ההיסטוריה של חליפת החלל ,חלק א'

כתב: רן לוי

ז'אק שארל

בעשרים ושבעה באוגוסט, 1783, במקום שבו ניצב היום מגדל אייפל, הדגים בפעם הראשונה הממציא והמדען הצרפתי, ז'אק שארל (Jacques Charles), את ההמצאה החדשה ביותר שלו: בלון פורח מלא בגז מימן. פריז הייתה אז בשיא טירוף הכדורים הפורחים שאחז בה באותם השנים, וממציאים נועזים כדוגמת שארל והאחים מונגולפייה הסעירו את דמיונו של הציבור. שארל בחר את הפארק רחב הידיים כמקום שיגור הבלון כיוון שלמרות העובדה שבסך הכל הפריח בלון קטן יחסית, שהיה מסוגל לשאת בקושי מטען במשקל של תשעה קילוגרמים, עשרות אלפי צופים התכנסו במקום כדי להריע לו ולעודדו.

הניסוי בבלון הקטן הצליח, וארבעה חודשים לאחר מכן, באחד בדצמבר, לנגד עיניהם של כארבע מאות אלף צופים, נכנסו שארל ועוזר נוסף לסל של בלון פורח שני, גדול הרבה יותר מקודמו. האחים מונגולפייה אמנם הקדימו את שארל בקצת פחות מחודש והבלון שלהם נסק לגובה של כמעט אלף מטרים – אבל הכדור הפורח שלהם היה מלא באוויר חם, בעוד הבלון של שארל היה מלא במימן קל יותר, ופירוש הדבר ששארל יוכל לנסוק לגובה רב בהרבה.

שארל נופף לקהל, והחבלים שאחזו בכדור הפורח הותרו. הבלון נסק לשמיים והגיע לגובה של קצת יותר מחמש מאות מטרים לפני שחזרו שני הטייסים ארצה. טיסת הניסוי הייתה מוצלחת – אבל שארל קיווה להגיע לגובה גבוה יותר. הערב ירד והשמש כבר שקעה מעבר לאופק, אך שארל לא נתן לחשכה לעצור אותו. בכדור הפורח היה עדיין מספיק מימן כדי לשאת אדם בודד: הוא ביקש מעוזרו לצאת מהסל – ונסק אל שמי הערב, לבדו.

בלון המימן של שארל טיפס וטיפס. הוא חלף על פני הגובה שאליו הגיע בטיסה הקודמת, ואז שבר גם את השיא של האחים מונגולפייה. כשהגיע לגובה של כשני קילומטרים זכה לחזות במראה שאיש מעולם לא ראה לפניו: השמש השוקעת עלתה מעל האופק ושארל צפה בה שוקעת שוב, בפעם השנייה.

שארל הנפעם המשיך לנסוק מעלה מעלה… אבל אז החל לחוש שמשהו אינו כשורה. הטמפרטורה של האוויר סביבו צנחה בחדות, וקור מקפיא עטף אותו כמו שמיכה עשוית קרח. לפתע אחז בו כאב אוזניים אדיר, לחץ פנימי שכמו איים לקרוע את עור התוף שלו. שארל המבוהל מיהר לשחרר גז מהבלון, והכדור הפורח עשה דרכו אל הקרקע. ז'אק שארל נחת בשלום ולא סבל מפגיעות כלשהן, אבל ההרפתקה הזו הספיקה לו, כנראה: זו הייתה הפעם האחרונה שטס בכדור פורח.

סיפורו של שארל היווה רמז ראשון לעובדה שטיסה בגובה רב עשויה להיות מסוכנת לבני אדם, אם כי במשך שנים רבות לאחר טיסתו איש לא חקר את העניין לעומקו.  חלפו עוד כמעט מאה שנה עד שהמדענים ייתקלו שוב בסכנות התלויות בגובה – אך כפי שנגלה בהמשך, דווקא הניסיונות להתמודד עם האתגרים של טיסה בכדור פורח – כמעט הדבר הרחוק ביותר שאפשר לדמיין מהמראה על גבי טיל רב עוצמה –  הן אלו שבסופו של דבר אפשרו לניל ארמסטרוג ולבאז אולדרין להתהלך על אדמת הירח בחליפה שמצד אחד שמרה עליהם מוגנים מפני התנאים הקשים של החלל – ומצד שני אפשרה להם ולאסטרונאוטים שבאו אחריהם לבצע את כל המשימות המורכבות שהוטלו עליהם, כולל המשימות העדינות והמורכבות ביותר, בהצלחה.

