מומחי אסטרטגיה וצבא יודעים היטב, כי דפי מדור התדריך של שבועון ההגנה היוקרתי "ג'יינס דיפנס וויקלי" מוקדשים תמיד לכתבות עומק בנושאים רציניים - כמו למשל ניתוחים של מאורעות צבאיים ברחבי העולם. הדבר האחרון שאפשר להגיד על "ג'יינס" הוא שכתב-העת הזה מפרסם ידיעות שהן פרי דמיון. אולם, לפני מספר שבועות, המעלעלים בדפי תדריך השבועון, נתקלו בתמונה מוזרה - לא של טנק, מטוס או מוקש מסוג חדש, אלא של חללית האנטרפרייז. כן, החללית הדמיונית, שנעה ברחבי הגלקסיה בסידרת הטלוויזיה הנודעת "מסע בין כוכבים", בהנהגתו של הקפטן המפורסם ז'אן-לוק פיקארד.
הכתבה הנרחבת עסקה במחקרים הנערכים בימים אלה ממש ושמטרתם לבדוק את העקרונות המדעיים העשויים להביא לפריצת הדרך הבאה בתחום ההנעה. המחקרים הללו עתידים לשנות את תפיסת העולם המדעית, שכן הם בוחנים את מאפייני היקום, מרמת התנהגותם של חלקיקים אקזוטיים הקטנים בגודלם מהאטום, ועד לרמת בדיקת המרקם שממנו מורכב היקום כולו.
לפרוץ את הגבולות
מדי שנה מושקעים מאות מיליוני דולרים בשיפורים ושידרוגים שונים של מערכות תעופה וחלל. מחקר של חברה אחת מוריד את גרר כנף המטוס בחמישה אחוזים, בעוד חברה אחרת מצליחה לשפר את יעילות מנוע הסילון שלה בשני אחוזים. וכך, במשך כמה עשורים, נותר המדע הבסיסי העומד מאחורי הנעת המין האנושי - "תקוע". המחקרים השונים שנעשו בעבר ונערכים כיום בחזית הטכנולוגית, הביאו לייעול, לנגישות ולאמינות גבוהים מבעבר. אבל המדענים והמהנדסים מודים שאנו מתקרבים לקצה הגבול התיאורטי של השיפורים הללו.
השלב הזה מדאיג. המציאות מראה שככל שאנו מתקרבים למיצוי הטכנולוגיות שבידינו - ההשקעות בשכלול ובשיפור מניבות פחות החזרים, הן מבחינת הביצועים והן מבחינה כלכלית. הדרך היחידה להתקדם או לצאת מקיבעון טכנולוגי שכזה היא למצוא פריצת דרך ולא להמשיך באבולוציה של מערכות קיימות. לדוגמה, אבולוציה הביאה לכך שצורת הלהבים של מטוסי הפרופלר שוכללו והמנועים שופרו. אבל רק פריצת דרך הביאה לשלב הבא - מנוע הסילון. הבעיה בפריצת דרך היא שלא תמיד ברור למה שואפים. נאס"א, שבמנדט שלה מוגדרת גם אחריות לפיתוח מתמיד של טכנולוגיות התעופה והחלל, החליטה ללבן סוף סוף את הנושא הזה והקימה את פרויקט "פיסיקה הנעתית פורצת דרך".
הכל החל למעשה מתחביב של עובד נאס"א, מארק מיליס, פיסיקאי במקצועו. מארק, שאחד מהתחביבים שלו הוא לבנות דגמים ממוזערים של חלליות דמיוניות, החליט לבנות אתר אינטרנט ששמו "מנוע על-חלל, מתי?". על-חלל, או באנגלית "WARP", הוא מושג מוכר בז'אנר המדע הבידיוני ובעיקר מסדרת הטלוויזיה "מסע בין-כוכבים". מארק ריכז את כל התיאוריות הידועות לנו היום בנושא וניסה לבחון כיווני מחקר עתידיים שיאפשרו ליישם את החלום של שיוט בין כוכבים במהירויות דמיוניות, שלידם מהירות האור כמוה כזחילת חילזון.
