יום חמישי, 2 בספטמבר 2010

החללית שתפסה טרמפ על אסטרואיד

סופסוף אסטרואיד שמביא תועלת
ב- 13 באוגוסט 1898 צילם קארל גוסטב וויט, מנהל מצפה הכוכבים אוראניה בברלין, עצם שמימי חיוור שלא הופיע במפות השמיים. כמצופה מאסטרונום מנוסה שגילוי אסטרואיד אחד כבר נזקף לזכותו, הוא שמר את לוחית הצילום והמתין ליום הבא כדי לשוב ולצלם. שינוי מקומו של העצם מדי לילה יבהיר שמדובר באובייקט חדש בתוך מערכת השמש. באותו הלילה, כאלף קילומטרים משם במצפה כוכבים שבעיר ניס בצרפת, צילם האסטרונום אוגוסט אונורה שרלואה את אותה פיסת שמיים עם העצם המסתורי. גם שרלואה היה אסטרונום מנוסה וצייד אסטרואידים מדופלם, אולם הוא החליט לבלות את היומיים הבאים מחוץ לכיפת מצפה הכוכבים, ובכך הפסיד את הכבוד שבגילוי האסטרואיד ארוס (Eros) לוויט.

מסלולו של האסטרואיד ארוס

מעקב אחרי האסטרואיד וחישוב מסלולו הביאו במהרה למסקנה שמדובר בעצם בלתי רגיל. בשלב זה כבר היו מוכרים מעל 400 אסטרואידים בגדלים שונים, כולם במסלול פחות-או-יותר מעגלי בין מסלול מאדים למסלולו של צדק. לעומת זאת, האסטרואיד החדש חוצה ברוב חוצפה את מסלולו של מאדים ומתקרב למסלול של כדור הארץ! הסתבר שלמעשה רוב המסלול של ארוס נמצא בין המסלולים של מאדים וכדור הארץ, והאסטרואיד יכול להתקרב אל כדור הארץ עד כדי 0.15 יחידות אסטרונומיות, שהן 22.5 מיליון קילומטרים (יחידה אסטרונומית = 150 מיליון ק"מ, המרחק הממוצע של כדוה"א מהשמש).

התקרבות האסטרואיד לכדור הארץ סיפקה כלי חדש ומלהיב בידי האסטרונומים לקביעת המרחק בין כדור הארץ והשמש, בדיוק רב הרבה יותר משהיה קודם לכן. פרמטר זה הכרחי לצורך חישוב מדוייק של מסת השמש, וקביעת מרחקים במערכת השמש. בהתקרבות הבאה של האסטרואיד לכדור הארץ ב- 1900 ושוב ב- 1930, נערכו מספיק תצפיות כדי לקבוע את גודל היחידה האסטרונומית בדיוק של 800 ק"מ, וזאת יחסית לדיוק של כ- 6000 ק"מ שהיה אפשרי קודם לכן.

חשיבות הגילוי של ארוס הסתכמה רק בהשפעה משמעותית על מדע האסטרונומיה, עד לתחילת המאה ה- 21 שבה נחתה עליו חללית.


בדרך לאסטרואיד זעיר

ב- 17 בפברואר 1996 שוגר מקייפ-קנברל שבפלורידה טיל תלת שלבי מתכלה מדגם דלתא-2 שבראשו החללית NEAR-Showmaker (חללית לא-מאויישת, כמובן). החללית הופרדה מהמשגר לאחר 22 דקות והחלה במסע של 3 שנים אל האסטרואיד ארוס.


החללית NEAR

האסטרואיד ארוס נבחר להיות האסטרואיד הראשון שמהווה מטרה למשימה ייעודית הן בזכות קירבתו לכדור הארץ, והן בזכות מסתו שמאפשרת לשמור על מסלול יציב סביבו.

משימתה של החללית NEAR היתה להגיע לארוס, להכנס למסלול סביבו ולבצע מדידות של מסה, נפח, צורה, שדה כבידה, שדה מגנטי, קצב סחרור וההרכב הכימי, הגיאולוגי והמורפולוגי של האסטרואיד. כל זאת בחללית קטנה במשקל 800 ק"ג (כמעט חצי מזה הוא משקל הדלק).

ייתכן ואתם שואלים את עצמכם מדוע מסע לאסטרואיד קרוב נמשך שלוש שנים, והתשובה נעוצה בצורך לחסוך בדלק, כי לדלק יש משקל, וכל תוספת משקל בזמן השיגור משמעותה תוספת תקציב משמעותית לפרוייקט. הפתרון ניתן על ידי שימוש בכבידת כדור הארץ וגופים טבעיים אחרים לצורך האצה בלי להפעיל מנועים כלל.

NEAR ביצעה מעבר סמוך לכדור הארץ שהאיץ אותה למהירות מספיקה על מנת להביא אותה עד לחגורת האסטרואידים, שם חלפה קרוב לאסטרואיד מתילדה (הזדמנות לאסוף הרבה מאד מידע עליו). ביולי 1997, כשבוע לאחר המפגש עם מתילדה בוצע תמרון - המנוע המרכזי של החללית הופעל בכיוון התנועה שלה והביא להאטה במהירות וכך לנפילתה המתוכננת חזרה לכיוון כדור הארץ. החללית האיצה במסלולה האליפטי, חלפה מעל הקוטב הדרומי של כדור הארץ וקיבלה לא רק את תוספת המהירות הדרושה, אלא גם את נטיית המסלול הנדרשת כדי להגיע למפגש עם ארוס בינואר 1999.



