כשאתם מדמיינים חללית, אתם כנראה חושבים על משהו כזה,
או זו, או אולי זו.
מה משותף לכולן?
בין הדברים, הן ענקיות בגלל שהן נושאות אנשים, דלק,
וכל מיני סוגים של אספקה, ציוד מדעי,
ובמקרים נדירים, לייזרים קוטלי פלנטות.
אבל הדור הבא של חלליות אמיתיות אולי יהיה הרבה הרבה יותר קטן.
אנחנו מדברים להתאים לכיס שלכם קטן.
דמיינו שליחה של נחיל של המיקרו חלליות האלו לגלקסיה.
הם יוכלו לחקור כוכבים רחוקים ופלנטות
על ידי נשיאה של חיישנים אלקטרוניים מתוחכמים
שימדדו הכל מטמפרטורה לקרניים קוסמיות.
אתם תוכלו לפרוש אלפים מהן
בעלות של משימת מעבורת אחת,
מגדילים אקספוננציאלית את כמות המידע
שנוכל לאסוף על היקום.
וכל אחד מהם ניתן להרחבה,
מה שאומר שנוכל לשלוח אותן לסביבות
שמסוכנות מדי לגשושיות שעולות מיליארד דולר.
כמה מאות חלליות קטנות כבר מקיפות את כדור הארץ,
מצלמות את החלל החיצון,
ואוספות מידע על דברים,
כמו התנהגות של בקטריות באטמוספירת כדור הארץ
ואותות מגנטיים שיכולים לעזור לצפות רעידות אדמה.
אבל דמיינו כמה עוד נוכל ללמוד אם נוכל לצאת ממסלול כדור הארץ.
זה בדיוק מה שארגונים כמו נאסא, רוצים לעשות:
לשלוח מיקרו חלליות לחקור פלנטות ניתנות למחיה
ולתאר תופעות אסטרונומיות שאנחנו לא יכולים לחקור מכדור הארץ.
אבל משהו כל כך קטן לא יכול לשאת מנוע גדול או הרבה דלק,
אז איך החלליות יניעו את עצמן?
למיקרו חלליות, מסתבר, אתם צריכים מיקרו הנעה.
בקנה מידה ממש ממש קטן,
כמה מהכללים המוכרים של הפיזיקה לא חלים,
בעיקר, מכניקה ניוטונית יום יומית מתפרקת,
וכוחות שבדרך כלל זניחים הופכים לחזקים.
הכוחות האלו כוללים מתח או פעולה נימית,
התופעה ששולטת בדברים קטנים אחרים.
מערכות מיקרו הנעה יכולות לרתום את הכוחות האלה כדי להניע חלליות.
דוגמה אחת לאיך זה אולי יעבוד
נקראת הנעת אלקטרו ספריי מיקרו פלואידית.
זה סוג של מדחף יוני,
מה שאומר שהוא יורה חלקיקים טעונים כדי לייצר מומנט.
מודל אחד שמפותח במעבדת הנעת הסילון בנאסא
הוא בגודל של כמה סנטימטרים בלבד.
כך זה עובד.
הפלטה בגודל בול דואר מחוררת במאה מחטים זעירות
ומצופה במתכת שיש לה נקודת המסה נמוכה, כמו אינדיום.
גריד מתכתי יושב מעל הסיכות,
ושדה חשמלי נמצא בין הגריד לפלטה.
כשהפלטה מתחממת, האינדיום נמס
ופעולה נימית מושכת את הנוזל המותך במעלה הסיכות.
השדה החשמלי מושך את המתכת המותכת למעלה,
בעוד מתח פנים מושך אותה חזרה,
מה שגורם לאינדיום להתעוות לחרוט.
הרדיוס הקטן של הקצוות של הסיכות
הופך את זה לאפשרי לשדה החשמלי להתגבר על מתח הפנים,
וכשזה קורה,
יונים טעונים חיובית נורים במהירות של עשרות קילומטר לשניה.
הזרם הזה של יונים מאיץ את החללית בכיוון השני,
תודות לחוק השלישי של ניוטון.
ובעוד כל יון הוא חלקיק ממש זעיר,
הכוח הכולל של כל כך הרבה מהם דוחף הרחק מהחללית
הוא מספיק כדי לייצר תאוצה מספיקה.
ובניגוד לגזי הפליטה שנשפכים ממנועי טילים,
הזרם הזה הוא הרבה יותר קטן והרבה יותר יעיל אנרגטית,
מה שהופך את זה למתאים טוב יותר למסעות ארוכים לחלל העמוק.
מערכות המיקרו הנעה האלו לא נוסו עדיין לגמרי,
אבל כמה מדענים חושבים שהן יספקו מספיק דחף
כדי לחלץ חלליות קטנות ממסלול כדור הארץ.
למעשה, הם צופים שאלפי מיקרו חלליות
ישוגרו בעשר השנים הבאות
כדי לאסוף מידע שהיום אנחנו רק יכולים לחלום עליו.
וזה מיקרו מדע טילים.