דרקון אדום

העוקבים אחרי הבלוג ודף הפייסבוק שלי לא יופתעו כשאדווח שחברת ספייס-אקס שוב עושה גלים גבוהים. הפעם הגלים כל כך גבוהים שלא ברור אפילו עד איזה גובה הם מגיעים.

ביום רביעי האחרון הופיעה בחשבון הרשמי של החברה בטוויטר ההודעה הבאה:

"מתכננים לשלוח דרגון למאדים במהלך 2018. הדרקונים האדומים
ידווחו על הארכיטקטורה הכוללת של [משימות] מאדים, פרטים בקרוב."

לפרסום הצטרף ציוץ של מנכ"ל החברה, אילון מאסק:

"דרגון 2 מתוכנן לנחיתה בכל מקום במערכת השמש.
משימת מאדים של דרקון אדום תהיה טיסת הניסוי הראשונה."

מה אנחנו יודעים עד כה?
ספייס-אקס מתכננת על מאדים. זה לא חדש. מאסק מדבר על כך בכל ראיון, והחזון שהוא פורש מסתיים במיליון אנשים שגרים במאדים (כולל הוא עצמו, אגב). כמו כן כמעט כל פרוייקט שהאיש הזה מעורב בו, קשור בדרך זו או אחרת לאותו החזון. אפילו המכוניות החשמליות וההייפרלופ.
בציוץ הראשון מדווח על מועד לשיגור חללית או חלליות למאדים ב- 2018. הרבה יותר מוקדם ממה שחשבנו, אבל לא בלתי אפשרי. את היכולת לעשות זאת הם ישיגו אחרי שטיל הפלקון-כבד (Falcon-Heavy) יתחיל לטוס. שיגור הבכורה של הטיל היא בנובמבר 2016, כלומר בעוד חצי שנה.

בתמונה השמאלית רואים את הפלקון-כבד בתצורה הנושאת דרגון-2 (המופיע גם בתמונה הימנית על קרקע מאדים).
המשמעות שאיננה כתובה היא שהמטען יהיה דרגון-2, כלומר הגירסה המאויישת והחדשה של חללית הדרגון, זו שכבר ארבע שנים עושה משלוחי מטען לתחנת החלל הבינלאומית. הדרגון-2 כבר נמצאת בשלבי ניסויים מתקדמים, והשנה תטוס פעם אחת לפחות לניסוי חילוץ תא הצוות תוך-כדי השיגור. טיסה מאויישת ראשונה של דרגון-2 לתחנת החלל עשויה להתבצע כבר בסוף השנה הבאה, אבל סביר שלא לפני 2018.

ברור לגמרי שלא יהיו אנשים בטיסה ראשונה למאדים, אבל למרות זאת זו תהיה חללית שנועדה לאנשים שתטוס למאדים, וזה דבר חדש ומגניב. כמו כן הדרגון-2 כנראה תעלה במסתה על כל חללית אחרת שאי פעם טסה למאדים עד כה, וחוץ מזה תהיה המשימה הראשונה למאדים שאיננה משימה מדעית.

גרפיקה של משגר הפלקון-כבד בתצורת הדרגון-2

מה באמת מתכננים בספייס-אקס?
הניסיון איתם מוכיח שהם יודעים לנצל באופן מירבי את יכולת הפקת הלקחים שלהם. כך למשל בכשלון שהיה להם ביוני 2015 נחקרו גורמי התקלה באמצעות מידע מחיישנים אקוסטיים שהיו בתוך מיכל הדלק.

יתרה מכך, גם פעילויות שאינן נחשבות כבר כניסויים אלא כטיסות שיגרה, אפילו הן מכילות ניסויים לפיתוחים עתידיים, לעיתים אפילו מהלכים מהפכניים כמו ניסיונות הנחתת השלב הראשון של המשגר שזה עתה סיים לשגר מטען מבצעי למסלול.
טיסה למאדים היא לא עניין מורכב במיוחד אחרי שיוצאים ממסלול כדור הארץ (לזה דואג טיל השיגור). סוכנויות החלל של ארה"ב, רוסיה, האיחוד האירופאי, יפן והודו כבר עשו את זה בהצלחה המון פעמים במצטבר, והמכניקה המסלולית איננה מורכבת כשמשתמשים בכלי תוכנה מודרניים.
מאחר וספייס-אקס לא יבצעו ניסוי בלי לנסות קפיצת דרך מהפכנית על הדרך, אז ברור לכולם שהם ינסו גם לנחות על פני הקרקע של מאדים. במיוחד לאור הציוץ של מאסק.

דרגון-2 במהלך ניסוי מנועים.
SpaceX

האם הדרגון באמת מסוגל לנחות על מאדים?
קשה לדעת. במיוחד כי רק פרטים מעטים פורסמו עד כה לגבי הרכב המדובר, ורובם ככולם בהקשר של שיגור אסטרונאוטים לתחנת החלל.
נחתת של ברית המועצות היתה הראשונה שנחתה על מאדים בתחילת שנות ה- 70, אבל שבקה לאחר פחות מדקה על פני הקרקע. מאז רק נאס"א הצליחה לנחות שם, בדרך כלל בהצלחה. הנחתת הכבדה ביותר שנחתה על מאדים היתה קיוריוסיטי, שמסתה 900 ק"ג. המסה של הדרגון-2 היא מספר טונות, והמשמעות היא שהנחיתה תהיה אתגר גדול הרבה מכל מה שנאס"א אי פעם ביצעה. להצליח להנחית חללית דרגון על מאדים תהיה פריצת דרך אדירה בטכנולוגיית חלל.

בכתבה הזאת מצוטטים את בובי בראון, מהנדס אווירונאוטיקה שעוסק בפיתוח שיטות להנחתת מטענים כבדים על מאדים. בראון הוביל מחקר משותף של ספייס-אקס ונאס"א בתחום הבלימה הרקטית. הוא מתאר שבניסויים של החזרת השלב הראשון של טילי השיגור שלהם, הם מבצעים כבר מ- 2014 ניסויי הפעלת מנוע לבלימת נחיתה בשכבות האטמוספירה הגבוהות, שם צפיפות האוויר קרובה לצפיפות האוויר במאדים. במילים אחרות ספייס-אקס כבר עושה ניסויי נחיתה בסביבה דמויית מאדים כבר שנים!
בנוסף לכך, נאס"א הטיסה מטוסים שעקבו עבור ספייס-אקס אחר השלב הנוחת ותיעדו במצלמות תרמיות את המתרחש כדי ללמוד על בלימה רקטית במהירויות על-קוליות (נאס"א משתמשים רק בחיכוך של מגן החום לשם כך).
ועוד, הוא מוסיף, ישנו כבר הסכם בין שני הגופים לשיתוף פעולה. נאס"א נסייע בניווט ותקשורת בעזרת רשת החלל העמוק שלה, וספייס-אקס תחלוק עם נאס"א את הידע שנצבר במסע למאדים.

