל וטלסקופים ביומכאניים ענקיים - אבל בינתיים, לא כדאי לעצור את הנשימה.

מקורות:

• קטעים מהמחקר-US military wants to grow giant biological structures in space מאת: NewScientist שנכתב ע"י: Jeremy Hsu.

• קטעים מ- USA's DARPA Wants To "Grow" Gigantic Biomechanical Structures In Space מאת IFLScience שנכתב ע"י: James Felton.

• קטעים מ- DARPA: Building Space Elevators, Space Nets, and other Large Bio-Mechanical Space Structures מאת Astrobiology שנכתב ע"י: Keith Cowing.