סרטון הפרידה של משימת גרייל

זוכרים את צמד החלליות של משימת גרייל? השתיים שטסו קרוב לפני הירח במהלך השנה האחרונה, והשלימו מיפוי מפורט של שדה הכבידה שלו? אם לא, תוכלו לרענן את זכרונכם ברשומות הקודמות בנושא זה (רשימת קישורים למטה).

לפני כמעט חודש הן הובאו למנוחת עולמים כשריסקו אותן ברכס סמוך לקוטב הצפוני של הירח. מלבד הציוד המדעי שנשאו עימן, הותקנו עליהן ארבע מצלמות שנועדו לשימוש תלמידים העוסקים בפרוייקטים מדעיים, ובאמצעותן ניתן היה לתזמן צילומים של אתרים שונים על הירח.

אחת התמונות האחרונות שצולמה מגובה של 10 קילומטרים בלבד.
קרדיט לתמונה: NASA/JPL-Caltech/MIT/SRS

המצלמות שימשו את צוות ההפעלה לצורך בדיקות מסכמות בדרכן האחרונה של זוג החלליות, ומהתוצרים יצרו את הסרטון שלהלן.
הסרטון מורכב ממאות תמונות שצולמו באמצעות שתיים ממצלמותיה של החללית אֶבּ, המובילה מבין השתיים, בעת טיסה בגובה עשרה קילומטרים בלבד מעל צידו הרחוק של הירח.
מומלץ לצפות באיכות גבוהה ועל מסך מלא, כי למרות שהמצלמות פשוטות ביותר, התוצאה מרהיבה וייחודית.

הערה: מהירות הסרטון היא פי- 6 מהקצב האמיתי של תנועת החלליות.

רשומות קודמות שלי בנושא משימת גרייל:
התשובה לשאלה כבדת משקל

משחקי כבידה
מחול הלבנה
גרייל: אחרית דבר

גרייל: אחרית דבר

משימת גרייל הגיעה אל סופה.
זוג החלליות הקטנות אֶבּ ופלוֹוּ (Ebb and Flow) סיימו את מיפוי שדה הכבידה של הירח בדיוק וברזולוציה חסרות תקדים, וסיפקו נתונים שישמשו לשנים של מחקר על מבנהו ותהליכי היווצרותו.

מתוך Eyes on the Solar System

בעוד פחות מיומיים, הן תתרסקנה על אדמת הירח.

מחול הלבנה

זוג החלליות גְרֵייל מגיע לירח לאחר מסע ארוך של כמעט ארבעה חודשים בחלל.
ביום שבת וביום ראשון תכנסנה השתיים בזו אחר זו למסלול סביב הירח, ולאחר שלושה חודשים של התארגנות, ניסויים וכיולים יתחילו את משימתן - מיפוי שדה הכבידה של הירח. המידע שיופק יאפשר להסיק על המבנה הפנימי של הירח וכך על תהליכי היווצרותו.

החלליות לפני ההתקנה על המשגר
Credit: NASA/JPL-Caltech/LMSS

אחת התעלומות הקשורות למבנה הירח היא השוני בין הצד הקרוב לכדור הארץ לבין הצד הרחוק. אם נביט במפה הטופוגרפית הבאה, המראה בצבעים את הבדלי הגובה של פני השטח יחסית לגובה הממוצע (אדום/לבן=גבוה, כחול/סגול=נמוך), נראה בקלות שכל האתרים הגבוהים נמצאים בצד הרחוק, והסיבה לכך איננה ידועה לנו.

מפה טופוגרפית של הירח: מימין הצד הרחוק, משמאל הצד הקרובCredit: NASA/GSFC/MIT/LOLA

החלליות ינועו במבנה, זו אחר זו באותו מסלול, וישדרו אות אחת לשניה כדי למדוד את המרחק בינהן. רזולוציית המדידה היא עשירית מיקרון, כלומר עשירית-מיליונית המטר! כשהן באותו מסלול, המרחק בינהן אמור להיות ידוע מראש, אבל הבדלים בין כוח הכבידה הממוצע של הירח לבין הכוח שיופעל על החלליות כתוצאה מהאזור שהן חולפות מעליו יגרום לכך שהמהירות שלהן תשתנה, ובעקבות זאת המרחק, ואת זה הן תמדודנה.
כך נוכל ללמוד על שדה הכבידה שסביב הירח ובמיוחד בצידו הרחוק, שם מעולם לא נערכו מדידות מסוג זה.