הדמיה של דרגון-2 נוחת על מאדים.
SpaceX

עד כאן נשמע מגניב נכון? אז זה כנראה לא הכל.
אם יש סיכוי לנחות על הקרקע של מאדים (והם לא יחשבו לנסות אלמלא קיים סיכוי סביר), אז למה לא לנצל זאת כדי לעשות משהו מועיל להמשך?
האפשרות המתבקשת היא כמובן מכשור מדעי, כמו בכל המשימות שנשלחות למאדים. אבל ספייס-אקס הם לא כמו כולם, ולמרות שאני מניח שלא יפספסו הזדמנות לקחת מטען מדעי (אולי בתמורה לשיתוף פעולה עם נאס"א?), יהיה לא בלתי מתקבל על הדעת שהדרקון האדום ישגר מטען ממאדים בחזרה לכדור הארץ. כחלק מתכנית שתפלס את הדרך למשימה מאויישת, יש חשיבות רבה לניסוי שכזה, והלקחים יהיו רבים גם אם הניסיון יכשל.

אם זו התכנית, זו תהיה פריצת דרך אדירה נוספת. לא רק בגלל שזה קשה באופן יוצא מהכלל, אלא גם כי מעולם לא נעשה ניסיון כזה.
אז כדי להגביר את התיאבון, אספר שמישהו שאל את מאסק בטוויטר "האם הדרקון האדום מסוגל לבצע החזרת דגימה ממאדים או מירחיו?", ומאסק השיב בקצרה: "כן".

מעולם לא חשתי שהמדע הבדיוני הקשה, כפי שמופיע בספרים שאני אוהב, כל כך קרוב להתגשם במציאות כמו בתקופה הנוכחית. תענוג להיות עד לתמורות של העידן הנוכחי, וזו רק תחילתה של דרכנו אל הכוכבים.

ספייס-אקס חוזרים ובגדול!

רגע חשוב בתולדות עידן החלל התרחש אתמול בלילה.
חברת השיגורים SpaceX ביצעה את הנחתת השלב הראשון של משגר הלווינים פלקון-9 בפעם הראשונה תוך כדי שיגור לווינים למסלולם, בהצלחה מלאה ובאתר הנחיתה הייעודי בקייפ קנברל.



[הערה: רשומה זו הופיעה לראשונה בדף הפייסבוק "מדע גדול, בקטנה", שבו אני שותף.
עדכון - פורסמה גם באתר "הידען".]

החללית המאויישת הבאה

ביום שישי לפנות בוקר (30/5/2014 05:00) לפי שעון ישראל, התקיים באתר חברת SpaceX שבהות'ורן במדינת טקסס, אירוע החשיפה של הדרגון גירסה 2, הגירסה המאויישת של רכב החלל של החברה שיטוס לתחנת החלל וחזרה.
המנכ"ל אילון מאסק יצר אירוע שציפו לו רבות, ובסיכומו של דבר סיפק את הסחורה. קיבלנו תצוגה של הרכב עצמו מבחוץ ומבפנים, מבט על תצוגות השליטה וכמה פרטים על הביצועים והחומרה שיהפכו את הדרגון המאוייש לתחליף ראוי למעבורת החלל, וחשוב יותר בעת האחרונה - תחליף לחללית הסויוז.

אילון מאסק מציג את הדרגון גירסה 2.

במבט ביקורתי, קיבלנו מופע עם מעט מידע, כשהשאלות החשובות נותרו למעשה ללא מענה. להלן הניתוח של הדברים שאנחנו יודעים, מסקנות נגזרות מהמידע שנמסר והשאלות שטרם נענו.

עוּרי, רוזטה!

בחודש דצמבר 2002, עיקר עבודתי התמקד בהכנות לשיגור לווין התקשורת עמוס-2, שהיה אמור לטוס לחלל כחצי שנה מאוחר יותר, על גבי המשגר אריאן-5 מהדגם החדש ECA.
באותו חודש התרחש שיגור ראשון של דגם זה. במהלך השיגור חלה תקלה במערכת הקירור של המנועים והמשגר הושמד עם שני הלווינים שהיו ארוזים בתוכו. מאחר ותור השיגורים החל להידחות, נדחה גם השיגור שלנו, והדחייה אפילו הביאה להחלפת חברת השיגור.
במקביל התחלתי לבקר בחוג לגיאופיזיקה ומדעים פלנטריים באוניברסיטת תל אביב כדי להתחיל שם את התואר השני, ושם שמעתי לראשונה על החללית רוזטה, שהיתה אמורה לעלות על שיגור אריאן-5 בינואר 2003, והשיגור נדחה למרץ 2004. דחיית השיגור עבור רוזטה היתה בעייתית אפילו יותר, כי היא הביאה לאיבוד חלון ההזדמנויות למפגש עם השביט ווירטנן (46P/Wirtanen), שאליו היא תוכננה, ולהחלפתו בשביט אחר.
לאחר כמעט עשור בחלל, מגיעה השנה משימת רוזטה לשיאה, וזו משימה שכדאי מאד להכיר.

וירג'ין גלאקטיק נוגעים בחלל

כבר הסברתי למה אני טוען שהעתיד כבר כאן, אבל כדאי שתצפו בסרטונים הבאים כי זה פשוט חשוב לדעת שדברים כאלה אפשריים.
זהו ניסוי טיסה ממונע שני של הרכב התת-מסלולי מדגם ספייסשיפ-2 של חברת וירג'ין-גלאקטיק, שנערך השבוע. האנטרפרייז (זהו שמו של כלי הטיס) העפילה לגובה של כ- 23 קילומטרים בטיסה זו, והגיעה למספר מאך של 1.4 (40% יותר מהר ממהירות הקול). רכב זה יתחיל להטיס אנשים לחוויית חלל קצרה החל מהשנה הבאה.
אגב, אם כבר שאלתם, עלות טיסה היא 250,000 דולר בלבד.
תהנו!

