חידושים והמצאות – מעלית לשמים

טירת החלל
באגדת הילדים "ג'ק ושיח האפונים" מטפס הנער ג'ק על גבעול אפונה ענקי המיתמר ליד חלונו, עד שהוא מגיע לטירה קסומה הנמצאת בקצהו, מעל לעננים. אגדה זו שימשה השראה למדען הרוסי קונסטנטין ציולקובסקי, שהציע לפני כמאה שנה להקים את מה שהוא כינה טירה שמימית בחלל.

הטירה, לפי ציולקובסקי, תקיף את כדור הארץ בגובה של כ־35,800 קילומטר. גוף המקיף את כדור הארץ בגובה כזה נע במהירות זהה לזו של כדור הארץ סביב צירו, ובמסלול סינכרוני לזה של כדור הארץ. משמעות הדבר היא שהמבנה ייראה קבוע בחלל ויישאר תמיד מעל לאותה נקודה בכדור הארץ. בהמשך הציע ציולקובסקי שהטירה תהיה מחוברת לאדמה בכבלים עבים, שעל פניהם ינועו קרוניות אשר יישאו עימן אנשים אל טירת החלל.

הרעיון היה מעניין ואפילו מרגש. כוח הכבידה של כוכב הלכת שלנו מקשה על מסעות בחלל, וכדי לשלח גוף למסלול סביב כדור הארץ יש להעניק לו מהירות בריחה של כ־11 קילומטר בשנייה. הדרך היחידה לעשות זאת היא שימוש ברקטות – אמצעי בעייתי בגלל הסיכון הכרוך בו, העלויות הגבוהות והזיהום הרב לסביבה.

מסע באמצעות מעלית חלל נשמע אטרקטיבי הרבה יותר, אבל הרעיון עמוס בעיות וקשה לביצוע. האפשרות למתוח בחלל כבל למרחק של עשרות אלפי קילומטרים ולייצב אותו, כך שלא יתנדנד, נראית כמשימה בלתי אפשרית. הכבל צריך להיות חזק במיוחד, בגלל אורכו ובגלל הלחצים העצומים שיופעלו עליו. ולבסוף קיימת בעיית המעלית וצורת ההנעה שלה.

אלו הן פחות או יותר הסיבות לכך שתוכנית המסע של ציולקובסקי נשארה על הנייר במשך שנים. התפתחות מעניינת חלה ב־1960, כאשר המהנדס הרוסי ארטסוטנוב הציע פתרונות טכניים, שהפכו את רעיון המעלית למעשי קצת יותר. אחד מהם, למשל, היה להוריד את הכבל לכיוון כדור הארץ מלוויין הנמצא אף הוא במסלול סינכרוני לזה של כדור הארץ, ובאותה עת להניח מאותו לוויין כבל נוסף לכיוון הנגדי, כמשקל נגד. רעיון מעלית החלל קיבל תאוצה של ממש עם פיתוחם של סיבי פחם מיוחדים וחומרים מרוכבים בעלי חוזק רב, שיוכלו לשמש בסיס לבניית הכבל.

זה לא כבר נערכה בארצות הברית סדנה בחסות נאס"א, שבה הציג הפיזיקאי דייוויד סמיתרמן תוכנית מפורטת לבניית מעלית החלל. על פי התכנון, בנקודה כלשהי בקו המשווה ייבנה בניין ענקי, בגובה 50 קילומטר, שישמש עוגן למעלית החלל. מן הצד השני, מעבר לתחנה הסופית בחלל, תוצב מסה נגדית, אולי אסטרואיד קטן, שאליו יחובר הכבל. הקרונות ינועו בשיטה אלקטרומגנטית על כמה מסלולים במהירויות של אלפי קילומטרים בשעה. לדברי סמיתרמן, זהו פרויקט מעשי שיוכל להתגשם בתוך כמה עשורים. אם הוא צודק, יוכל ג'ק לוותר על שיח האפונים, לקנות כרטיס לרכבל החללי, ובתוך כמחצית השעה יראה את כוכב הלכת שלו מלמעלה.

סוד הקסם המסתורי: טריק החבל ההודי
אגדת "ג'ק ושיח האפונים" מזכירה סיפור נוסף, המגיע מתת היבשת ההודית ושמקורותיו לוטים בדוק סמיך של ערפל ומיסטיקה: טריק החבל ההודי – קסם רב