אתר האינטרנט החביב תפס מייד את תשומת-הלב של אנשי תוכנית תחבורת החלל המתקדמת היושבים במרכז החלל "מארשל" של נאס"א. חברי הקבוצה, הבוחנת כיווני התפתחות עתידיים להנעה בחלל, עסקו בעצמם בגילוי טכנולוגיות חדשות, אם כי לא מתקדמות ושאפתניות כל-כך, כאלו הנדרשות לטיסה במהירות האור. פרויקט "פיסיקה הנעתית פורצת דרך" נולד רשמית כשנאס"א אימצה את רצינותו של מיליס לנושא והקדישה חצי מיליון דולר לגישוש ראשוני.
מדמיון למציאות בחמישה שלבים
עכשיו, כשמאחוריו הלגיטימציה של השתייכות רשמית לנאס"א (ואחר-כך בא גם הפרסום ב"ג'יינס"), הצעד הבא של מיליס היה לגלות כיצד ייחקרו העקרונות המדעיים שיביאו לטיסה מהירה מן האור, עיקום החלל, או יצירה של מנהרות-תולעת בחלל. כדי לכמת את מידת הבשלות של טכנולוגיה או רעיון מדעי, מגדיר פרויקט פריצת הדרך סולם בן חמישה שלבים: השלב הראשון הוא השערה, שבו יש חזונות או רעיונות ללא ידע ממשי. השלב השני הוא ספקולציה, או השערה מלומדת, מצב שבו יודעים מה ידוע לנו ויודעים גם מה עוד לא ידוע. השלב השלישי הוא המדע, שבו הטבע מובן לנו וידוע מה אפשרי מבחינה תיאורטית. השלב הרביעי הוא טכנולוגיה, שבו ישנם מכשירים שנבנו ונבחנו תוך יישום הרעיון החדש. השלב החמישי האחרון הוא שיגרה - מצב בו הרעיון מיושם באופן קבוע ובצורה נרחבת.
עקרון מנוע הסילון, לדוגמה, נמצא בשלב השיגרה. המחקרים פורצי הדרך נמצאים כיום בנקודה כלשהי בין ספקולציה למדע. המטרה של פרויקט פיסיקה הנעתית פורצת דרך היא לא לבנות את המכשירים עצמם, או את החללית אנטרפרייז, אלא להביא את הרעיונות והתיאוריות לשלב של מדע מוצק ולבחון את האפשרות להתקדם אפילו לשלב הטכנולוגיה, שבו ייבנו ניסויים שיוכיחו את אותם רעיונות.
התפקיד החשוב מכל שנטל עליו הפרויקט, הוא לסנן את התיאוריות השונות. אחרי שלב ראשוני של מחקר, אפשר יהיה לבחור את הרעיונות הישימים באמת ולהתרכז רק בהם. בתחילת השנה, סוכנות החלל הקדישה סכום של חצי מיליון דולר לחקר תיאוריות האנטרפרייז השונות. מתוך עשרות ההצעות שהוגשו, נבחרו חמש, שיתוקצבו רשמית ויבחנו את אבני היסוד של עולם ההנעה החדש. בכל המחקרים שנבחרו, ניתן דגש מיוחד לניסויים שייערכו במקביל למחקר התיאורטי. כל החוקרים המעורבים יגישו את מסקנותיהם תוך שנה עד שלוש שנים. משמעות הדבר שכבר בסוף השנה הבאה, יהיו בידי נאס"א נתונים חד-משמעיים שיאפשרו פיתוח טכנולוגיות שעד כה נחשבות לבידיוניות.
ארבע שנים לפרוקסימה סנטורי
כל אחד מחמשת הניסויים יעסוק בלפחות אחת משלוש פריצות הדרך אותן הגדירה נאס"א כנחוצות כדי להתגבר על הבעיות הכרוכות במסע בין כוכבים. פריצת הדרך הראשונה מתעסקת בגילוי שיטות הנעה מתקדמות שאינן דורשות דלק. אולי זה נשמע כסתירה - תנועה ללא דלק - אולם מדובר באחת מאבני היסוד של מסע לחלל.