מבט מהקרקע:


מבט מכלי הטיס:

זרועותיה של תחנת החלל

תחנת החלל הבינלאומית היא המבנה המלאכותי הגדול ביותר במסלול סביב כדור הארץ. היא גם נמצאת שם לא מעט זמן, ובנייתה נמשכה למעלה מעשור.
מי שעקב אחרי בנייתה, או שנוהג לצפות בעגינה של חלק מחלליות המטען, מכיר את הזרוע הרובוטית הארוכה שבאמצעותה מבצעים פעולות מחוץ לתחנת החלל.

למעשה מצויידת התחנה בחמש זרועות רובוטיות מסוגים שונים שמשמשות לתפקידים שונים, ורשומה זו מציגה את פלאי הטכנולוגיה הללו.

כן, אנחנו חיים בעתיד

זה:

נאס"א בוחנת אפשרות להעניק לירח ירח משלו

נאס"א שוקלת תכנית להביא אסטרואיד קטן למסלול סביב הירח עד 2025. למה? מסתבר שיש כמה סיבות, אבל העיקרית שבהן היא שאפשר, ושעדיין לא עשו דבר כזה.

לכידת אסטרואיד בקוטר 7 מטרים ובמשקל 500 טונות.
קרדיט: Rick Sternbach / KISS

החגב שיביא אותנו לחלל

בספרים של ילדותי הופיעו תמונות מסוג "כך תראה ההתיישבות הראשונה על הירח בעוד 30 שנה", ותיאורים של הדרכים בהם נגיע למאדים. התיאור "בעוד 30 שנה" היה מכוון לסוף המאה ה- 20, ואנחנו נותרנו עם אותם שיגורים מונוטוניים לחלל. תעשיית החלל אמנם מתפתחת, אבל מבחינת ההישגים הגדולים, הכמעט דמיוניים של הדור הקודם, אותם כבר צריך לחפש בנרות.

אם יש חברה שמייצגת היום את החדשנות והיוזמה הבלתי שיגרתית, ושעשויה להצליח לקרב את החלל והנגישות אליו אל כל אחת ואחד מאיתנו, הרי שזוהי SpaceX.

אנרגיה גרעינית בחלל, על הקרקע, ובגוף האדם

דמיינו לכם שהיתה קיימת סוללה שיכולה לפעול עשרות רבות של שנים ללא טעינה, ללא תחזוקה וכמעט ללא ירידה בביצועים. אפשר היה למצוא לה שימושים רבים; החל מהפעלת מתקנים מרוחקים בסביבה עוינת, וכלה בקוצבי-לב.
אני שמח לבשר שאכן קיימת סוללה כזאת, היא נקראת RTG והסוד שלה הוא אנרגיה גרעינית.

אכן, ישנם אנשים שלבם פועל בעזרת כוח אטומי.

מה הרווחנו משבירת השיא בנפילה חופשית?

לפני יומיים, בשעות הערב, התאספה כל המשפחה בסלון כדי לצפות בפליקס באומגרטנר קופץ מתא קטן התלוי על בלון הליום בגובה של כמעט 40 קילומטרים. אפילו ההורים שלי, שרק קפצו לביקור קטן, נשארו כדי לצפות ברגעים הדרמטיים.
בני הבכור בן ה- 9 יצא מגידרו מרוב מתח והתלהבות, וגם אני מוכרח לציין שזה היה ארוע יוצא מגדר הרגיל מבחינה טכנית כמו גם מבחינה תקשורתית.
הקפיצה התבצעה למופת, ובמהלכה נשברו שיאי עולם כגון שיא הגובה לבלון מאוייש ושבירת מהירות הקול על ידי אדם בנפילה חופשית.

רגע לפני הקפיצה
Credit: Redbull

מספר אנשים שאלו אותי למה אני לא כותב על המבצע הזה. התשובה נמצאת כאן בהמשך, כך שאני גם עונה לשאלה וגם כותב על זה. יש כאן סתירה מובנית אבל זו בעיה של מי שניסח את השאלה ולכן לא אכפת לי.

הסיבה שבעטייה אני מוצא את עצמי כותב על "פרויקט סטרטוס", היא שהחלו דיונים ברשתות החברתיות ובבלוגים שונים, שמתבססים על עובדות לא-מדוייקות ועל תפישות מוטעות. כן. הלך עוד לילה כי מישהו טועה באינטרנט. 

איזה ציוד לוקחים למאדים?

לתשומת לבכם, רשומה זו היא החמישית מתוך סדרת כתבות על קיוריוסיטי, שתנחת על מאדים ביום שני בבוקר.
קישורים לרשומות הקודמות תוכלו למצוא בתחתית רשומה זו.

הרובר קיוריוסיטי שוקל 900 קילוגרם. זה הרבה מאד יחסית לרובר הקודם, אופורטיוניטי, שמטייל על מאדים מאז 2004, ומשקלו 170 קילוגרמים בלבד.

תצוגת דגמים בגודל טבעי (מימין לשמאל):
קיוריוסיטי, סוג'ורנר, ואופורטיוניטי (או ספיריט, הם תאומים זהים)

אבל ההבדל החשוב הוא לא המשקל היחסי בינהם, אלא משקל המטען הייעודי שעבורו יצרו את המשימה זו, יחסית למשקל הכולל של הרובר. המטען הייעודי במשימות מדעיות הוא מכשירי המחקר. באופורטיוניטי היו 5 מכשירי חישה מדעיים במשקל כולל של 5 קילוגרם. יחסית למשקלו מדובר בכמעט 3%.

בקיוריוסיטי ישנם 10 מכשירי מדידה מדעיים במשקל כולל של 75 קילוגרם, המהווים 8.3% ממשקל הרובר. זו קפיצת המדרגה: טכנולוגיה שמאפשרת מכונה יעילה יותר עם יכולת טובה יותר, שתפעל למשך יותר זמן.

איזה ציוד מותקן על קיוריוסיטי?

בקדמת הרובר מותקן עמוד תצפית עם ראש המסוגל לשתי דרגות חופש (צידוד והגבהה/הנמכה), שגובהו מהקרקע 2 מטרים. בראש העמוד מותקנות 7 מצלמות לתפקידים שונים.