טיסתם של גליישר וקוקסוול

ד"ר ג'יימס גליישר (Glaisher) היה מטאורולוג בריטי. באמצע המאה ה-19 התעניין גליישר בנעשה בשכבות הגבוהות של האטמוספירה וכיצד משפיעים זרמי האוויר שבה על מזג האוויר בשכבות הנמוכות. הוא טיפס לפסגות הרים גבוהים כדי למדוד לחות וטמפרטורה – אבל הטיל ספק לגבי יעילותן של המדידות: תכונות האוויר בפסגות ההרים, ידע גליישר, מושפעות בין היתר מהחום שנפלט מהקרקע ומהלחות שעולה מאגמים. כדי להבין מה באמת מתרחש בשכבות האוויר הגבוהות, ללא ההשפעות המבלבלות של הקרקע – עליו לעלות אליהן בכדור פורח. גליישר קיבל תקציב מהאגודה הבריטית למטאורולוגיה וגייס לעזרתו את הנרי קוקסוול (Coxwell), טייס כדורים פורחים מנוסה שערך מאות טיסות בין אנגליה לצרפת. יחד, ביצעו השניים עשרים ושמונה טיסות לגבהים שונים, וערכו מדידות מדעיות רבות ומגוונות.

הטיסה המפורסמת ביותר של השניים הייתה בחמישה בספטמבר, 1862, אז החליטו לעלות בפעם הראשונה לגובה של שמונה קילומטרים בכדור פורח מלא בגז מימן. השעה הייתה אחת אחר הצהריים והשמיים היו מכוסים בשכבה עבה של עננים. כך כתב הנרי קוקסוול ביומנו:

"בצאתנו משכבת העננים בשבע עשרה דקות אחרי השעה אחת, יצאנו אל שטף אור בהיר עם שמיים כחולים נהדרים ללא אף ענן מעלינו, וים מדהים של עננים תחתינו אשר פניו היו כמו זרועות באינסוף גבעות, שרשראות הרים ותילי שלג לבנים הבוקעים ממנו."

בעוד שני הטייסים הנועזים מתפעמים מהנוף שמתחתם והכדור הפורח נוסק מעלה מעלה – לא היה לשניים שמץ של מושג שהם הולכים ומתקרבים אל גובה שמטפסי ההרים מכנים 'אזור המוות' (Death Zone).

במהלך העליה קרא ג'יימס גליישר את הנתונים ממכשירי המדידה שלו ורשם אותם ביומן. בגובה של כחמישה קילומטרים החל לחוש קוצר נשימה קל. במקביל, הלך האוויר סביבם והתקרר במהירות. בדומה לז'אק שארל לפניהם, גם גליישר וקוקסוול לא היו מוכנים לשינויים הדרמטיים האלה: אף אחד לא ידע אז מהן ההשפעות הפיזיולוגיות על גוף האדם  הנגרמות על ידי טיסה בגובה רב. שני הג'נטלמנים הבריטיים היו לבושים כמו מי שיוצאים לטיול קצר ביום סתיו סגרירי – ולא כמו שני מטפסי הרים שהולכים ומתקרבים לגובה פסגת האוורסט… הטמפרטורה צנחה מתחת לאפס והשניים רעדו מקור, אבל לא ויתרו והמשיכו לנסוק לגובה.

