במדבר קליפורניה, Honeybee Robotics בוחנת מקדחה שיכולה לחפש חיים בעולמות אחרים.
השעה צהריים באוקוטיו וולס, קליפורניה. חלקה עצומה וריקה של מדבר בין סן דייגו לים סלטון, חלק זה של קליפורניה עשוי להיות מאדים. לאחר מספר דקות בלבד, הכל מכוסה באבק לבן עדין, רך למגע, כמו אבקת סוכר. קריס זקני, סגן נשיא ומנהל טכנולוגיית חקר ב-Honeybee Robotics, תופס את הכובע והאפוד שלו ממכוניתו וניגש ל-U-Haul המשמש כבקרת משימה. היום, זקני והצוות שלו יתחילו לבדוק את המקדחה העמוקה הפלנטרית, שנועדה לחדור קילומטרים מתחת לפני השטח של מקומות כמו מאדים ואירופה כדי לחפש דבר אחד: עדות לחיים.
מקדחה עמוקה פלנטרית היא לא מקדחה רגילה כמו שאולי יש בבית לתליית תמונות או בניית רהיטי איקאה. כדי לסייע ללא ספק באחד החיפושים החשובים ביותר בהיסטוריה האנושית, המקדחה העמוקה הפלנטרית מכילה מיקרוסקופ, מצלמה ונורות LED ו-UV. אור ה-UV יעזור לזהות חיידקים ומינרלים הפורחים, לא שונה מאור שחור המשמש לזיהוי אורגניים בזירת פשע.
זהו הבדיקה הראשונה של מקדחה עמוקה פלנטרית בשטח. עד כה, המערכות המכניות שלה נבדקו רק במעבדה. Honeybee Robotics הוא כרגע הארגון היחיד שעובד על מקדחה כזו. נאס"א עבדו על עיצוב משלהם בעבר, אבל עכשיו הם משתפים פעולה עם מהנדסים ב-Honeybee Robotics כדי שיום אחד יוציא אותו לחלל.
המקדחה מתנשאת לגובה של כ-16 מטר
המקדחה עדיין לא מתוכננת לשגר לכוכב אחר, ולא יכול היה לעשות זאת במשך עשור לפחות. "אין שום דבר בספרים כרגע", אומר לנו ג'ים גרין, מנהל המדע הפלנטרי בנאס"א, "אבל זה כמעט לא מובן מאליו שבסופו של דבר נצטרך לפתח משהו כזה".
המיקום הסביר ביותר לאתר הקידוח הראשון מחוץ לכדור הארץ הוא מאדים. אנחנו יודעים שלקטבים של מאדים יש קרח, אבל אם משהו שורד שם, סביר להניח שהוא נמצא עמוק מתחת לאדמה, הרחק מהקרינה שמפצישה ללא הרף את פני המאדים. אנחנו יודעים הרבה פחות על אירופה, אבל אנחנו כן יודעים שהיא מכוסה בקרום קרח עבה שיכול להיות עמוק עד אחד עשר מיילים במקומות מסוימים. התעלומה האמיתית של אירופה נמצאת מתחת לפני השטח באוקיינוס מים מלוחים עצום שמכיל יותר מים מכל מקורות המים של כדור הארץ גם יחד - חממה פוטנציאלית לחיים חיידקיים.
T-5 דקות לבדיקה
לצוות של חמישה יש מסך טלוויזיה גדול המחובר לטעינת נתונים בזמן אמת כשהם מתכוננים לתחילת המחקר שלהם. ה-U-Haul משקיף על מחצבת גבס, מכרה בבעלות ומופעלת על ידי חברה פרטית בשם USG (United States Gypsum) שהציעה את הסלעים היקרים שלה ל-Honeybee לצורך הניסוי. אין אנשים, אין בעלי חיים, וכמה שיחים דלילים. הצוות צייד בקרת המשימה בהרבה חטיפים ומים כהכנה לכמה שבועות ארוכים של קידוח.
זקני וגאל פולסן, סגנית מנהלת Honeybee Robotics, נסעו ממשרדיהם בשנת פסדינה ולמרות שלוש שעות הנסיעה, נרגשים ללא בושה לראות את הפרויקט שלהם פורץ דרך.
אחד ממהנדסי הפרויקט תופס מנוף בחלק האחורי של המקדחה ומוריד ידנית את מקדח הטונגסטן קרביד אל פני השטח, מאותת לבקרת המשימה U-Haul להפעיל את המנועים.