ראש עמוד התצפית של קיוריוסיטי

Mastcam - שתי מצלמות של 2 מגהפיקסל שיצלמו תמונות צבע ווידאו לטובת סריקת השטח לקראת נסיעה, ולסיוע הנדסי של פעולות כמו הפעלת הזרוע הארוכה של הרובר. מכלולי העדשות של המצלמות אינם זהים - העדשה של המצלמה הימנית היא בעלת אורך מוקד ארוך ושדה ראייה צר, והשמאלית בעלת אורך מוקד קצר ושדה ראייה רחב. כל אחת מהמצלמות שומרת את הצילומים בכרטיס זכרון פלאש משלה, כדי לא להעמיס על זכרון המחשב המרכזי. זו השיטה גם בכל שאר המצלמות של קיוריוסיטי.

למצלמות אלו יש סט מסנני צבע שמאפשר צילומים של הקרקע והאטמוספירה לשימוש מדעי. אחד המסננים נועד כדי לאפשר למצלמות להתבונן היישר בשמש, וכך למדוד את כמות האבק באטמוספירה.

ChemCam - זו מצלמה שמטרתה זיהוי סוגי חומרים מרחוק, כדי לקבל החלטות לאיזה סלע כדאי להתקרב והיכן להשקיע זמן באיסוף דגימות. לשם כך מצויידת המצלמה בלייזר, שמסוגל ליינן את השכבה החיצונית של סלעים במרחק של עד 7 מטרים, וטלסקופ כדי לצפות בהבזק שיווצר בנקודת הפגיעה ולאפיין את סוג המינרלים לפי האור שהם פולטים.

הדגמה מצויירת של אופן הפעולה של ChemCam.
את קרן הלייזר כמובן שלא רואים.

המצלמה עצמה היא מונוכרומטית ברזולוציה של 1 מגהפיקסל, ויכולה לשמש גם לתצפית ללא הפעלת הלייזר.

הלייזר מופעל לפולסים קצרצרים, כ- 5 מיליארדיות השניה, ובזמן זה הוא מעביר למטרה שלו מעל מיליון וואט.

מכשיר הספקטרומטר שמנתח את הבזק הפלזמה שנוצר, מכיר 6144 אורכי גל שונים, בתחום התת-אדום ועד על-סגול, וזיהוי הצירופים שלהם מאפשר זיהוי של סוגי החומר שמצפים את הסלע שנצרב בלייזר.

מכשיר זה הוא גם מהיר יחסית למכשירי ניתוח החומרים המוצקים שמותקנים על קיוריוסיטי, שמשך פעולתם על דגימה בודדת יכול להמשך ימים שלמים.

NavCam - שני זוגות של מצלמות שנועדו להכוונת הרובר בנסיעתו. המצלמות פועלות יחד לראייה סטריאוסקופית.

על עמוד התצפית מותקנים גם שני חיישני סביבה הנקראים REMS, שיאספו מידע באופן כמעט רציף לכל משך המשימה. החיישנים ימדדו את מהירות וכיוון הרוח, לחץ האוויר, לחות, טמפרטורת האוויר, טמפרטורת הקרקע, ואת קרינת העל-סגול המגיעה מהשמש.

בחלקו התחתון של הרובר, בחזית ובירכתיים, מותקנים שני זוגות של מצלמות HazCam, שתפקידן לסייע בניווט באמצעות תצפית לטווח קרוב - סמוך לגחון של הרובר. התפקיד הנוסף שלהן הוא לעזור לכוון את הזרוע של קיוריוסיטי כאשר היא קרובה לקרקע.

RAD - חיישן להערכת קרינה. זהו למעשה טלסקופ בעל שדה ראייה רחב, שנועד לזהות קרינה קוסמית וחלקיקים עתירי אנרגיה המגיעים מהחלל ועלולים להזיק לרקמות חיות, וכך יאסוף מידע שיהיה חיוני לתכנון משלחת אנושית למאדים בעתיד. מכשיר זה כבר עובד ומתעד את הקרינה שמגיעה לקיוריוסיטי במהלך מסעה בחלל בדרך למאדים.

DAN - מכשיר לזיהוי מינרלים מתחת לפני השטח. מכשיר זה נמצא בתחתית הרובר, ומשתמש בשיטה של שחרור ניוטרונים אל הקרקע, וניטור הניוטרונים החוזרים. לפי התנע של החלקיקים החוזרים ניתן לקבוע את מסת האטומים שנפגעו וכך את הסוג של החומר המסתתר מתחת לקרקע.

הצריח שבקצה הזרוע של קיוריוסיטי

לקיוריוסיטי יש זרוע בקדמתה, שנועדה לבחינה מקרוב ולאיסוף של דגימות קרקע. הזרוע היא מפרקית באורך שני מטרים, ובעלת חמש דרגות חופש. הצריח שבקצה מכיל מכשירים לאיסוף דגימות גיאולוגיות.

MAHLI - "הזכוכית המגדלת" של הזרוע. זו מצלמת צבע בעלת מרחק מוקד ניתן לשליטה. כאשר היא תשמש לבחינת סלעים מקרוב, היא תוכל להגיע לרזולוציה של פחות מ- 14 מיקרון (!), פרמטר שיאפשר לזהות מינרלים לפי המבנים הגבישיים. באמצעות הזזת המוקד, היא תוכל לזהות ממרחק של מטר פרטים בגודל חצי מילימטר.

כשמביטים מקרוב על הקרקע עלולה להיות בעיה של הצללה, ולכן המצלמה מצויידת בשתי נוריות LED שיאפשרו צילום אפילו בתנאי לילה. שתי נוריות LED נוספות ישמשו לתאורה בתדר על-סגול, שיאפשרו בדיקת חומרים פלואורסצנטיים.

APXS - ספקטרומטר שיורה חלקיקי אלפא (גרעיני הליום שנפלטים בהתפרקות טבעית של חומר רדיואקטיבי) אל מטרה קרובה, והמטרה "משיבה" בפליטת קרינת X שהמכשיר מודד וכך מסוגל לזהות את החומר שממנו עשויה המטרה. מכשיר זה מסוגל לזהות כמויות זעירות ביותר של חומר, וישמש למציאת מטרות לאיסוף דגימות. מכשיר APXS היה קיים בכל הרוברים הקודמים שנחתו על מאדים, אבל הפעם שדרגו אותו עם מתקן קירור כדי שיוכל לפעול גם בשעות היום, ועם יכולת להשתמש בקרן החלקיקים עצמה על מנת למדוד ולהגיע למרחק אידיאלי מהמטרה.

