אנו פשוט חיים ביקום של מקרי קיצון >>
מדוע החלל כה קר, אם השמש כה חמה? שאלה מצוינת. שלא כמו בית הגידול הנעים שלנו כאן על פני כדור הארץ, מערכת השמש שלנו שופעת טמפרטורות קיצוניות. השמש היא כדור גז ואש שבליבה שלו שוררת טמפרטורה של כ-15 מיליון מעלות צלזיוס ועל פניו כ-5,500 מעלות. בו בזמן, טמפרטורת הרקע הקוסמית – טמפרטורת החלל ברגע שמתרחקים מספיק על מנת להימלט מהאטמוספירה הנעימה של כדור הארץ – נעה בסביבות 270- מעלות צלזיוס. איך זה ייתכן?
חום נע ברחבי הקוסמוס כקרינה, גל אינפרה-אדום של אנרגיה שעובר מעצמים חמים יותר אל קרים יותר. גלי הקרינה מעוררים מולקולות שאיתן הם באים במגע, וגורמים להן להתחמם. בדרך זו חום נע מהשמש אל כדור הארץ, אבל המלכוד הוא שקרינה מחממת אך ורק מולקולות וחומר שנמצאים ישירות בנתיב התנועה שלה. כל השאר נשאר צונן. קחו למשל את כוכב חמה (מרקורי): לפי נתוני נאס"א, בלילה הטמפרטורה על פני כוכב הלכת יכולה להיות נמוכה בכ-540 מעלות צלזיוס מאשר הצד שחשוף לקרינה במשך היום.
השוו זאת לכדור הארץ, שבו האוויר סביבנו נשאר חמים גם אם אנו נמצאים בצל – ובעונות מסוימות, אפילו באפלת הלילה. הסיבה היא שהחום נע ברחבי כוכב הלכת הכחול היפהפה שלנו בשלוש דרכים במקום באחת בלבד: הולכה, הסעה וקרינה.
כאשר קרינת השמש פוגעת במולקולות באטמוספירה שלנו ומחממת אותן, הן מעבירות אנרגיה עודפת זו למולקולות סביבן. מולקולות אלו, מצידן, פוגעות בשכנות שלהן ומחממות אותן. חום זה, שמועבר ממולקולה למולקולה, נקרא הולכה, והוא תגובת שרשרת שמחממת אזורים מחוץ לנתיב של קרינת השמש.
לעומת זאת, החלל הוא ואקום – כלומר, באופן עקרוני הוא ריק. בחלל יש מעט מדי מולקולות גז והן מרוחקות מדי זו מזו מכדי שיוכלו להתנגש זו בזו. לכן, גם כאשר השמש מחממת אותן בגלי אינפרה-אדום, העברת חום זה באמצעות הולכה אינה אפשרית. בדומה, הסעה – צורה של העברת חום שמתרחשת בנוכחות כוח כבידה – חשובה בפיזור חום על פני כדור הארץ, אבל אינה מתרחשת בחלל של אפס כבידה. אלו הם דברים שאליזבת איְיבל (Elisabeth Abel), מהנדסת תרמית בפרויקט DART של נאס"א, לוקחת בחשבון כשהיא מכינה כלי רכב ומכשירים למסעות ארוכים בחלל. הדבר היה נכון בעיקר כאשר עבדה על הגשושית הסולארית פארקר (Parker Solar Probe), היא אומרת.
כפי שאפשר להבין משמה, הגשושית הסולארית מהווה חלק מהמשימה של נאס"א לחקר השמש. היא חולפת דרך השכבה החיצונית ביותר של אטמוספירת הכוכב, שנקראת "עטרה" (או "קורונה"), ואוספת נתונים. באפריל 2019 הגשושית עברה במרחק של כ-10 מיליון ק"מ מהתופת, המרחק הקרוב ביותר לשמש שחללית הגיעה אי פעם. מגן החום שנפרש בצד אחד של הגשושית אפשר זאת.
"התפקיד של מגן חום זה," אומרת אייבל, הוא להבטיח ש"אף חלק מקרינת השמש לא ייגע במשהו בחללית." כך, בעוד מגן החום סופג את החום הקיצוני (כ-120 מעלות צלזיוס) של הכוכב המארח שלנו, החללית עצמה קרה הרבה יותר – בסביבות 150- מעלות צלזיוס, היא אומרת.
בתור המהנדסת התרמית המובילה של DART – חללית קטנה שנועדה להתנגש באסטרואיד ולהסיט אותו ממסלולו – אייבל נוקטת בצעדים מעשיים כדי להתמודד עם הטמפרטורות של החלל העמוק. ההפרשים הקיצוניים בטמפרטורות בין הריק הקפוא והחום הרותח של השמש מציבים אתגרים ייחודיים. חלקים מסוימים מחללית זו זקוקים לעזרה כדי להישאר קרים מספיק על מנת למנוע קצרים חשמליים, בעוד אחרים זקוקים לגופי חימום שיחזיקו אותם חמים מספיק כדי לפעול.
ההכנה לקראת שינויי טמפרטורה של מאות מעלות עשויה להישמע מטורפת, אבל זה מצב הדברים בחלל. הדבר המוזר באמת הוא כדור הארץ: בין קור קיצוני לחום צורב, האטמוספירה שלנו שומרת על העניינים רגועים בצורה מפתיעה – לפחות כרגע.