צילום של הקוטב הדרומי של כדור הארץ ע"י NEAR

בנובמבר 1998 כבר ניתן היה לצלם את אסטרואיד היעד באמצעות מכשירי המדידה שעל גבי החללית, וכך ניתן היה לאמת את הניווט תוך כדי מדידות מדעיות ראשונות. לקראת ינואר 1999 תוכננה סדרה של ארבעה תמרונים קצרים להאטת החללית והתאמת מהירותה למהירות האסטרואיד, או במילים אחרות, להכנסה למסלול סביבו.


ארוס, כפי שצולם ע"י NEAR

דרמה במסלול
הדרמה החלה שבריר שניה אחרי תחילת הירי, כשהטלמטריה מהחללית אבדה, והרמז היחיד למה שקרה היה מדידת דופלר מכדור הארץ שהראתה שהחללית לא ביצעה את התמרון כלל. שום שדר לא התקבל מהחללית ושום תגובה לשדרים שנשלחו אליה. הדממה הופרה רק לאחר 27 שעות כשערוץ התקשורת שב לפעול והראה ש- NEAR עדיין בחיים, אבל במצב החירום המקסימלי שמוגדר בתוכנה המנהלת אותה, עם 29 ק"ג דלק פחות משהייתה לפני כן, ועם מצלמה מולטיספקטרלית (אחד מהמכשירים המדעיים) שהזדהמה בתוצרי הבעירה של ההודף. חקירה מאומצת הביאה למסקנה ששילוב בין פקודה חסרה ברצף הפקודות שנשלח לקראת התמרון, באג בתוכנה שפיענח באופן שגוי את המצב, ותכנון בעייתי של לוגיקת ניהול החללית, כל אלה יחד הביאו לתקלה. הנזק העיקרי היה הדלק שנצרך בזמן התקלה.

למרות הנזקים הוחזרה השליטה בחללית, והתמרונים הנדרשים בוצעו בהצלחה. מסלול סופי סביב ארוס הושג בתחילת שנת 2000 בגובה של כמעט 500 ק"מ מעל פני האסטרואיד.


במסלול סביב ארוס
מסלול סביב האסטרואיד המסויים הזה אינו יכול להיות דבר פשוט, וזאת בגלל הצורה שלו. מידת האורך שלו היא יותר מפי- 2 מהמידות האחרות (בערך 14x14x35 ק"מ). המטרה של NEAR היתה לבצע מדידות מכל הכיוונים, ואחר-כך להנמיך ולחזור על המדידות וחוזר חלילה. כמה להנמיך? כמה שיותר. לאחר שנאסף כל המידע שנדרש להשגת המשימה, הוחלט לנסות להנחית את החללית על אדמת הסלע של האסטרואיד, וזה מה שנעשה. החללית הורדה לאיטה תוך כדי מדידות וצילומים, ולבסוף שידרה מידע לאחר המגע עם האסטרואיד כראייה לכך שלא התרסקה על פניו. בפברואר 2001 הסתיימה משימתה של NEAR, החללית הראשונה שנחתה על גוף קטן במערכת השמש. היא תישאר על ארוס לנצח, שעונה על כנף סולרית אחת ומקיפה את השמש, נעה במחזוריות אל חגורת האסטרואידים וחזרה.


אתר החניה של NEAR

לפניכם התמונה האחרונה שהתקבלה מהחללית. היא צולמה מגובה של כ- 120 מטר. הסלע בחלק העליון של התמונה קוטרו כ- 4 מטרים. החלק התחתון של התמונה משובש כי השידור נקטע באמצע.



_________________________________
קרדיט לכל התמונות: NASA


3 תגובות:

  1. המאמרים שלך מרתקים.
    לעולם לא חשבתי שאתעניין באסטרונומיה עד שנתקלתי בבלוג שלך.

    השבמחק
  2. למה בעצם היא לא ממשיכה לצלם?

    השבמחק
  3. יעל,
    אני לא יודע בוודאות, אבל יש לי כמה ניחושים.
    מאחר והיא "תקועה" במצב נייח על האסטרואיד, אז:
    1. לא ניתן להבטיח שתהיה לה אספקת חשמל קבועה באמצעות התאים הסולריים שלה (לא ניתן לכוון אותה לשמש), ויש גבול לזמן שהמצבר יכול להחזיק בלי טעינה מחדש.
    2. אין קו ראייה ישיר בינה לבין כדור הארץ, מה שלא מאפשר תקשורת, כך שגם אילו היתה מצלמת, לא ניתן היה לשדר חזרה את המידע.
    3. אם נהיה סופר-ריאליסטים, אז סביר להניח שברגע שהמשימה השיגה את מטרותיה, כל האנשים שהיו מעורבים בפרוייקט הועברו לתפקידים בפרוייקטים הבאים שלהם. כל תוספת למשימה פירושה במציאות השקעה של כסף ושעות עבודה, ונדיר מאד שמישהו יאשר אותם למשימה שלכל צורך מעשי הסתיימה.

    השבמחק