PADS - זוהי המקדחה וכלי איסוף החומר המוצק של קיוריוסיטי. היא מסוגלת לקדוח עד 5 סנטימטרים לתוך סלע, ולאסוף דרך המקדח את האבקה שלו. כל מי שעבד עם מקדחה בעבר יודע שלא מספיק רק מקדח מסתובב, ולכן גם מקדחה זו היא פטישון, שמכה בסלע תוך כדי יצירת הקדח. כל מי שעבד עם מקדחה יודע שלפעמים המקדח נתקע בכוח בתוך הקיר וקשה להוציא אותו. הפתרון של קיוריוסיטי הוא לנתק את הביט (ראש המקדח) ולהשאיר אותו בסלע. יש שני ביטים חלופיים בחזית של הרובר, ותרגיל ההחלפה הוא פשוט ומהיר למדי.

DRT - זו בעצם מברשת לניקוי משטחי סלע שרוצים לבחון מקרוב או לקדוח בהם. המברשת עשויה שערות פלדה שמסתובבות בכוח מנוע חשמלי, וכך מנקות מאבק עיגול בקוטר כארבעה סנטימטרים.

CHIMRA - קופסת מכשירים בצריח הזרוע של קיוריוסיטי, שתפקידה לאסוף, לסנן ולהגיש דגימות קרקע למכשירי הניתוח הנמצאים בתוך הרובר. ל- CHIMRA יש כף איסוף קטנה שאיתה ניתן לאסוף חול מהקרקע. גם האבקה שנאספה בקידוח מצטרפת לקופסה זו. לאחר האיסוף, מתחילים הזרוע והצריח בסדרת תנועות שמעבירות בכוח הכבידה את החומר שנאסף דרך מבוך שממיין, מסנן ואוסף למנות מדודות את הדגימות. מכשירי הניתוח מסוגלים לעבוד עם גרגרים שקוטרם אינו עולה על גודל מסויים, ולכן נדרש סינון. ישנן שתי מסננות - לגודל גרגרים של מילימטר אחד, ולגודל של 150 מיקרון.
כדי לסייע לגרגרים לעבור בין התאים והמעברים הזעירים שבמכשיר, ישנו מתקן שמרעיד את כל קופסת האיסוף כדי שהגרגרים לא יוכלו להישאר במקום אחד.
גרגרים גדולים יותר ניתן להניח על מגש תצפית קטן שבולט מחזית הרובר, שם ניתן לבחון אותם באמצעות APXS ו- MAHLI. את המגש אפשר לנקות לפני השימוש בעזרת DRT.

לאחר איסוף וטיפול ראשוני בחומר המוצק שנאסף, ניתן להכניס אותו לאחד משני מתקני ניתוח כימי של האבקות.
CheMin - ניסוי לחקירה וניתוח של דגימות מוצקות באמצעות תבנית עקיפה של קרני X. המכשיר מסוגל לזהות את סוג המינרלים ואת הכמויות שלהם בדגימת הקרקע שמוצגת בפניו. תבנית העקיפה נוצרת כאשר מאירים באור בעל אורך גל יחיד דרך שכבה דקה מאד של חומר. הגבישים של החומר יוצרים תבנית של אור וצל שמאפיינת את סוג הגביש, וכך אפשר לזהות אותו. האבקה המסוננת נשפכת מהזרוע אל תוך המשפך של CheMin שעל גבו של הרובר, ואל תוך אחד מ- 32 תאי דגימה. כל זוג תאים נמצא על זרוע בצורת מקול, שרוטט כדי לארגן את הגרגרים בצורה מסודרת. הזרועות נמצאות על גלגל שבאמצעות סיבוב שלו ניתן להביא כל אחד מהתאים מול מקור קרני ה- X כדי לבחון אותו.
בחינת תא אחד של CheMin נמשכת הרבה זמן, עד כדי 10 שעות, ויתכן שיבצעו אותה רק בלילות של מאדים מכיוון שהאלקטרוניקה של המכשיר דורשת טמפרטורות נמוכות מאד.

SAM - זה המכשיר המדעי המתוחכם ביותר שהוטס למאדים עד כה, והגדול ביותר שמותקן בקיוריוסיטי. זוהי בעיקרון מעבדה לניתוח כימי של חומרים גזיים, הן מהאטמוספירה, והן מדגימות הקרקע. הגזים מהאטמוספירה נכנסים מפתחים עם מסננים בחזית הרובר, והמוצקים, אותה אבקה שנאספה באמצעות הזרוע, מוכנסים דרך אחד משני משפכים שעל הגב של קיוריוסיטי.
בתוך SAM ישנם שני תנורים המסוגלים לחמם את דגימת הקרקע שבתוכם לטמפרטורה של 1000 מעלות צלזיוס. מהגזים שנפלטים מהם בעת החימום ניתן לזהות את החומרים המרכיבים אותם, עם דגש על זיהוי חומרים אורגניים.
לצורך זיהוי הגזים ישנם שלושה מכשירים שמבצעים עבודה משותפת: ספקטרומטר מסות, שמזהה גזים לפי משקל המולקולות שלהם, ובנוסף גם ספקטרומטר לייזר וכרומטוגרף.
זה לא הכל. החומר שמוכנס ל- SAM מוכנס לאחת מ- 74 כוסיות שמתניידות בין המתקנים השונים. רובן עשויות קווארץ, שעמיד בחום, וכך הן נכנסות לאפייה בתנור. כאשר דוגמת קרקע סיימה את הניתוח שלה, היא יכולה לעבור חימום כדי לנקות אותה משאריות ולהכין אותה לשימוש חוזר. הכוסיות האחרות מכילות חומר ממס, ואטומות ביריעת מתכת. כשמגיע הזמן להשתמש בהן, מנקבים את הכיסוי ושופכים את הדגימה לתוך הנוזל שבכוסית. לאחר מכן מכניסים את הכוסית לתנור לחום שמתאים לזירוז התגובה הכימית וליצירת גזים.


לסיכום, אמליץ לצפות בשני הסרטונים הקצרים שבהם מסבירה Emily Lakdawalla, כתבת הטכנולוגיה והמדע של האגודה הפלנטרית, על המצלמות ועל הציוד המדעי של קיוריוסיטי: קישור.

תזכורת: עוד יממה וקצת לנחיתה. ביום שני, משעה 08:00 בבוקר לכל המאוחר, אתחיל לנטר את ערוצי המדיה שעוסקים בנחיתה, ואעדכן בדיווחים שוטפים את דף הפייסבוק "מסה קריטית".
אם אתם מעוניינים להתעדכן בזמן אמת, להשתתף בשיחה ולשאול אותי שאלות, הרשמו בדף הפייסבוק כבר עכשיו.