הטיסה של שתי החלליות תהיה בגובה של 25 עד 50 קילומטרים בלבד מעל פני הקרקע, מרחק שיביא למיפוי מפורט מאד, ובמסלול קוטבי (מעל הקטבים) כך שכל פני הירח ימופו עד תחילת חודש יוני. בתקופה זו יחלוף מסלול הטיסה בתוך צל הירח לשעות ממושכות שבהן השתיים תלויות באנרגיית המצברים שלהן [המשפט האחרון שגוי, ראו תיקון למטה]. לכן יפעילו את מנועי החלליות כדי להגביה את המסלול לגובה של מעל 300 קילומטרים, שם משך השהייה בצל יהיה קצר יותר.
אם המיפוי יסתיים בהצלחה עד תחילת יוני, והמצברים יחזיקו מעמד, תיתכן הארכה של המשימה למיפוי נוסף שיימשך עד סוף דצמבר.
בכל מקרה, לאחר שתסתיים המשימה, צפויות השתיים להתרסק במכוון על אדמת הירח. פשוט כדי לא להשאיר גופים ללא שליטה במסלול.
הכניסה של גרייל-A למסלול סביב הירח תהיה בליל שבת 31/12 בשעה 23:21 (שעון ישראל, UTC+2), ושל גרייל-B בלילה שבין ראשון ושני בשעה 00:05 (שעון ישראל). כל אחת מהחלליות תפעיל את המנוע הראשי שלה למשך 40 דקות לצורך התמרון. אם בגלל תקלה כלשהי אחת מהן לא תצליח לבצע את התמרון, היא תצטרך להמתין עד אפריל להזדמנות הבאה.
אחרי ששתיהן תהיינה במסלול סביב הירח, יוכרזו שמותיהן החדשים, שנקווה שיהיו מקוריים יותר מאשר A ו- B.

אני אשתדל לעדכן בזמן אמת בטוויטר ובעמוד הפייסבוק, ואשמח מאד אם תצטרפו אלי.

[עדכון 29/12: מסתבר שפירשתי את הדברים באופן שגוי. ביוני יתרחש ליקוי לבנה - כל הירח וסביבתו ייכנסו לצל כדור הארץ. מצברי החלליות הללו לא תוכננו לעמוד בקור ובאי היכולת להפיק חשמל מאור השמש לזמן ממושך, ולכן המשימה תוכננה להסתיים לפני כן. היום, לאחר ומערכות החלליות נבדקו בחלל, נראה שהן תהיינה מסוגלות לעמוד במצב זה. בכל מקרה הארכת המשימה היא תלויית תקציב, אז נחכה ונראה.]

[עדכון 1/1/2012: גרייל A נכנסה למסלול אליפטי סביב הירח בדיוק על פי התכנית]
[עדכון 2/1/2012: גרייל B במסלול סביב הירח!]
________________________________________
פוסטים קשורים:
משחקי כבידה
התשובה לשאלה כבדת משקל

משחקי כבידה

אני מתנצל מראש על הפוסט הקצר, נגמר לי הזמן להיום...

מחר (למעשה זה כבר היום), יום חמישי ה- 8 בספטמבר, תשוגר משימת גרייל (GRAIL) לירח. הנה פוסט שכבר כתבתי על כך.

השיגור יתרחש בשעה 15:37 שעון ישראל, או (אם תהיה סיבה להתעכב) בשעה 16:16. [עדכון: בגלל רוחות חזקות בפלורידה, נדחה השיגור למחר 9/9/2011 בשעה 15:33 ליום שבת 10/9/2011 בשעה 15:29.]

Credit: NASA

גרייל היא משימה לשתי חלליות זהות (למעשה תמונת-ראי אחת לשניה), שבאמצעות תקשורת הדדית תוכלנה למפות את שדה הכבידה של הירח.

הכניסה למסלול סביב הירח צפוי בינואר 2012 ותחילת המיפוי מתוכנן למרץ 2012.

אתם עשויים לתהות מדוע נדרשים כמעט שלושה חודשים להגיע לירח, בזמן שבתכנית אפולו, למשל, הגיעו לירח תוך שלושה ימים. ההסבר הוא פשוט - בתכנית אפולו היו אנשים שהיה צריך לשמור בחיים, ולכן הזמן היה גורם חשוב מאד. במשימות רובוטיות יותר חשוב להוזיל את מחיר הפרוייקט, ואחד העקרונות החשובים בעולם התעופה כולו הוא להקטין את המשקל כמה שרק ניתן, כי זה מאמץ יקר מאד להעלות דברים למעלה.

לכן, כדי לחסוך בדלק שהחללית צריכה לקחת עימה, שולחים אותה במסלול "חסכוני בדלק", שהמשמעות שלו היא תמיד משך זמן ארוך. במשימת גרייל שולחים את החלליות לכיוון השמש. במרחק של כמעט 1.5 מיליון קילומטר מכדור הארץ מבצעים תמרון קטן שיגרום להן לחזור לכיווננו, ובתזמון מתאים כדי שכבידת הירח תלכוד אותן.