כדוגמה, אפשר לקחת את פרוקסימה סנטורי, הכוכב הקרוב ביותר למערכת השמש שלנו. אם נרצה למשל לדהור במהירות של מאה קמ"ש במכונית שלנו לאותו כוכב, יידרשו לא פחות מ-50 מיליון שנים לנסיעה. נניח שנרצה לנוע מהר יותר, במהירות של החללית אפולו, שהגיעה לירח בשלושה ימים. או אז הזמן על "הכביש" יתקצר משמעותית ויקח לנו "רק" 900,000 שנים. למעשה, אפילו במהירות האור, הטיול יארך ארבע שנים.
גם אם נצא מהנחה שמשימת המחקר לאותו כוכב תהיה מספיק חשובה, וצוות אסטרונאוטים יסכים להקדיש לכך חלק נכבד מחייו, וגם אם נניח שיפותח טיל עם מנוע גרעיני מתקדם ביותר שינוע ברבע ממהירות האור - עדיין, כמות הדלק שתידרש לכך היא שוות ערך לקיבולת של מיליארד אוניות נפט. בקיצור - הרעיון לא ריאלי.
פריצת הדרך הראשונה, אם-כן, מכתיבה גילוי של שיטות הנעה שאינן דורשות דלק. למעשה, אותן שיטות הנעה יבוססו על תנועה שכרוכה במניפולציה של כוח הכבידה, או של המרחב בחלל. אחת מהתיאוריות הקיימות כיום טוענת שניתן לעוות את החלל בצורה שתאפשר תנועה, בדומה למדרכות נעות שאפשר למצוא בשדות- תעופה. לפי התיאוריה, חללית יכולה להרחיב את החלל שמאחוריה כך שיתקדם (בדומה למדרכה הנעה בנקודה שבה היא יוצאת מהרצפה), ולכווץ את החלל שמלפניה (בדומה לנקודה שבה המדרכה הנעה חוזרת לתוך הרצפה) כדי ליצור תנועה במרחב.
פריצת הדרך השנייה קוראת לגילוי שיטה שבה אפשר לנוע במהירות הגבוהה ביותר, ולאו דווקא מדובר במהירות האור. כזכור, מסע לכוכב הקרוב ביותר יארך ארבע שנים תמימות, גם במהירות האור. ייתכן שישנן מהירויות או שיטות תנועה שיביאו את החללית שלנו ליעדה מהר יותר ממהירות האור. שיטות כאלה יכולות להכתיב למשל יצירת 'מחילות תולעת', שהן מעין "קיצור דרך" בין נקודות במרחב של החלל.
פריצת הדרך השלישית שואפת לגלות שיטות לייצור אנרגיה רבה על החלליות עצמן. גם פריצת הדרך השלישית הכרחית, שכן גם חללית ללא דלק וגם תנועה במהירויות גבוהות ממהירות האור, ידרשו כמות אנרגיה עצומה כדי לנוע בחלל.
אחד המחקרים שיעסקו בהפקת אנרגיה, ינסה לאמת את תיאוריית "אנרגיה בנקודת-אפס". התיאוריה גורסת שאפילו בוואקום המוחלט של החלל החיצון ובטמפרטורה של אפס מוחלט (273- מעלות צלזיוס) קיימים שדות אנרגיה שטרם התגלו. תנודותיהם של אותם שדות אנרגטיות מאוד ואם נוכל "לקצור" ולאחסן אותן תוך כדי מסע בחלל, אפשר יהיה להפיק אנרגיה בסדרי גודל עצומים.
כאמור, הרעיונות המוצעים כמעט דמיוניים. יותר מכך - חלקם קוראים תגר על כל מה שידוע לעולם הפיסיקה (למשל, שבירת מהירות האור). אולם, העובדה שסוכנות החלל הגדולה בעולם מוציאה את כספם של משלמי המסים כדי לחקור נושאים כה אקזוטיים, יש לה חשיבות משלה. במקרה שבו יופרכו כל התיאוריות, הרי שלפחות נדע מה ניתן להשיג - ומה לא. לעומת זאת, אם רק אחד מחמשת המחקרים החדשים יניב תוצאות חיוביות - הרי שתיפתח בפני המין האנושי דרך חדשה לגמרי לחשוב על היקום, לנוע ממקום למקום, ואולי אפילו מזמן לזמן.