כשהגיע הכדור הפורח לגובה של שמונת אלפים מטרים, החלו העניינים להשתבש. גליישר מספר –

"בגובה של עשרים ושש אלף רגל [שמונה קילומטרים], לא הצלחתי לראות את העמוד הדק של כספית במכשיר המדידה, ואז השנתות הזעירות של המכשיר הפכו לבלתי נראות. קראתי למר קוקסוול שיעזור לי לקרוא את המכשירים כיוון שלא הצלחתי לראות אותם. הכדור הפורח שלנו הסתחרר סביב צירו, והחבל שהוליך אל ברז שחרור הגז הסתבך: מר קוקסוול נאלץ לעזוב את הסל ולטפס אל הטבעת שמעליו כדי לשחרר אותו. באותו הזמן חשבתי שמה שאני מרגיש היא רק אי נוחות זמנית.

"זמן קצר לאחר מכן הנחתי את ידי על [דופן הסל] – אבל כשרציתי להשתמש בה, מצאתי שאינני יכול להזיז אותה. כנראה שאיבדתי את כוחי בתוך שניות ספורות. ניסיתי להזיז את היד השנייה, אבל גם היא איבדה את כוחה.

"ניסיתי לנער את עצמי, אבל רגליי כאילו אבדו לי. הבטתי בברומטר, ובעודי עושה זאת, נפל ראשי על כתפי השמאלית. נאבקתי וניסיתי לנער את עצמי שוב, אך לא הצלחתי להזיז את זרועותיי. אמנם הצלחתי ליישר את ראשי לרגע קצר, אבל אז הוא נפל על כתפי הימנית. ואז נפלתי אחורנית, גבי נשען על דפנות הסל.

"בתנוחה זו עיניי היו מופנות אל מר קוקסוול שטיפס על הטבעת […] ניסיתי לומר לו משהו, אבל לא הצלחתי. לפתע חשכו עיני וצללתי לתוך אפלה מוחלטת, עצבי הראייה שלי איבדו את כוחן בפתאומיות. הייתי עדיין בהכרה ומוחי היה פעיל. הבנתי שאני סובל מחוסר חמצן, ושאנחנו עומדים למות אם לא נרד במהרה. מחשבות נוספות התרוצצו במוחי כשלפתע איבדתי את הכרתי, כמו צללתי לתוך שינה עמוקה."

מה קרה לג'יימס גליישר כשהגיע הכדור הפורח לגובה של שמונה קילומטרים? ובכן, בואו נזכר במתרחש בגופנו כאשר אנו נושמים.

היפוקסיה

תפקידן של הריאות הוא להעביר חמצן מהאוויר אל תאי הדם האדומים, ובמקביל לקלוט מהם את הפחמן הדו-חמצני שהם נושאים ולפלוט אותו אל מחוץ לגוף. אוויר שנכנס לריאות בזמן שאנו שואפים אוויר ממלא את הצינורות שבתוכן ובסופו של דבר נכנס להמוני שקיות זעירות המכונות 'נאדיות'. הנאדיות עטופות בנימים צרים ובהן עוברות כדוריות הדם.

עובי דפנות הנאדיות הוא שני מיליוניות המטר בלבד, או אחד חלקי חמישים מעוביו של דף נייר ממוצע. מולקולות החמצן והפחמן הדו-חמצני מסוגלות לעבור מבעד לדפנות, ומה שקובע אם מולקולה כזו או אחרת תחצה את הדופן הוא הפרש הלחצים בין שני עברי הדפנות. כדי שחמצן יעבור מתוך הנאדית אל הדם, צריך שלחץ החמצן בתוך הנאדית יהיה גבוה יותר מלחץ החמצן בדם. זה דומה במקצת לפקק תנועה בכביש בעל שני נתיבים: אם באחד הנתיבים פחות מכוניות נוסעות על הכביש והתנועה זורמת בחופשיות, מיד יעברו מכוניות מהנתיב הפקוק יותר לנתיב החופשי יותר.

בגובה פני הים, התנאים בתוך הריאות מושלמים לנשימה יעילה. לחץ החמצן באוויר החופשי – אותו האוויר שנכנס לנאדיות – גבוה יותר מהלחץ שלו בדם, ומולקולות חמצן עוברות דרך דופן הנאדיות ללא קושי. באנלוגית הכביש שלנו, נתיב אחד עמוס במכוניות ובנתיב השני יש פחות מכוניות – ולכן הנהגים עוברים ללא הרף מהנתיב הפקוק לנתיב החופשי.

