כדי להגיע לחלל, חייבות חלליות או ספינות חלל, לייצר דחף והנעה שיאפשרו להן להתמודד עם כוח הכְּבידה של כדור הארץ ולצאת את גבולות האטמוספרה (ראו בתגית "כוח הכבידה").

חללית רגילה תתקשה לעזוב את האטמוספרה, מבלי שתגיע למהירות מילוט מספקת, שתאפשר לה להשתחרר משדה הכבידה של כדור הארץ. אם תיכשל בהגעה למהירות זו, היא תישרף ותושמד בדרך לחלל ובעודה באטמוספרה. קראו על כך בתגית "מהירות מילוט".

לכן צריך להשתמש במַשגרים, כדי להגיע לחלל. זהו השלב הראשון, בו מרימים כלי כבד אל מעבר לאטמוספרה, לשם יציאה מכבידת כדור הארץ.

משגרים כאלו הם בדרך כלל כלי טיִס עוצמתיים, היכולים לפתח מהירות גבוהה מאוד, שתגיע לפחות למהירות מילוט של 11.2 קילוֹמֶטר לשנייה, שתאפשר להתגבר על כוח הכבידה של כדור הארץ.

לשם כך משתמשים בשתי שיטות שיגור לחלל. שיגור קרקעי מתבצע מהיבשה או מספינה. המשימה בו היא להגיע ממהירות אפס למהירות מילוט אדירה, שתאפשר יציאה לחלל ושהייה במסלול הקפה מסביב לכדור הארץ. שיגור ממטוס, לעומתו, מנצל את המהירות ההתחלתית של המטוס, העולה לגובה של עשרות קילומטרים ומשתמש במנועים חזקים מאוד.


#שיטות מילוט
שתי שיטות רווחות בתחום הזה, של מילוט מכבידת כדור הארץ:

מעבורת החלל המהירה והחזקה, למשל, מגיעה למהירות המילוט באמצעות דלק מוצק. הדלק המוצק הזה הוא סוג של פּוֹלימֶר עשוי מחומר הבנוי ממולקוּלוֹת ענקיות המורכבות מיחידות מִבנה, החוזרות על עצמן, כמו שרשרת עשויה חרוזים. החומר הצמיג הזה מעורבּב בגרגירי חומר מחמצֵן ויש לו יתרונות: הוא מייצר יותר אנרגיה ליחידת נפח, הוא פחות דליק ומסוכן מהדלק הנוזלי ומשקלו הנמוך, כי יש בו מעט צינורות ומשאבות, ביחס לדלק נוזלי.


ליציאה אל החלל הרחוק יותר, כמו במקרה של חלליות מחקר שיוצאות לכוכבי לכת רחוקים, או לצורך הוצאת לוויינים לחלל, משתמשים במשגרים ענקיים.

בשיטה זו משתמשים מאז שיגור הסְפּוּטְניק, הלוויין הראשון ששוגר לחלל בשנת 1957.

אבל מהם המשגרים הללו? - מחברים את החלליות או הלוויינים לרקטה עוצמתית ומהירה במיוחד. רקטה כזו, בעברית טיל, היא המשגר, שיווציא אותם מהאטמוספרה ויתגבר על כוח הכבידה.

בשיטה זו משתמשים בדלק נוזלי. השיטה מתבססת על מפגש בין חמצן ומימן הנמצאים במצב נוזלי. באמצעות הצתה ביניהם, יוצרים אנרגיה וכוח דחף אדירים. אלו יוצרים גזים בלחץ עצום, היוצאים מצדו האחורי של הטיל ודוחפים אותו, עם החללית או הלוויין המחוברים אליו, למעלה לשמיים ואל מחוץ לאטמוספרה.

שיגור כזה נערך בשלבים, מהשלב הגדול אל השלבים ההולכים וקטנים בהדרגה. לכל שלב בשיגור יש את המנוע שלו. אחרי שהוא ממלא את תפקידו, נפטרים ממנוע זה ומקילים על המשקל הכללי. שיטה זו הייתה עדיפה על מנוע גדול, כבד מאוד ובּזבּזני. יתרון נוסף של שיטה זו הוא בכך שבמידת הצורך, ניתן להפסיק את הזרמת הגזים לַמנוע בכל רגע ולחדש אותה שוב כשרוצים.

החיסרון המשמעותי של ההנעה בדלק נוזלי הוא בכך שהמימן והחמצן הם גזים דליקים ומסוכנים וכדי למנוע תאונות קטלניות, הכרחי לשלוט בהם היטב.


הנה חללית בלתי מאוישת היוצאת לחלל ושבה בחזרה (עברית):

https://youtu.be/yhkxoIwBkV0


מהירות המילוט הדרושה כדי לעזוב את אטמוספרת כדור הארץ:

https://youtu.be/-cn37Eg-qz0


צילום של מצלמת גו פרו על טיל שמטיס חללית לחלל כדי לשחרר אותה משדה הכבידה של כדור הארץ ואז היא צומחת לאדמה:

https://youtu.be/bDoh8zQDT38


על הקושי לחמוק מכוח המשיכה של כדור הארץ (מתורגם):

https://youtu.be/YlxKh4oCKhw


שיגור לוויין הביון הישראלי "אופק 10":

http://youtu.be/lx7SdH31Gbs


וסרטון מעולה שמסביר למה לא ניתן סתם כך לטוס אל החלל (מתורגם):

https://youtu.be/ne82ld4LaZE?long=yes

אם יש סיבה שאנשים נוהגים כיום לומר על בעיה שנוצרה את המשפט "יוסטון, יש לנו בעיה" זה בגלל או בזכות החללית אפולו 13. על אף שאפולו 13 היא הטיסה שהגיעה לנקודה הכי רחוקה מכדור הארץ מכל שאר הטיסות המאוישות לחלל, היא התפרסמה בכך שלא הצליחה להשלים את משימתה ולנחות על הירח. את תהילתם המאוחרת קיבלו האסטרונאוטים שלה במיוחד על שהתגברו על תקלות רציניות והצליחו לחזור לכדור הארץ, בחללית מקולקלת.

