חקר החלל

חקר החלל הוא הגילוי וחקירה של גופים שמימיים בחלל החיצון באמצעות טכנולוגיית החלל ההולכת ומתפתחת.
בעבר עקבו בני אדם במבטם אחר תנועת גרמי השמים הנראים לעין, רשמו את הממצאים וניסו להפיק מהם תובנות. עם פיתוח הטלסקופ נפתחו אופקים חדשים וכעת חקר החלל מבוצע בעיקר על ידי אסטרונומים עם טלסקופים. המחקר הפיזי של החלל מבוצע הן על ידי רובוטים וגשושיות לא מאוישות והן במסגרת משימות מאוישות בחלל החיצון. ענף נוסף הוא חקר שאריות המטאורים, שנפלו ונמצאו על פני כדור הארץ.
בעוד שצפייה בגופים בחלל, תחום הידוע בשם "אסטרונומיה", קדם לתיעוד ההיסטורי המהימן, היה זה הפיתוח של רקטות גדולות ויעילות יחסית באמצע המאה ה-2 שאיפשרה לבני האדם לראשונה לחקור את החלל הפיזי במציאות. הנימוקים השכיחים ביותר בעד חקר החלל כוללים קידום המחקר המדעי, יוקרה לאומית, יצירת שיתופי פעולה בין עמים שונים, ווידוא שהאנושות תשרוד בעתיד, ופיתוח יתרונות צבאיים ואסטרטגיים כנגד מדינות אחרות.
בעבר הקידום של חקר החלל הושפע לא מעט מהתחרות בין יריבויות גאופוליטיות (ראו המלחמה הקרה) - העידן המוקדם של חקר החלל הונע על ידי "המרוץ לחלל" בין ברית המועצות וארצות הברית. שיגורו של הלווין המלאכותי הראשון ספוטניק 1 לחלל (שוגר על ידי ברית המועצות ב-4 באוקטובר 1957) והנחיתה על הירח על במסגרת תוכנית אפולו 11 האמריקנית ב-20 ביולי 1969 נחשבים לעיתים רבות כציוני הדרך העיקריים בתקופה הראשונית ההיא של חקר החלל. תוכנית החלל הסובייטית השיגה חלק ניכר מאבני הדרך הראשונות, כולל החללית הראשונה שנכנסה למסלול ההקפה של כדור הארץ ב-1957, החללית המאוישת הראשונה בחלל (יורי גגרין על סיפון הווסטוק 1) ב-1961, הפעילות החוץ-רכבית הראשונה (בוצעה על ידי אלכסיי ליאונוב) ב-18 במרץ 1965, הנחיתה האוטומטית הראשונה על גוף שמימי אחר ב-1966, והשקת תחנת החלל הראשונה (סאליוט 1) ב-1971. לאחר 20 השנים הראשונות של חקר החלל הפוקוס עבר מביצוע טיסות חד פעמיות לשימוש בחומרה מתחדשת, כגון תוכנית מעבורות החלל, וכמו גם מעבר מתחרות בין מדינות לשיתוף פעולה בין מדינות (כמו במקרה של תחנת החלל הבינלאומית).
בעשור הראשון של המאה ה-21 הרפובליקה העממית של סין הצליחה לשגר לחלל חללית מאוישת ובכך הפכה למדינה השלישית בהיסטוריה האנושית שהצליחה לשגר בני אדם לחלל. האיחוד האירופי, יפן והודו מתכננות גם משימות חלל עתידיות. סין, רוסיה, יפן והודו הביעו בעבר כי בכוונתן לשגר חלליות מאוישת לירח במהלך המאה ה-21, בעוד שהאיחוד האירופי קרא לקדם משימות מאוישות הן לירח והן למאדים במהלך המאה ה-21 (ראו תוכנית אורורה).
החל משנות ה-90 של המאה ה-20 ואילך גורמים פרטיים החלו לקדם את תיירות החלל וכמו גם מחקר של הירח אשר המימון מאחוריו מגיע בעיקר מגופים פרטיים (ראו גוגל לונאר אקס פרייז).

הטלסקופ

הטלסקופ הראשון הומצא בשנת 1608 בהולנד על ידי האופטיקאי ההולנדי הנס ליפרסהיי. טלסקופ החלל Orbiting Astronomical Observatory 2  היה טלסקופ החלל הראשון ששוגר לחלל ב-7 בדצמבר 1968. נכון ל-2 בפברואר 2019 התגלו ברחבי הגלקסיה בסך הכל 3,891 כוכבי לכת חוץ-שמשיים. ההערכה היא ששביל החלב מכיל בסביבות 100 עד 400 מיליארד כוכבים ומעל ל-100 מיליארד כוכבי לכת. ישנם לפחות 2 טריליון גלקסיות ביקום הנצפה. הגלקסיקה GN-z11  הוא הגוף השמיימי הידוע המרוחק ביותר מכדור הארץ, אשר נמצא במרחק 13.4 מיליארד שנות אור מכדור הארץ.