ומה קורה בגובה רב? ככל שעולים בגובה, צפיפות האוויר יורדת – או במילים אחרות, לחץ החמצן נמוך יותר. כשאתה נושם אוויר חופשי בגובה 5500 מטר, למשל, החמצן שנכנס לנאדיות הוא בלחץ נמוך כחצי מהלחץ שלו בגובה פני הים – ובגובה של שמונה קילומטרים הלחץ הוא קצת יותר משלושים אחוזים. זה כאילו ש'שלפנו' מהנתיב הפקוק שבעים אחוזים מהמכוניות שנוסעות בו. לפתע פתאום, הפקק נעלם – ולנהגים אין סיבה לעבור לנתיב המקביל. בגובה של שמונה קילומטרים, לחץ החמצן בתוך הנאדיות והלחץ שלו בדם כמעט משתווים, והחמצן מפסיק לחצות את דופן הנאדיות. זהו 'אזור המוות.' ללא חמצן בדם, מצב המכונה 'היפוקסיה', ההשפעות על הגוף דרמטיות וכמעט מיידיות: כאבי ראש, אובדן ראיה, נימול, שיתוק – ובסופו של דבר, כמובן, גם מוות.

הנרי קוקסוול, כזכור, טיפס מחוץ לסל כדי להתיר את חבל שחרור הגזים שהסתבך. בשלב זה הוא לא חש בהשפעות כלשהן של היפוקסיה מתקרבת – אולי בגלל שגופו התנסה בטיסות לאורך שנים. רק כשירד בחזרה אל הסל – ראה את גליישר המעולף שוכב על הרצפה בזרועות שמוטות. הוא ניסה להתכופף אליו כדי להעיר אותו – ואז היכתה בו ההיפוקסיה בבת אחת. זרועותיו איבדו מכוחן, ראייתו היטשטשה ונימול אחז בו. קוקסוול הבין מייד שהם נמצאים בסכנה חמורה ושהוא מוכרח לשחרר את הגז מהבלון כדי לגרום להם לרדת – אבל ידיו היו משותקות. בכוחותיו האחרונים טיפס קוקסוול אל מחוץ לסל, אוחז את החבלים בעזרת מרפקיו, תפס את חבל שחרור הגז בין שיניו – ומשך אותו.

הכדור הפורח החל לאבד גובה, וכשחזרו לגובה של חמישה קילומטרים החל גליישר להתעורר מעלפונו. הוא לגם כמה כוסיות ברנדי כדי להשיב את רוחו – ואז, בהיותו המדען הנחוש שהיה – חזר לקרוא את מכשירי המדידה ולרשום את התוצאות ביומנו. כששבו ארצה תיאר גליישר את מאורעות הטיסה בפני חברי אגודת המטאורולוגים, וכך נחשפו חוקרים בפעם הראשונה לסכנות טיסה בגובה רב. ג'יימס גליישר המשיך לעסוק במחקריו ולטוס עם הנרי קוקסוול – אם כי לעולם לא עלה שוב לגבהים כה מסוכנים. הוא חשף כי זרמי האוויר, הטמפרטורה והלחות בשכבות האוויר משתנים בתנאים מסוימים וקידם את מדע חיזוי מזג האוויר באופן משמעותי.

טיסתם של החוקרים הצרפתיים

גליישר וקוקסוול לא כיוונו לכך – אבל בטיסתם המפורסמת נשבר שיא הגובה בכדור פורח. אם יש מאפיין קבוע בהתנהגות האנושית לכל אורך ההיסטוריה, זו העובדה שאם מישהו הצליח לשבור שיא כלשהו – תמיד יהיה מישהו אחר שינסה להתעלות עליו, ולא משנה כמה טיפשי ומסוכן יהיה הניסיון. ואם יש מאפיין קבוע בפוליטיקה האירופית גם כן לכל אורך ההיסטוריה, הוא שאם אנגלי הצליח לעשות משהו יוצא דופן – תמיד יהיה צרפתי שינסה להתעלות עליו, ולהפך. במקרה זה היו אלה שלושה חוקרים צרפתיים: ג'וזף ספינלי (Joseph Spinelli), תיאודור סיבל (Theodore Sivel) וגסטון טיסנדייה (Gaston Tissandier).