מקדחה עמוקה פלנטרית
המקדח המעוצב במיוחד נועד לחתוך דרך שכבות קשות במיוחד של סלע וקרח. מחצבת הגבס הזו לא קרובה לקרה (היו 80 מעלות כשביקרנו) ובהחלט לא קפואה כמו הקטבים של מאדים. אבל המיקום הספציפי הזה הוא במקרה מרבץ הגבס העבה ביותר בארצות הברית. הגבס הוא סלע שביר, אך כאשר הוא מרובד הוא חזק מאוד ומשמש אנלוגי קרוב לקרח שהתנדף והתעבה מחדש על משטחים פלנטריים במשך מיליוני שנים. למרות שאולי תוכל לגרד את פני השטח עם הציפורן שלך, קידוח קילומטרים למטה דורש כלי חזק מספיק כדי לפרוץ את הקרח והסלע.
על בסיס המקדחה בגובה 16 מטר, מוצגות בגאווה מדבקות המייצגות את השותפים: Honeybee Robotics, המוזיאון האמריקאי להיסטוריה של הטבע, USG, NASA והחברה הפלנטרית. לכל תומכי התרגיל, אומר זקני, "יש להם אותה מטרה: חקר".
לפתח משהו כדי לחקור כוכב אחר דורש כושר המצאה. הצוות היה צריך להיות מאוד יצירתי בתכנון מקדחה שתעבוד ללא רבב מיליארדי מיילים מכל בית דיפו או בני אדם. המקדחה העמוקה הפלנטרית תצטרך לתפקד באופן אוטונומי לחלוטין.
"זה כמעט לא מובן מאליו שבסופו של דבר נצטרך לפתח משהו כזה".
"האתגר הגדול ביותר שלנו, מלבד האוטונומיה, הוא אי הוודאות הגיאולוגית", מסביר זקני. "המים על מאדים ואירופה אינם נקיים; זוהי בעצם תמלחת מלוחה שיכולה לשנות את שלבי ההקפאה מ-50C ל-70C. אז יכולים להיות סלע משובץ, שכבות של סלע או שכבות של מטאוריטים שנפלו, והמקדחה חייבת להיות מסוגלת לעבור כל אחת מהווריאציות האלה".
המקדחה צריכה להתאים גם לחללית.
למרות שהחברה שואפת שהמקדחה יקדח דרך מאות מטרים של המחתרת של מאדים (וב במקרה של אירופה, עד 5 קילומטרים של קרח), המקדחה עצמה היא רק 13 רגל בגובה עם מעט בקצה עֵצָה. כדי לצמצם את עיקר המטען שיצטרך להשיק עם המקדחה, Honeybee תכננה כבל להורדה והעלאה של המקדחה לתוך חור הקדח. הכבל מתפקד כמו חוט דיג שיכול להתגלגל לתוך מיכל קטן ולשחרר או לחזור בו לפי הצורך. פאולסן מצביע על ערימת הכבלים הגדולה ואומר, "אנחנו מוגבלים רק על ידי כמות הכבלים שאנחנו יכולים להעלות על הסיפון, כי זה יכול להוריד את המקדחה עד כמה שצריך".
הקידוח מתחיל
המקדחה נופלת לתוך הקידוח הקטן. בקרת המשימה הפעילה את המנועים ומבחן השטח החל.
הצליל של מקדח טונגסטן קרביד שקט באופן מפתיע כשהוא מושחז על הסלע בן 6.3 מיליון השנים; ניתן לשמוע רק צליל נקישה קלוש למרות שהוא נמצא רק סנטימטרים מתחת לפני השטח. הצוות מתבונן בקשב, מאזין לקול העמום של טחינת גבס ומעיף מבט מעת לעת במסך הטלוויזיה הגדול המציג את הנתונים: עומק הקידוח, טמפרטורה, סיבובים לדקה. לאחר 30 דקות, הפגישה הראשונה הושלמה. הם קדחו 20 סנטימטרים, והמטרה שלהם היא לפחות 10 רגל עד סוף היום.
זקני ופולסן הולכים אל המקדחה ומתבוננים כשהצוות מרים את הכננת, חושף לאט את המקדחה כשהיא יוצאת מהקידוח. בכל חריץ של המקדחה בדוגמת ספירלה יש כדורי גבס טחון לבן. המהנדסים שלהם תופסים מברשת, קופסת קרטון קטנה ושקית זיפלוק, ומתחילים לנקות את המקדחה, אוספים את אבק הגבס כדי ללמוד מאוחר יותר במעבדה. זוהי רק דוגמה אחת למשהו שהמקדחה בסופו של דבר תצטרך לעשות בעצמה - לנקות את המאגר ולחזור לעבודה.
"אנחנו עושים את זה כדי להוכיח שזה עובד, כדי להוכיח שאפשר לעשות את זה".