סדרת רשומות קיוריוסיטי לקראת ארוע הנחיתה:
רשומה ראשונה בסדרת קיוריוסיטי: כמה קשה לנחות על מאדים?
רשומה שניה בסדרת קיוריוסיטי: צלילה לאטמוספירה של מאדים
רשומה שלישית בסדרת קיוריוסיטי: סיום שלב הנחיתה של קיוריוסיטי
רשומה רביעית בסדרה: מה מחפשים במכתש גייל שבמאדים?

__________________________________________
קרדיט לכל התמונות: NASA/JPL

סיום שלב הנחיתה של קיוריוסיטי

לתשומת לבכם: רשומה זו ממשיכה את קודמתה "צלילה לאטמוספירה של מאדים".

בפרק הקודם השארנו את גיבורת סיפורנו קיוריוסיטי, הצפונה בתוך החללית MSL העושה את דרכה דרך האטמוספירה של מאדים ומנצלת את החיכוך כדי להאט.
במגע הראשון עם האטמוספירה היתה MSL בגובה 125 קילומטרים ובמהירות 6 קילומטרים לשניה.
כעת, לאחר שהאטמוספירה הדלילה של מאדים האטה את הנחתת לפי- 2 ממהירות הקול (בתווך המאדימאי), נותרה MSL בגובה של כ- 11 קילומטרים מעל הקרקע, ובמהירות של כ- 450 מטרים לשניה. האטמוספירה אינה מייצרת עוד מספיק חיכוך לחפץ בממדים שלה, ולשם כך יש להאט בשיטה אחרת; כשתגיע MSL למהירות זו, ייפרש מצנח ענקי, בקוטר של 16 מטרים, שתפקידו לבלום את המהירות האופקית שלה.

MSL צונחת מעל מכתש גייל, אתר הנחיתה המיועד

המצנח מתוכנן להקטין את אנרגיית המהירות של הנחתת ב- 95% תוך 50 עד 90 שניות בלבד!
24 שניות לאחר פרישת המצנח צפויה MSL להיות בגובה של 8 קילומטרים, ובמהירות 125 מטר לשניה. המצנח עדיין מאט את המהירות, אבל לא בקצב מספיק מהיר, ובנוסף עדיין יש מהירות אפקית שלא תאפשר נחיתה מדוייקת. לכן יש צורך בירידה מבוקרת יותר, שתתבצע באמצעות רקטות.
הרובר קיוריוסיטי מקופל בתוך MSL כשלגבו מחובר שלב הירידה (Descent Stage), מערכת הנעה עם שמונה מנועים רקטים חזקים (מעין Jetpack). כאשר מגיעים למהירות של 125 מטר לשניה (מהירות תת-קולית) מושלך מגן החום והרובר קיוריוסיטי עם שלב הירידה נחשף לאוויר המאדים.

שחרור מגן החום

חשיפת הרובר מאפשרת שני דברים, התחלת צילום של הקרקע, ומדידת הגובה באמצעות מכ"ם.

המכ"ם מותקן על שלב הירידה, ומטרתו היא מדידה מדוייקת של הגובה שהרכב נמצא בו. לאחר שחרור מגן החום ימתין המכ"ם 5 שניות לפני שיתחיל לעבוד, כדי שהמגן יספיק להתרחק ולא יבלבל את קריאת המרחק.

בפינה הקדמית השמאלית של הרובר עצמו ישנה מצלמה קטנה ששמה MARDI (קיצור של Mars Descent Imager), אשר מופנית כלפי מטה, וכל תפקידה הוא לתעד את שלב הנחיתה. הצילומים יהיו בצבע מלא ובהפרדה גבוהה ויאפשרו לצוות ההפעלה של הרובר לקבל מידע על האזור סביב נקודת הנחיתה, באיכות הרבה יותר טובה מאשר ניתן לקבל מצילומים מהחלל. סרט הנחיתה לא ישמש לניווט בזמן הירידה ולא ישודר בזמן אמת בגלל מגבלות רוחב פס. לכן כדי לצפות בסרט הנחיתה נאלץ כנראה להמתין מספר ימים, אבל זה הולך להיות שווה את ההמתנה!

מצלמת MARDI
קרדיט:  NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems

MARDI תתחיל לצלם מיד לאחר שחרור מגן החום, ואפילו תשתמש במשטחים לבנים שמודבקים לצידו הפנימי לצורך White Balance (אם אינכם מכירים את המושג, תשאלו חובבי צילום).

בערך 85 שניות לאחר שחרור מגן החום, צפויה הנחתת, שעדיין תלויה על המצנח, להיות בגובה של קילומטר וחצי עד שני קילומטרים (לפי מדידות המכ"ם). הקרקע תשעט כלפיה במהירות כ- 100 מטרים בשניה. בתנאים אלה מופעל שלב הירידה: שמונת המנועים הרקטיים, המכוונים כלפי מטה סביב הרובר, מתחילים לפעול ב- 1% מהעוצמה המלאה שלהם - ושלב הירידה מתנתק מהמעטפת שכיסתה אותו ומהמצנח, ונופל מטה.

הנפילה החופשית נועדה כדי להתרחק מהחופה והמצנח, לפני שמעלים את הדחף של המנועים, והיא נמשכת כשניה אחת בלבד.
המנועים מעלים את עוצמתם, תחילה לצורך ריסון מהירויות סחרור, ואז במלוא העוצמה, להאטת קצב הנפילה תוך כדי ביטול מוחלט של התנועה האופקית.

קיוריוסיטי ועליה שלב הירידה

שמונת המנועים יצמצמו את קצב הירידה עד לכדי 20 מטרים לשניה. קצב זה יימשך עד שהמכ"ם ימדוד גובה של 50 מטרים מהקרקע. אז הם יגבירו את עוצמתם ויאטו את קצב הירידה ל- 75 סנטימטרים לשניה. נסו לדמיין את הקצב הזה, הוא מאד איטי.

בגובה 21 מטרים, כבר שרפו מנועי שלב הירידה כ- 400 קילוגרמים של דלק, כך שאם המנועים ימשיכו לפעול בעוצמה זו, הם יתחילו למשוך את הרובר כלפי מעלה (אותו דחף על פחות מסה נותן תאוצה גדולה יותר). לכן מפחיתים את עוצמתם כדי לשמור על קצב הירידה האיטי, שאמור להישמר קבוע עד המגע עם הקרקע. בשלב כלשהו יפעלו המנועים בעוצמה חלשה ובלתי יעילה, ולכן פשוט מכבים ארבעה מהם.
שמונת המנועים נמצאים בארבע הפינות של הרובר, זוג בכל פינה, כשמתוך כל זוג, מנוע אחד פונה למטה, והשני גם כן, אבל מוטה מעט כלפי חוץ. ארבעת המנועים המוטים הם אלו הממשיכים לפעול, וזאת כדי למנוע את פגיעת הרשף הנפלט מהם ברובר בשלב עגורן השחקים (תרגום מקורי ל- Sky Crane).