לקריאה נוספת (קבצי PDF):

ערכה לתקשורת של NASA

ערכה לתקשורת על השיגור ומשגר הדלתא-2

לצפיה בשידור חי של השיגור:

אתר חדשות החלל Spaceflight Now

ערוץ JPL

ועוד משהו חשוב - זוהי אחת המשימות הבודדות, אולי השניה בלבד, שבה מכהנת אשה בתפקיד החוקר הראשי שמנהל את כל הצוות המדעי של התכנית. שמה ד"ר מריה זובר מ- MIT.
אני מקווה שאספיק לראות את היום שבו פרט מידע כזה יהיה טריוויאלי וחסר ייחודיות.

[עדכון 10/9 21:25 - השיגור התקיים בסופו של דבר בשעה 16:08, לאחר דחייה קצרה בגלל רוח חזקה. החלליות הופרדו מהמשגר בצורה תקינה ופרשו את הכנפיים הסולריות שלהן. כעת הן בדרך לירח: GRAIL-A תגיע למסלול הירח ב- 31/12/2011, ואחותה GRAIL-B ב- 1/1/2012]

התשובה לשאלה כבדת משקל

טלסקופים ומכשירי חישה-מרחוק אחרים מאפשרים לנו לקלוט את הקרינה המגיעה אלינו מגרמי השמיים השונים, ולהפיק ממנה מידע אודותיהם. אפשר לדעת למשל מהם סוגי החומרים הנמצאים שם, ומה גודלו של הגוף השמיימי. אבל פרט מידע חיוני אחד לא ניתן למדוד באופן ישיר, והוא המסה של אותם גופים.

Credit: NASA

לעזרתנו מגיעה העובדה שהמסה הינה התכונה שיוצרת את כוח הכבידה. ככל שגוף מסיבי יותר, כך כוח הכבידה שלו גדול יותר, ולכן גופים שמקיפים אותו נעים מהר יותר. לכן כל שצריך למדוד כדי לדעת את מסתו של גוף, הוא את הזמן שלוקח ללווין של אותו גוף (ירח, למשל) לבצע הקפה מלאה, ואת המרחק בין שניהם. שתי המדידות הן יחסית פשוטות לביצוע. 

מה עושים כאשר יש גוף שאין לו לווינים טבעיים, כמו למשל הירח שלנו? התשובה היא פשוטה - מטיסים אליו לווינים מלאכותיים שיקיפו אותו, ומודדים את השפעתו עליהם. נשמע פשוט, נכון? אבל זה לא באמת מספיק.

השיטה תהיה נכונה עבור גוף שהמסה שלו מרוכזת בנקודה אחת, או במילים אחרות, טוב בשביל שאלה בבגרות בפיסיקה. כדי לדעת על ההרכב הפנימי של הירח צריך למפות את שדה הכבידה כולו, כלומר לחלוף מעל כל פני השטח ולמדוד את ההשפעה על מיקום ומהירות הלווין. למעשה מחשבים את ההבדל בין המצב הנמדד לבין המצב שהיה אמור להיות אילו כל מסת הירח היתה מרוכזת בנקודה אחת. הידע הזה חשוב בעיקר אם נרצה בעתיד לנחות עליו בביטחה וביעילות. 

כמובן שהמשימה לא תהיה שלמה בלי למפות את שדה הכבידה בצידו הרחוק של הירח, אבל שם תהיה חללית המיפוי נסתרת מכדור הארץ, ולכן לא נוכל למדוד את השינויים במיקום ובמהירות שלה (החללית לא מסוגלת למדוד את המיקום והמהירות של עצמה בלי ייחוס לנקודה קבועה).

Credit: Stephen Clark/Spaceflight Now

הפתרון שמצאו בנאס"א (בשיתוף עם MIT) הוא שימוש בשתי חלליות זהות שיחלקו את אותו מסלול, ובאמצעות תקשורת דו-כיוונית ימדדו בעצמן את המרחק היחסי בינהן. כשאחת מהן תחלוף מעל אזור צפוף יותר מבחינת המבנה הגיאולוגי, זה יגרום לה לשינוי קל במרחק מאחותה, והשינוי הזה יהיה בר מדידה. כשהתנאים יאפשרו זאת, הן תשדרנה את המידע שנאסף לכדור הארץ.
המשימה, ששמה גְרֵייל (GRAIL), מתוכננת לשיגור ב- 8 בספטמבר. זוג החלליות כבר עכשיו מועמסות יחדיו על גבי משגר מסוג דלתא-2. כארבעה חודשים לאחר השיגור יגיע המשלוח לירח והשתיים תוכנסנה למסלול פולארי (שחולף מעל הקטבים) בגובה של כ- 50 ק"מ בלבד מעל פני הקרקע.
שווה לציין שמשימה דומה בשם גרייס (GRACE) קיימת מאז 2002 במסלול סביב כדור הארץ ומודדת שינויים בשדה הכבידה שלו.

משימת גרייל היא חלק מהמערך שמוקם לקראת נחיתת משימה מאויישת על אדמת הירח בעתיד הלא-רחוק, ומכאן נגזרת חשיבותה.


וכבונוס למי שקרא עד הסוף - הנה יצור שאינו מושפע מכבידה.