יום שני, 30 באפריל 2012

גם חלליות רובוטיות מצייתות לשלושת החוקים

[יתכן ששמתם לב שאני לא כותב הרבה לאחרונה. יש לכך שלל סיבות, שאת כולן אפשר לתמצת במלה "עומס". עם זאת השתדלתי להמשיך לעדכן בדיווחים קצרים ודיונים בדף הפייסבוק "מסה קריטית", שצבר לאחרונה חשיפה לא קטנה בזכות הפעילות שם. מאחר ואני סבור שבאופן תקין צריך לנצל את שתי הפלטפורמות (פייסבוק והבלוג) במקביל, אשתדל לחזור להציף את הפיד שלכם בפוסטים רבים בהקדם האפשרי. הכינו את עצמכם!]


אנחנו יודעים לא רע לצפות התנהגות של חפצים בסביבה מוכרת. כוס מים שנדחוף מהשולחן תיפול הישר מטה, תפגע ברצפה ותתנפץ. המים ישפריצו על כל הסביבה, ואנחנו נאלץ לנקות את השברים. בנהיגה אנחנו יודעים שלחיצה על דוושת הגז תאיץ את המכונית בעוד שדוושת הבלם תאט אותה. שחקן כדורסל מיומן מסוגל לקלוע מקו השלוש אפילו בלי להכיר את חוקי הפיסיקה. אבל כל היכולת שלנו לצפות את ההתרחשויות הללו נובעת מהניסיון שצברנו בחיינו. ניסיון בסביבה שהחוקים בה ברורים וידועים, בה כוח המשיכה פועל בכיוון ברור מאד, אור השמש לא יכול לדחוף ולהפיל אותך וקשה עד בלתי אפשרי להשיג דירה בתל-אביב.
הבעיה היא שלגבי החלל אין לנו שום ניסיון אישי, ושום אינטואיציה, ולכן יש הרבה תפישות שגויות לגבי האופן שבו דברים מתרחשים שם.
אחת הדרכים לצבור ניסיון
להלן שלושה דברים שרוב האנשים תופשים באופן שגוי לגבי התנהגות עצמים בחלל:

יום שלישי, 3 באפריל 2012

מפגש מהסוג השלישי

ביום חמישי הופיעה הודעה בגוגל+ (לא לזרוק עגבניות, יש לי תירוץ טוב!*) על כך שהחל תהליך העגינה של רכב האספקה הרובוטי ATV3 לתחנת החלל הבינלאומית. שמתי בעמוד הפייסבוק של הבלוג קישור לשידור החי של ההתחברות, שהיה לטעמי מרתק ומרגש. במקביל התפתחה בעמוד שיחה משעשעת ביותר בעיקר עם רעות ועֹפר, שגרמו לי לברר עוד פרטים על תהליך ההתקרבות והעגינה. היה מעניין מאד מבחינת התהליך, וגם מבחינת השימוש בעמוד הפייסבוק כדי להתחבט בשאלות ולנסות לענות עליהן.

ה- ATV הוא חללית אספקה רובוטית של ESA, סוכנות החלל האירופאית, שנועדה להוביל 20  כ- 7.5 טונות של מטען לצוות של תחנת החלל. היא לא מיועדת להובלת אסטרונאוטים, בין השאר מאחר והיא חד-פעמית, כלומר איננה מסוגלת לחזור לכדוה"א.
ה- ATV המסויים הזה (וסליחה על הדילוגים בין לשון נקבה ללשון זכר, למה שמות עצם צריכים בכלל מיגדר?) הוא השלישי מסוגו, ונקרא על שם הפיסיקאי האיטלקי אדוארדו אמאלדי.
מאז סיום הפעילות של מעבורת החלל האמריקאית, נסמכת תחנת החלל הבינלאומית על אספקה משלושה סוגים של "משאיות חלל" רובוטיות: פרוגרס של סוכנות החלל הרוסית, HTV או "קוּנוטורי" של סוכנות החלל היפנית, ו- ATV שהיא בעלת הקיבולת הגבוהה משלושתן. השנה עשויה גם החברה הפרטית SpaceX להטיס את חללית ה"דרגון" שלה להובלת אספקה (ואסטרונאוטים!) לתחנת החלל.