בניגוד לגליישר ולקוקסוול – טיסנדייה, ספינלי וסיבל התכוננו לטיסתם במשך חודשים. הם שיננו את תיאורי החוקרים הבריטים מטיסתם והתכוננו לסכנות הצפויות להם. הם אף ביקרו אצל רופא צרפתי מפורסם שבנה במעבדתו תא לחץ, ראשון מסוגו, ובתוך תא הלחץ דימו את התנאים השוררים בגובה של שבעה קילומטרים. באופן זה הם חשו על בשרם את השפעת ההיפוקסיה על הראייה, השמיעה וכושר המחשבה. כדי להתמודד עם האתגר של לחץ האוויר המופחת התקינו שלושת החוקרים בלוני חמצן גדולים בצדי הסל בכדור הפורח שלהם. אלו לא היו מיכלי מתכת מהסוג שאנחנו מכירים כיום, כי אם בלונים עשויי-בד שמהם בקעו צינורות לנשימה.

בבוקר החמישה עשר באפריל, 1875, נכנסו טיסנדייה, ספינלי וסיבל אל סל הכדור הפורח שלהם – והמריאו. הכל התנהל כשורה עד שחצו את קו שבעה קילומטרים. גסטון טיסנדייה תיאר כך את מה שארע:

"בגובה של שבעה קילומטרים עמדנו בתוך הסל. סיבל, שהיה זחוח לרגע – כאילו התעורר לחיים. ספינלי עמד מולי ללא תנועה. הייתי מעורפל וקפוא. רציתי לשים על ידיי כפפות פרווה, אבל הפעולה של הוצאתן מהכיס שלי דרשה ממני מאמץ שכבר לא יכולתי לעמוד בו. אני מעתיק כאן, מילה במילה, את השורות שכתבתי ביומני – למרות שאין לי שום זיכרון שכתבתי אותן. הן נכתבו בכתב שבקושי ניתן להבינו על ידי יד שרעדה מקור. 'ידיי קפואות. אני רועד מקור. אנחנו בסדר. ערפל באופק, עם עננים קלים. אנחנו מטפסים. ספינלי מתנשף – הוא שואף חמצן [מהבלונים]. סיבל עוצם את עיניו. ספינלי גם עוצם את עיניו.' "

דווקא ברגע זה, כשהחוקרים חשו בבירור את השפעות ההיפוקסיה, החליט תיאודור סיבל להשליך מתוך הסל חפצים כדי להאיץ עוד יותר את קצב עלייתם. אם הדבר נשמע לכם כמו התנהגות מטופשת וחסרת כל היגיון – אתם צודקים. טיסנדייה עצמו מתאר ביומנו את המחשבות שחלפו בראשו באותו הרגע –

"בגובה של שבעה קילומטרים, הערפול שאוחז בך הוא יוצא דופן. הגוף והמוח נחלשים בהדרגה, באופן בלתי מורגש. אין תחושה של סבל. להפך – אושר פנימי עז אופף אותך כמו אור הבוקע ממנורה. אתה נעשה אדיש. אתה לא חושב יותר על סכנה. אתה נוסק מעלה מעלה, ואתה שמח להמשיך ולנסוק."

מה שמתאר טיסנדייה ומה שמדגימה התנהגותו חסרת ההיגיון של סיבל היא אחת מההשפעותיה המסוכנות ביותר של ההיפוקסיה: אובדן כושר שיפוט. שלושת החוקרים הצרפתיים היו מודעים מאוד לסכנות הגובה והתכוננו לקראתן – אבל הם לא לקחו בחשבון שברגע האמת, כשיהיו צריכים לקבל את ההחלטה להשתמש בבלוני החמצן שלהם – מוחם לא יהיה כשיר לקבל את ההחלטה. הייתה זו טעות ששילמו עליה מחיר יקר.