התקלה נולדה כשבדרכה של החללית אפולו 13 להנחתת אדם על הירח, התפוצץ מכל חמצן על הסיפון שלה. במבצע, שכמו לקוח מהסרטים, לאחר שהצוות ביצע תיקונים ואלתורים שונים הוא הצליח לחזור אל כדור הארץ בשלום.

בשנת 1995 יצא סרט הקולנוע "אפולו 13" ובכך זכתה לפרסום הטיסה, שעד אז הציבור הרחב לא כל כך ידע עד כמה הייתה קרובה להסתיים באסון ובאובדן של כל חברי הצוות.


הנה קיצור סיפורה המפעים של אפולו 13:

https://youtu.be/y2vQwzw2Ilo


כך היו בנויות חלליות אפולו (מתורגם):

https://youtu.be/8dpkmUjJ8xU


הנה הרגעים הקריטיים של "יוסטון, יש לנו בעיה":

http://youtu.be/hE6NoPjWCLo


מצגת וידאו ממבצע אפולו 13 והמשימה לחזור הביתה:

http://youtu.be/abqEovQg8zY


קדימון סרט הקולנוע על אפולו 13:

https://youtu.be/nEl0NsYn1fU


השיבה הביתה אל כדור הארץ - בסרט:

https://youtu.be/z1AEwqMYhJ4


ושידור טלוויזיה אמיתי על הנחיתה הדרמטית של אפולו 13 בכדור הארץ:

https://youtu.be/kmGP4o272ac?long=yes

הדפסת הבתים באמצעות מדפסות תלת-ממד ענקיות ומשוכללות, היא חדשה מצוינת למתיישבי העתיד על כוכבי לכת וירחים רחוקים. בעוד שנים אחדות, מקווים המדענים, תוכל המשלחת לכוכב מאדים כבר להשתמש במדפסת שכזו, בכדי להדפיס במהירות וביעילות עצומה, מבנים חזקים ואיכותיים, שיאפשרו למתיישבים הראשונים להתגורר על הכוכב האדום.

הרעיון החדשני הוא שבניית בתים על כוכבים אחרים, באמצעות הדפסה תלת-ממדית, תהיה זולה מאי-פעם ותחסוך מהאסטרונאוטים את הצורך להזדקק להובלה של חומרי בנייה ומבנים המאפשרים מגורים, מכדור הארץ אל עבר כוכב מאדים הרחוק, הירח, או כל גוף אחר בחלל. בעיקר מעריכים שההדפסה הזו תהיה מהירה, בהשוואה לכל שיטת בנייה אחרת.


כך מתכננים להדפיס בתים על הירח:

https://youtu.be/pk9PWUGkz7o


חומרי הבנייה למושבות החלל הראשונות יהיו חומרים שכבר קיימים על הירח:

https://youtu.be/amYK5voqLSk


כך מודפסים כבר בתים באמצעות מדפסת תלת-ממד:

https://youtu.be/8z-iebHRxJk


הדפסה של בית קטן תוך 24 שעות:

https://youtu.be/q96jm4Cn9qA


ומבנה מהדפסה תלת-ממדית שנבנה באמסטרדם:

https://youtu.be/hviO1cNE3Ik

טיסות לחלל נעות בין צורך קיומי של המין האנושי, חיפוש אחר מקומות חיים עתידיים לבני אדם ובין מירוץ יוקרתי של מדינות עשירות ובעלות מדע מפותח וטכנולוגיה עתירת ידע. נראה שכרגע החיפוש של חיים בחלל יכול להניב יותר באמצעים טכנולוגיים המופעלים מכדור הארץ, מאשר בטיסות חלל מאויישות.

גילויים בחלל מתבצעים כיום יותר בעזרת גשושיות ורכבי חלל המונחתים על כוכבים כמו מאדים ולומדים את הממצאים המדעיים שנאספים ומייצרים מידע שנשלח לניתוח בכדור הארץ.

בניגוד לתחזיות שהושמעו בעבר, מסעות אנושיים בחלל הם עדיין לא מחזה יומיומי. מאז שנות ה-80 הפכו לנדירים יותר. העלויות הכספיות של שליחת אסטרונאוטים למסעות רחוקים והחזרתם הביתה הצליחו להכריע את המעצמות שעסקו במירוץ לחלל. גם התמוטטות הגוש הקומוניסטי הביאה לרגיעה במירוץ לכוכבים רחוקים וגרמי שמיים.

בעתיד נראה שנוכל לגלות מידע רב במסעות ממוקדים כאלה, אך הם יחייבו טכנולוגיות מתקדמות משיש למין האנושי כיום, בעיקר טכנולוגיות של יצירת אנרגיה בחלל וייצור של מושבות חלל שיאפשרו שליחת חוקרים או רובוטים לאזורים החלליים הסמוכים אליהן.


הנה ההיסטוריה של הטיסות לחלל:

https://youtu.be/PLcE3AI9wwE


בעתיד סביר שטיסות לחלל יגיעו רחוק מאד:

http://youtu.be/js1r4stQbXs


אז יצטרכו להכניס את האסטרונאוטים לתרדמת (מתורגם):

https://youtu.be/xptpXSTtgSY


וחלליות העתיד כפי שרואה אותם סטיבן הוקינג, שינועו בזמן, אל העתיד:

http://youtu.be/YzMrNFd4oOk