להתחבר לתחנת החלל זה עסק לא פשוט בכלל. תחילה יש להתקרב אל תחנת החלל, להתאים את המסלול לזה של התחנה כך שבסופו של דבר המהירויות של התחנה והחללית תהיינה זהות. המשמעות היא שהחללית תהיה נייחת ביחס לתחנה. לאחר שלב זה מתבצעת התקרבות - החללית משנה את מהירותה באמצעות המנועים הרקטיים שלה כדי להתקרב אל תחנת החלל באיטיות עד ל"כמעט מפגש".
השלב הבא הוא ההיצמדות. בטיסות המאויישות היתה ההיצמדות ידנית, ומבוצעת ע"י טייס המעבורת. במקרים מסויימים מתבצעת ההיצמדות ע"י לכידת החללית באמצעות הזרוע הרובוטית של תחנת החלל, שתופסת את החללית ומקרבת אותה עד להיצמדות.
במקרה של ה- ATV, ההיצמדות היא אוטומטית לגמרי; ממרחק של 250 מטרים היא מזהה בעצמה את תחנת החלל, ואת הפתח שאליו היא אמורה להתחבר (מודול זווזדה), ומשם היא מתקרבת באיטיות עד למפגש. כדי לא להשאיר דבר ליד המקרה, התהליך מנוטר על ידי אסטרונאוטים בתחנת החלל ועל ידי מרכז הבקרה הקרקעי, וכל אחד מהם (כמו גם המחשב האוטונומי של החללית) יכול לעצור את ההתקרבות ובמצב חירום אפילו להרחיק אותה במהירות מתחנת החלל.

Credit: NASA
האמאלדי נצמדה לתחנת החלל ביום רביעי בלילה (שעון ישראל). לאחר תהליך של טיהור האוויר שבתוכה והשוואת לחצים, אפשר היה לפתוח את המחיצות ולהתחיל בפריקת המטען.
מה מכיל המטען? ובכן, דלק למילוי מיכלי תחנת החלל, חנקן וחמצן לנשימה, מים, מזון, חלקי חילוף, בגדים להחלפה, דואר (כן, מכתבים מהבית), ציוד מדעי וכלים שונים. אחרי שהמטען יפונה כולו, יהיה עוד חדר עבודה לצוות למשך כחצי שנה.

הסרטון הבא מציג את ההיצמדות בקצב מהיר (Time lapse):


כמו תמיד כשמדובר במכונות מורכבות כל כך, לא הכל עובר ללא אירועים חריגים. ביום שישי ארעה נפילת מתח בממשק בין תחנת החלל לאמאלדי, והחללית איבדה את יכולת קבלת הפיקוד מתחנת החלל.
חלליות ה- ATV (להבדיל מכל שאר חלליות האספקה) מתוכננות לא רק להובלת משא, אלא כמיכל דלק נוסף לתחנת החלל. חלק מהדלק משמש לתדלוק התחנה עצמה, אבל חלק ממנו נשאר בחללית עצמה, וכשצריך לבצע תמרון, משתמשים במנועים שלה כדי "לדחוף" את תחנת החלל מבלי לבזבז את הדלק של התחנה. למעשה, כשיש ATV מחוברת לתחנת החלל, אין אפשרות אחרת לבצע תמרון, וכדי שמנועי ה- ATV יפעלו, צריך שערוץ הפיקוד מתחנת החלל יפעל.
תחנת החלל נאלצת לבצע תמרונים שגרתיים מדי פעם כדי להאיץ ולהגביה את מסלולה, כי שולי האטמוספירה מאטים את תנועתה וגורמים לה לאיבוד גובה. התמרון הבא מתוכנן לשבוע הבא, ולכן הזמן דוחק.
את הלו"ז של תחנת החלל לא משנים למעט מאשר במצבי חירום, ולכן האסטרונאוטים שהיו באותו רגע ב"שעות חופשיות" נאלצו להתחיל בפריקה מהירה של טונות המטען שבאמאלדי, כדי להכין אותה לניתוק מוקדם. אמנם אין 
שום תחושת משקל במסלול, אבל עדיין מדובר בהרבה מאד עבודה. רק בשבת בערב הצליחו אנשי מרכז הבקרה בטולוז להפעיל את הממשק החלופי ולבצע בדיקת פיקוד מוצלחת למנועי ה- ATV. האסטרונאוטים כמובן נשלחו לנוח.

בעוד ששה חודשים תרוקן האמאלדי מכל המטען שבה, ותשמש לאחסנת פסולת שצריך להיפטר ממנה. לאחר מכן היא תאטם ותופרד מתחנת החלל. לאחר שתצבור מרחק בטוח, היא תפעיל את מנועיה פעם נוספת, כדי ליפול אל תוך האטמוספירה, שם היא תתפרק ותישרף כליל.


ניסוי ההיצמדות של ה"דרגון", אגב, מתוכנן ל- 30 באפריל. זו החללית הפרטית הראשונה שמגיעה להישגים כאלה, אז יש למה לחכות!


לקריאה נוספת:
נאס"א: על התקלה ונסיבותיה
המון מידע על ה"אדוארדו אמאלדי" (PDF)
ESA: בלוג משימות ה- ATV (מכיל המון תמונות נהדרות, לתשומת ליבכם - על כולן זכויות יוצרים!)

______________________________________________

*השימוש בגוגל+, כמו רוב השימוש שלי בטוויטר, הוא לאיסוף מידע בתחומי העניין שלי. שיטת המעגלים של הפלוס מוכיחה את עצמה כמאד יעילה לסיווג מקורות מידע.