טיסנדייה איבד את הכרתו – וכעבור זמן התעורר מעצמו, וגילה שמסיבה כלשהי הכדור הפורח שלהם הלך ואיבד גובה במהירות. לצדו, על רצפת הסל, שכבו סיבל וספינלי, מתים: פניהם היו שחורות כפחם ודם ביעבע מתוך פיהם. טיסנדייה זעק באימה והבין שלמרות שהצליח לחמוק מגורל דומה – הוא עומד להתרסק אל הקרקע במהירות. הוא השליך החוצה מהסל כל מה שהצליח למצוא, והאט את קצב הירידה. לבסוף התרסק הכדור הפורח אל הקרקע: טיסנדייה נחבט, אך שרד את ההתרסקות. ההרפתקה האיומה בכל זאת עלתה לו ביוקר: הוא איבד את שמיעתו לתמיד.

דיווחים נרחבים אודות האסון התפרסמו בעיתונות. שלושת החוקרים זכו לכבוד של מי שהקריבו את גופם על מזבח הקדמה. סיבל וספינלי זכו למצבת זיכרון מפוארת שניתן לראותה גם היום בבית הקברות בפאריז היכן שנקברו. האמן שיצר את האנדרטה פיסל את השניים שוכבים על גבם, גופם עטוף בתכריכים והם מחזיקים ידיים, כמו הולכים אל מותם יחדיו.

האסון הזה היווה איתות ברור לחוקרים נועזים. כדי לשרוד בגבהים העצומים, נדרשת טכנולוגיה מתקדמת יותר, כזו שמסוגלת לעטוף את הטייס ולהגן עליו גם מפני קור העז וגם מפני היפוקסיה. במאה ה-19 עדיין לא הומצאה טכנולוגיה שכזו, ולכן גם לא ניסו טייסים נוספים לנסוק לגבהים שכאלה. רק בתחילת המאה ה-20 החלו נבנים כדורים פורחים וצפלינים, ספינות אוויר, שהסלים שלהם – המבנים שבתוכם שהו הנוסעים – היו אטומים ומלאים באוויר דחוס ברמה הנאותה. זה פתר את בעיית הטיסה לגבהים  במקרים שבהם ניתן היה לבנות את כלי הטייס באופן שכזה – אבל לא במקרים שבהם שילוב תא מלא באוויר דחוס שכזה בתוך כלי הטיס לא היה מעשי.

וויילי פוסט

מקרה שכזה היה בדיוק המקרה שמולו ניצב טייס אמריקני נועז בשם ווילי פוסט (Wiley Post). מי שיספר לנו על פוסט הוא רני אלינב, מומחה לטיסה ומרצה על תעופה וחלל.

"[רני] אי אפשר שלא לציין את השבעה עשר בדצמבר, 1903, היום שבו המטוס הממונע הראשון של האחים רייט מגיח אל העולם. אבל המטוסים לא תפסו את הנפח שהם תופסים היום באופן מיידי. קודם כל היו כדורים פורחים, אבל הייתה ההמצאה שאנשים הרגישו ששינתה את העולם – והיא הצפלין. גונדולה מעופפת. הצפלין היה בעצם מלון מעופף, סלון אווירי מדוחס – הביאו את הטכנולוגיה לכך שאפשר היה לדחס אותו בצורה משמעותית – ואנשים הצליחו לנוע בין החדרים בצורה בטוחה, ונראה היה שהעולם עובר לכיוון הזה.

"במקביל, התעופה ממשיכה להתפתח, וכאן יש לנו סיפור מרתק על חלוץ טיסה פחות מוכר מאחרים בשם וויילי פוסט, ששם לעצמו למטרה להוכיח שהמטוס יעיל משמעותית מהצפלין המפואר והפופולרי. התנאים שמטוסים הציעו באותם השנים היו תנאים מאד לא פשוטים, הן מבחינת טמפרטורות קרות והן מבחינת רעש, אבל פוסט שם לעצמו להוכיח את היעילות של המטוסים על פני הצפלינים."

ווילי פוסט נולד ב-1898 בארצות הברית, והתאהב בטיסה פחות או יותר מהרגע שראה מטוס בשמיים בפעם הראשונה. הוא התגייס ל