יש עוד המון גורמים שצריך לקחת בחשבון מלבד ניקוי ולקיחת דגימות. המקדחה חייבת באמת לעבוד, ויש אתגר אחד גדול שצריך לחשוב עליו כשמתכננים לקדוח מחוץ לסביבה הנעימה של כדור הארץ: כוח הכבידה. למאדים יש שליש מכוח המשיכה של כדור הארץ. "אין לנו את אותו דחף על מאדים כי הכל שוקל פי שלושה פחות", מסביר זקני. "בדרך כלל היינו מסתמכים על משקל כדי להפיל את המקדח, אבל זו לא הייתה אופציה עבור מקדחה פלנטרית כמו זה." אז במקום פולסן וזקני עיצב מקדחה שידחוף את עצמו מטה על ידי לחיצה על הצד של חור הקידוח, מה שהופך את כוח הכובד, או היעדרו, ללא רלוונטי לעניין שלו. פוּנקצִיָה.
תרגיל הדור הבא שעשוי להגיע בסופו של דבר לקטבים של מאדים יהיה ככל הנראה חצי מגודלו של תרגיל הניסוי הזה ויחליף את מיקרוסקופ עם ספקטרומטר UV/Raman הנקרא SHERLOC (סריקת סביבות מגורים עם Raman & Luminescence עבור חומרים אורגניים ו כימיקלים). ספקטרומטר זה כבר אושר לטוס על סיפון הרובר מאדים 2020 כדי לבצע משימה דומה: זיהוי ביולוגיות באדמת מאדים. אבל דגימות האדמה של הרובר יגיעו מבור קדח הרבה יותר רדוד - עומק של 2 עד 3 אינץ', לכל היותר. תוכנן על ידי מעבדת ההנעה הסילון של נאס"א, SHERLOC יוכל לבצע קריאות כאשר המקדחה מעמיקה מתחת לפני השטח ואמור לאשר אם קיימים חיים באזור זה של מאדים.
סיבוב 2
הצוות מתאסף סביב בקרת המשימה כשהם מתחילים את הסיבוב השני של המבחן. הם יפעילו את המקדחה כך במרווחים של 30 דקות במהלך השבועות הקרובים עד שיגיעו לעומק היעד שלהם של 30 מטר (או כ-100 רגל). "אנחנו עושים את זה כדי להוכיח שזה עובד, כדי להוכיח שאפשר לעשות את זה", אומר זקני.
לאחר בדיקה זו במדבר, צוות הדבורה ייקח בסופו של דבר את המקדחה שלו לסביבה קיצונית יותר, כמו גרינלנד. שם יהיה להם האנלוגי הקרוב ביותר למקומות כמו הקטבים של מאדים. בדיקה בטמפרטורות הרבה מתחת לקפיא תיתן להם מושג טוב יותר לגבי האופן שבו האלקטרוניקה עשויה לתפקד בסביבת המאדים הקפואה.
מקדחה עמוקה פלנטרית מקדחת סלע גבס במהלך בדיקות השטח הראשונות שלו
זקני ופולסן אינם טירונים בעבודה על מחקר על מאדים. הם היו בידיהם בכמה משימות למאדים. Honeybee עבדה על מערכת הדגימה עבור ה-Curiosity Rover, המקדחה על ה-Mars Exploration Rovers, כמו גם על סקופ הדגימה והספקטרומטר עבור הנחתת הפניקס. החברה אפילו עובדת על מערכת דגימה לרובר העתידי של Mars 2020.
"זוהי מהפכה בחקר כוכבי הלכת", אומר ברוס בטס, מנהל המדע והטכנולוגיה של החברה הפלנטרית. "המרחק הכי רחוק שקדחנו באופן אוטונומי עם רובוטים הוא סנטימטרים, אז כדי להיות מסוגל לעשות את זה, לקדוח למטה לא רק מטרים אלא עשרות ומאות, זה יהיה מהפכני."
ג'ים גרין מנאס"א גם הוא על הסיפון לחפירה לעומק. "זו הזדמנות לראות אם קיימים חיים על מאדים", הוא אומר. "כשאתה נכנס לקיצוניות, החיים נעים אל הסלעים. אנחנו יודעים שיש יותר חיים בביוספרה מתחת לרגלינו מכל החיים באוקיינוס, ומקדחה שמורידה אותנו מטרים רבים תאפשר לנו לחקור נכון".
הצוות מחליט לחקור את המחצבה מנקודת תצפית דמוית מאדים, כאשר הקידוח נמשך גם במהלך היום. השמש ירדה בשמיים ומרחפת מעל הר סמוך כשתחמוצת הברזל על הגבעות קולטת את אור השמש, ונותנת לכל דבר גוון אדמדם חם. אפשר להטעות את עצמך לחשוב שזה באמת מאדים.
המבחן של היום הוא אחד מני רבים, אבל במרחק של 10 רגל בלבד מתחת לפני הקרקע, זקני לא מתבייש להסתיר את ההתלהבות שלו. "אני כבר מחשיב את המבחן הזה כהצלחה עצומה", הוא אומר. "עכשיו אנחנו רק צריכים לנסוע למאדים!"
המדבר ליד ים סלטון משמש אנלוגי נהדר למאדים