משימת החלל המוצלחת הראשונה

משימת החלל המוצלחת הראשונה הייתה של משימת החלל הסובייטית "ספוטניק 1" ששוגרה ב-4 באוקטובר 1957. הלוויין שקל כ-83 ק"ג והוא הקיף את כדור הארץ בגובה של כ-250 קילומטרים. הלווין הכיל שני משדרי רדיו (בתדרים 20.005 ו־40.002 מגה־הרץ), ששידרו אותות רדיו שיכלו להישמע במכשירי רדיו ברחבי העולם. ניתוח אותות הרדיו שימש לאיסוף נתונים אודות צפיפות האלקטרונים ביונוספירה. ספוטניק 1 הושק על ידי רקטת R-7. משדר הלוויין פעל כשבועיים עד שהסוללות שהיו בתוכו דעכו. הטיסה בכללותה נמשכה כ־3 חודשים. בשלב זה ספוטניק החל לאבד גובה, עד שבסופו של דבר הוא נכנס לאטמוספירה ונשרף ב־3 בינואר 1958.
שיגורו של הלווין הסובייטי האיץ במידה ניכרת את תוכנית החלל האמריקאית ולפיכך גם את המירוץ לחלל בין ארצות הברית וברית המועצות.

הטיסה המאוישת הראשונה לחלל החיצון

ב-12 באפריל 1961 שיגרה ברית המועצות לחלל את הטיסה המאוישת הראשונה לחלל - הווסטוק 1, אשר נשאה על סיפונה את הקוסמונאוט הרוסי בן ה-27 יורי גגרין. זו הייתה הפעם הראשונה בה אדם שייט מעבר לאטמוספירה, והפעם הראשונה בה אדם שהה במסלול סביב כדור הארץ. החללית השלימה הקפה אחת סביב כדור הארץ שנמשכה כשעה ו-48 דקות, כאשר לבסוף נחתה החללית באזור כפר סמלובקה (Смеловка) שברוסיה. הטיסה של גגרין עוררה הדים ברחבי העולם. הייתה זו הפגנת כח של תוכנית החלל הסובייטית אשר פתחה עידן חדש לגמרי בחקר החלל של טיסות מאוישות.