2.5 שניות אחרי סגירת ארבעת המנועים (הארבעה האחרים יפעלו בערך בחצי הספק), יופעלו נפצים פירוטכניים שיפרידו בין הרובר לבין שלב הירידה. הרובר למעשה יתחיל ליפול מטה, כשהוא מחובר לשלב הנחיתה באמצעות שלוש רתמות. הרתמות, העשויות חוטי ניילון, תופסות את הרובר בשלוש נקודות סביב מרכז הכובד שלו, ונפרשות מתוך סליל בתחתית שלב הירידה (מתחת למרכז הכובד שלו, כדי שיישאר מאוזן).
הסליל גם הוא מנגנון מתוחכם, שמשחרר את שלוש הרתמות יחדיו תחת בקרה של בלם אלקטרומכני ששולט על מהירות הסיבוב שלו וכך על מהירות הירידה של הרובר.
בנוסף ישנו גם כבל טבורי (אומבילי, ממשק חשמלי בין מכשירים להעברת כוח ונתונים) המחבר בין קיוריוסיטי ושלב הנחיתה, כי המחשב של הרובר מפעיל את שניהם.

עגורן שחקים

הרתמות ייפרשו לכל אורכן, שהוא 7.5 מטרים, ושלב הנחיתה ימשיך להוריד את קיוריוסיטי במהירות העדינה של 75 סנטימטרים לשניה עד המגע עם הקרקע. שניות בודדות לפני המגע ישוחררו מיתלי הגלגלים של הרובר, ויימתחו כלפי מטה, מוכנים לספוג את הפגיעה באדמה כמו כני נסע של מטוס.
לאחר הנחיתה תתמוך הקרקע במשקל של הרובר, ושלב הירידה ירגיש את ההקלה בכוח שהופעל עליו.
הוא ימתין שניה כדי לוודא שהמדידות שלו אמיתיות וקבועות, וכדי להתאים את דחף המנועים לתמיכה במשקל שלו בלבד. לאחר שניה זו מופעלים מנגנוני גיליוטינה חשמליים שחותכים את רתמות הניילון בנקודות החיבור שעל גבה של קיוריוסיטי. הרתמות מתגלגלות תוך שניה חזרה לסליל שלהן באמצעות קפיץ. באותו הזמן, קיוריוסיטי פוקדת על שלב הירידה וחותכת את הכבל הטבורי. זה האות לשלב הירידה לנסוק ולהתרחק מהמקום כדי לא לסכן את הרובר. הוא יתרסק במרחק של לפחות 150 מטרים משם.

ומה עכשיו?

כמעט כלום. 
קיוריוסיטי תשדר ברצף באמצעות משדר ה- UHF שלה, כדי שהמקפת אודיסיי תוכל להעביר את הנתונים על מצב המשימה לכדור הארץ, אבל בהתחלה לא יותר מזה לפני שיגיעו הוראות ממרכז הבקרה בכדור הארץ, ואלה יגיעו רק בבוקר היום המאדימי הבא. 

על הפעלת הרובר, פרישת הציוד ותחילת העבודה של קיוריוסיטי, ברשומות הבאות.

סדרת רשומות על קיוריוסיטי:
רשומה ראשונה בסדרת קיוריוסיטי: כמה קשה לנחות על מאדים?
רשומה שניה בסדרת קיוריוסיטי: צלילה לאטמוספירה של מאדים
רשומה רביעית בסדרת קיוריוסיטי: מה מחפשים במכתש גייל במאדים?

לקריאה נוספת:
מידע לעיתונות על תכנית MSL (קובץ PDF)
סיכומים מבלוג האגודה הפלנטרית
GET CURIOUS

_____________________________________
קרדיט לתמונות: NASA
סימולציה: האתר Eyes on the Solar System של NASA ו- JPL

צלילה לאטמוספירה של מאדים

רשומה זו היא השניה במספר, בסדרה שאני כותב לקראת הנחיתה של קיוריוסיטי על מאדים (לרשומה הקודמת). הנחיתה תתרחש בבוקר ה- 6 באוגוסט, וזה הולך להיות מפגן היכולת הטכנולוגית הגדול ביותר בהיסטוריה של חקר החלל, בהנחה שיצליח כמובן.
ההימור שלי הוא להצלחת המשימה, למרות המורכבות הרבה של המבצע. אני נוטה לחשוב שבפרויקט שבו הושקעו 2.5 מיליארד דולר, בתקופה בה תקציב נאס"א מקוצץ והפגיעה העיקרית היא במחקר הפלנטרי, נעשו כל המאמצים כדי שלא יישאר מקום להפתעות שעלולות להחריב את המשימה. עם זאת, אין דבר כזה הימור בטוח.

קיוריוסיטי. תמונת אילוסטרציה.

קטע המשימה מהכניסה לאטמוספירה ועד הנחיתה הוא השלב המסובך והמסוכן ביותר במהלך המשימה. החללית משנה את צורתה ואופן פעולתה מספר פעמים עד שהיא מגיעה לקרקע, מבצעת לראשונה תרגילים שבשום אופן לא ניתן לנסות אותם על פני כדור הארץ למעט בהדמיות ממוחשבות, תלויה במספר רב של רכיבים מכניים ואלקטרוניים ומנוהלת על ידי תוכנה בעלת אינספור שורות קוד. מה כבר יכול להשתבש?!

MSL (Mars Science Laboratory, הנושאת את הרובר קיוריוסיטי) שוגרה ב- 28 בנובמבר 2011 על גבי משגר אטלס, והתחילה מסע בין 254 ימים לכיוון מאדים. למעשה, המסלול המקורי היה מביא אותה לפספס את מאדים ב- 40,000 קילומטרים בערך, ואת הפער הזה צמצמו רק בחודשים האחרונים. זאת כדי שבמקרה של תקלה חמורה לא תתרסק החללית אלא תמשיך לנוע במסלול סביב השמש.