מסתורין, שהתפרסם בראשונה בסוף המאה ה־19 והפך מאז לאחד הטריקים המפורסמים בקרב הקוסמים בעולם. הבעיה היא שאיש מהם לא הצליח לבצע אותו.
לקסם יש כמה גרסאות, ועל פי הנפוצה שבהן, הפַקיר המבצע את הקסם שולף משכמייה חבל ארוך ומטיל אותו לאוויר. החבל אינו נופל לקרקע, אלא נשאר יציב בצורה אנכית, ללא תנועה. ילד קטן מתחיל לטפס עליו במהירות, עד שהוא נעלם בקצהו. הפַקיר מטפס בעקבותיו עם סכין שלופה, ומיד אחר כך נופלים לקרקע כמה איברי גוף כרותים. הקוסם יורד מהחבל במהירות ואוסף את האיברים שותתי הדם לתיק קטן. זמן מה לאחר מכן מופיע הילד בריא ושלם.
דורות רבים של קוסמים וחוקרים חובבים ניסו לבצע את הטריק ולעמוד על פשרו, בעלי ממון הציעו סכומי עתק למי שיצליח, אך ככל הידוע, כל הנסיונות נכשלו. במהלך השנים הופיעו בעיתונות העולמית וההודית אינספור ידיעות וכתבות על אודות אנשים שטענו כי חזו במו עיניהם בפַקירים המבצעים את הטריק. אולם לסיפורים הללו לא צורפה ולו תמונה אחת, מה שהוסיף נופך מסתורי ואקזוטי לסיפור.
לפני כמה שנים קיבלה התעלומה תפנית מעניינת, כאשר צמד פיזיקאים בריטי טען שאפשר לבצע את הטריק, לפחות באופן תיאורטי. הנה ההסבר: דמו בנפשכם מוט ארוך, המוצב על כף ידכם בצורה אנכית, ואתם מנסים להחזיקו במצב זה תוך כדי הזזת כף היד מצד לצד. אם המוט אינו ארוך מדי, לא תהיה לכם כל בעיה בכך. דרך נוספת לעשות זאת, מפתיעה יותר, היא באמצעות הנעת כף היד למעלה ולמטה. על פי טענת הפיזיקאים הבריטים, אם נזיז את היד מהר מספיק ובמרחק קצר מספיק, נוכל לשמור על המקל – או על כמה מקלות, המוצבים זה על גבי זה – במצב אנכי ובשיווי משקל. מספר מקלות המוצבים זה על גבי זה משולים לחבל ההודי.
ומה באשר לפַקיר המטפס על החבל ולילד הנעלם בקצהו? הקטע הזה נותר בלתי פתור, אבל חוקרי קסם החבל ההודי לא ויתרו. פיטר לַמונט, מדען סקוטי וקוסם חובב, חקר את הנושא במשך חמש שנים, ובאפריל 2001 חשף את הסוד מעל לדפי העיתון הבריטי "אינדיפנדנט". טריק החבל ההודי, קובע למונט, לא היה מעולם, ונולד למעשה לפני 111 שנים במוחם היצירתי של עורכי העיתון האמריקאי "שיקגו טריביון". אלה המציאו אותו לצורך הגברת התפוצה של העיתון – טריק עיתונאי מוכר ועתיק בהרבה מטריק החבל ההודי.

שובו של הקיטור
ב־1712 המציא נפח בריטי בשם תומס ניוקומן את מנוע הקיטור הראשון. המנוע היה גליל פשוט עם בוכנה, שמולא באדי קיטור. הקיטור עובה על ידי סילון מים קרים, ותוך כדי כך נוצר ואקום חלקי, שגרם לכך שלחץ האוויר מבחוץ דחק את בוכנת הגליל כלפי מטה. המנוע, שפעל בקצב איטי של 12 פעימות בדקה, נוצל לניקוז מכרות מוצפים.

ההתפתחות הדרמטית הבאה בתחום היתה ב־1784, עם הופעת מנוע הקיטור הסיבובי של ג'יימס ואט, שהיה מהיר ויעיל הרבה יותר. מנועי הקיטור של ואט ומנועי קיטור שפותחו בעקבותיהם הניעו את גלגלי המהפכה התעשייתית בבריטניה ובעולם כולו, אולם העשן שהיתמר מעל לבתי החרושת, לקטרים ולאוניות הקיטור לא נותר זמן רב בשמים. במחצית המאה ה־19 החלו להופיע מנועים יעילים יותר, כמו מנועי הבעירה הפנימית, שסימלו את תחילת הקץ של עידן הקיטור.

אבל להתפתחות טכנולוגית יש, כך נראה, חוקיות משלה, ובהחלט ייתכן שמנועי הקיטור ישובו אלינו בקרוב. כך לפחות סבור מהנדס חלל סיני בשם פיי טאנג, שפיתח עם צוות חוקרים מאוניברסיטת צ'ינגווא בסין מנוע רקטי זעיר הפועל על קיטור. המנוע הננסי, שנבנה משתי פרוסות סיליקון זעירות שצורפו יחדיו, מכיל תא אדים, נִקבָּה חלולה לכניסת אדי המים ונקב פליטה לקיטור. תהליך ההפעלה פשוט: טיפות מים יוחדרו לתא האדים, שיחומם בעזרת סוללה חשמלית או תא סולרי, עד שהמים יהפכו לקיטור. הקיטור יתפרץ החוצה דרך חור הפליטה ויטיס את הגוף קדימה.

המנוע של טאנג יועד אמנם להנעת לוויינים זעירים במשקל של פחות מקילוגרם, אבל הפוטנציאל, טוען המהנדס הסיני, ברור לעין. מים, לדבריו, הם דלק זמין, זול ובטוח, שאינו מזהם את הסביבה ואינו מסכן אותה כמו הדלקים המשמשים את רקטות החלל כיום.