ציוני דרך בחקר גופים שמיימיים אחרים בחלל החיצון

העצם הראשון מעשה ידי אדם שהגיע לגוף שמימי אחר הייתה הגשושית הסובייטית לונה 2 אשר הגיעה לירח ב-14 בספטמבר 1959. הגשושית הראשונה שנחתה רכות על גוף שמימי אחר בוצעה על ידי הגשושית הסובייטית לונה 9 כאשר נחתה על הירח ב-3 בפברואר 1966. הגשושית לונה 10 הייתה הגשושית הראשונה שנכנסה למסלול ההקפה סביב הירח ב-3 באפריל 1966.
הנחיתה המאוישת הראשונה על גוף שמימי אחר בוצעה על ידי צוות אפולו 11 האמריקני ב-20 ביולי 1969 כאשר הצוות נחת על הירח. מאז ואילך היו בסך הכל שש טיסות מאוישות שנחתו על הירח כאשר הטיסה המאוישת האחרונה לירח הייתה בשנת 1972.
הגשושית הראשונה שחלפה על פני כוכב לכת אחר הייתה הגשושית הפלנטרית הסובייטית ונרה 1 שחלפה על פני כוכב הלכת נוגה ב-1961. ב-1962 הגשושית האמריקנית מארינר 2 הייתה הגשושית הראשונה שחלפה על פני כוכב הלכת נוגה ושלחה חזרה לכדור הארץ מידע. הגשושית פיוניר 6, ששוגרה ב-16 בדצמבר 1965, הייתה הגשושית הראשונה שנכנס למסלול הקפה סביב השמש. הגשושית מרינר 4 חלפה על פני כוכב הלכת מאדים ב-1965, הגשושית פיוניר 10 חלפה על פני כוכב הלכת צדק ב-1973, הגשושית מרינר 10 חלפה על פני כוכב הלכת חמה ב-1974, הגשושית פיוניר 11 חלפה על פני כוכב הלכת שבתאי ב-1979, הגשושית וויאג'ר 2 חלפה על פני אורנוס ב-1986, והגשושית וויאג'ר 2 חלפה על פני כוכב הלכת נפטון ב-1989. בשנת 2015 חלפה הגשושית האמריקנית ניו הורייזונס על פני כוכבי הלכת הננסיים קרס ופלוטו.
המשימה החלל הבין כוכבית הראשונה ששלחה חזרה לכדור הארץ לפחות מעט נתונים מפני השטח של כוכב אחר הייתה משימת החלל ונרה 7 אשר ב-1970 שלחה חזרה לכדור הארץ נתונים מכוכב הלכת נוגה במשך 23 דקות. בשנת 1975 הגשושית ונרה 9 הייתה הגשושית הראשונה ששלחה חזרה לכדור הארץ תמונות מפני השטח של כוכב לכת אחר - תמונות מפני השטח של כוכב הלכת נוגה. בשנת 1971 הגשושית האמריקנית מארס 3 הייתה הפכה לחללית הראשונה שהצליחה לנחות נחיתה רכה על פני השטח של מאדים, אולם היא חדלה לעבוד תוך 20 שניות בלבד. משימות חלל שבוצעו בשנים הבאות זכו להצלחה גדולה יותר כדוגמת הגשושית ויקינג 1 אשר פעלה על פני מאדים במשך שישה שנים בין 1975 עד 1982 וונרה 13 שפעלה על פני כוכב הלכת נוגה במשך 6 שעות ב-1982 - המשימה הארוכה ביותר על כוכב הלכת שבוצעה על ידי תוכנית החלל של ברית המועצות. נוגה ומאדים הם שני כוכבי לכת היחידים עליהם בוצעו מחקרים מדעיים באמצעות רובוטים לא מאוישים.

תחנת החלל הראשונה

סאליוט 1 הייתה תחנת החלל הראשונה מסוגה אשר שוגרה למסלול לווייני נמוך סביב כדור הארץ הנמוך על ידי ברית המועצות ב-19 באפריל 1971. תחנת החלל הבינלאומית היא כיום תחנת החלל המאוישת היחידה שמקיפה את כדור הארץ, עם פעילות אנושית רציפה מה־31 באוקטובר 2000.

הטיסה הבין כוכבית הראשונה

הגשושית האמריקנית וויאג'ר 1 הפכה לעצם הראשון מעשה ידי אדם שיצא מתחומי מערכת השמש ב-25 באוגוסט 2012. החללית הגיעה לתחום התווך הבין-כוכבי.

החלליות שנשלחו למרחק הגדול ביותר מכדור הארץ

ב-1970 משימת אפולו 13 חלפה על פני הצד הרחוק של הירח, בגובה של 254 קילומטרים מעל פני הירח, ובמרחק של 400,171 קילומטרים מכדור הארץ, ובכך הייתה לטיסה המאוישת הראשונה שהביאה בני אדם למרחק המקסימלי מכדור הארץ.
נכון ל-1 בינואר 2019 הגשושית וויאג'ר 1 הייתה נמצאת במרחק של 21.708 מיליארד קילומטרים מכדור הארץ, בתחום התווך הבין-כוכבי - המרחק המקסימלי מכדור הארץ אליו הגיע עצם מעשה ידי אדם.

פרויקט Breakthrough Starshot

פרויקט Breakthrough Starshot  הוא פרויקט מחקר הנדסי אשר במסגרתו מפותח קונספט למתקן להנעה חללית המבוססת על לחץ קרינה בשם "StarChip" אשר יהיה מסוגל לטוס למערכת הכוכבים אלפא קנטאורי אשר היא מערכת הכוכבים הקרובה ביותר למערכת השמש שנמצאת במרחק של כ-4.37 שנות אור ממערכת השמש.
משימת חלל לאלפלא קנטאורי צפויה לקחת בין 20 ל-30 שנים, וכ-4 שנים עד שהמידע מהחללית יחזור לכדור הארץ.

שימוש במערכות עם אוטומציה ברמה גבוהה למשימות החלל

הרעיון של שימוש במערכות עם אוטומציה ברמה גבוהה למשימות החלל הפכה ליעד מבוקש בקרב סוכנויות החלל ברחבי העולם. ההבנה היא שלמערכות מסוג זה יתרונות רבים כגון עלות נמוכה יותר, פחות צורך במעורבות אנושית, ויכולת לחקור אזורים מרוחקים יותר בחלל.