כעת נעה החללית במסלול שיביא אותה לכניסה לאטמוספירה העליונה של מאדים ובימים הקרובים היא תבצע מספר תיקונים נוספים שיכוונו במדוייק את מיקום וזווית הכניסה כדי שתגיע היישר אל יעד הנחיתה. החללית מיוצבת באמצעות סחרור איטי, ומופעלת בחשמל שמיוצר על ידי התאים הסולריים שעל גב שלב השיוט.

MSL עם שלב השיוט המכוסה תאים סולריים

בחמשת הימים שלפני הכניסה לאטמוספירה יתחיל רצף פעילויות לקראת הנחיתה, שיכלול התחלת חימום של רכיבים מסויימים וטעינת פרמטרים לתוכנה האוטונומית של החללית, למשל פרמטרים של המיקום המדוייק שלה, או התנאים האטמוספריים באזור הנחיתה (כפי שנצפים על ידי המקפת MRO). פרמטרים אלו יסייעו לתוכנה לנהל את מהלך הנחיתה באופן מיטבי.

תקרת האטמוספירה איננה מיקום ברור. השכבה העליונה נעשית דלילה יותר ויותר ככל שמתרחקים מהקרקע, ולצורך מעשי מסתיימת בגובה של כ- 125 קילומטרים. החללית לא נכנסת לאטמוספירה מעל אתר הנחיתה, אלא נכנסת בזווית קהה במרחק של מעל 600 קילומטרים מהיעד. MSL חודרת לאטמוספירה במהירות מסחררת של כשישה קילומטרים בשניה, והמשימה שלה היא לבלום את המהירות הזו כדי להנחית את הרכב הרובוטי בעדינות רבה, וכמובן במיקום הנכון במדוייק.

האקשן מתחיל עשר דקות לפני הפגיעה באטמוספירה. מספר מנגנונים פירוטכניים מתפוצצים ומשליכים מעליה את שלב השיוט. MSL נותרת בנפילה חופשית מעל מאדים.

השלכת שלב השיוט

MSL מורכבת משני חצאים חיצוניים, מגן החום, שבנוי בצורת חרוט רחב, והמעטפת האחורית (Back shell). החללית ממתינה דקה אחת להתרחקות שלב השיוט, ומפעילה את מנועי ההידרזין שעל המעטפת האחורית כדי להפסיק את הסחרור, וכדי לכוון את מגן החום קדימה, לכיוון התנועה של החללית ולקראת המפגש עם האטמוספירה.
חמש דקות לפני הכניסה לאטמוספירה מתבצעת פעולה מעניינת. שתי משקולות טונגסטן השוקלות כל אחת 75 קילוגרם, מושלכות מצידה האחורי של החללית, ובכך גורמות למרכז הכובד שלה לזוז קדימה. פעולה זו תגרום לחללית לקבל יציבות אווירודינמית, ולמעשה לייצר כוח עילוי מסויים. הג'יירוסקופים והמנועים הרקטיים של החללית יאפשרו לבקֶר ולשלוט בכיוון שלה, ולשמור אותה בנתיב הנכון. בשלב זה ניתן יהיה לקזז את רוב ההפרעות הלא צפויות שעלולות להיגרם משינויים בצפיפות האטמוספירה ומרוחות.
את הכניסה המבוקרת והמיוצבת לאטמוספירה של מאדים ניתן להשוות לכניסה הבליסטית של הרוברים הקודמים, שלמעשה היו נתונים לאקראיות של התופעות האטמוספריות, וזו הסיבה העיקרית לכך שאזור הנחיתה שלהם היה גדול לאין שיעור מזה של קיוריוסיטי.

MSL שועטת לכיוון אתר הנחיתה

תוך כדי החיכוך באטמוספירה תאט החללית ל- 10% ממהירותה ההתחלתית. לשם כך עליה לשרוד תאוצה של מעל 10 ג'י, וטמפרטורה של מעל 2,000 מעלות צלזיוס, שאותה יחסום מגן החום.
בשלב הזה, מהירותה של MSL צפויה להיות כ- 2 מאך (פי- 2 ממהירות הקול), ובמהירות זו כבר אפשר לפרוש את המצנח הענק שתוכנן במיוחד למשימה זו.
לפני פרישת המצנח צריך "ליישר" את החללית כך שהמכ"ם שלה יפנה כלפי מטה ויוכל למדוד את הגובה והמהירות של החללית. ה"התיישרות" תתבצע על ידי השלכת שש משקולות טונגסטן בנות 25 קילוגרם כל אחת, היושבות באותו צד על היקף החללית. מרכז הכובד משנה שוב את מיקומו, והצד הכבד יותר יסתובב כלפי מטה.

מדהים בעיני ששוגרו לחלל 300 קילוגרם של טונגסטן שהתפקיד היחיד שלו הוא להיזרק החוצה. אבל פעם עשו את אותו הדבר עם שקי חול בכדורים פורחים, נכון? (מישהו יודע אם עדיין עושים את זה?)

במשך כל שלב הכניסה לאטמוספירה, תהיה MSL בקשר רדיו ישיר אל כדור הארץ, ואת השידור יקלטו ברשת החלל העמוק (Deep Space Network). מערך DSN כולל שלושה אתרי שידור וקליטה המצויידים באנטנות ענק (70 מטר) שמאפשרות תקשורת עם חלליות במרחק רב מאד. האתרים נמצאים בקליפורניה, בספרד ובאוסטרליה, ויחד מכסים את כל הכיוונים סביב כדור הארץ.

אנטנת 70 מטר בגולדסטון, קליפורניה

בנוסף לשידור הישיר, תשדר MSL גם שידור UHF לשלוש המקפות שסביב מאדים: אודיסיי, מארס-אקספרס, ו- MRO. כל השלוש יקליטו את השידור שיקבלו, אבל רק אודיסיי מסוגלת לשמש כממסר שמעביר את השידור בזמן אמת לכדור הארץ. MRO תעביר אותו לאחר מספר שעות ומארס-אקספרס תשמש כגיבוי בלבד.
המידע שהן תקבלנה הוא נתונים על החוויות שעוברת MSL, כמו טמפרטורה, לחץ, רעידות, ועוד מידע שיכול לסייע למשימות עתידיות למאדים.
שימו לב לכך שכשכתבתי זמן-אמת, התכוונתי שהשידור יהיה בזמן אמת, אבל הקליטה בכדור הארץ תתעכב, כי התשדורת צריכה לצלוח 248 מיליון קילומטרים. גלי הרדיו נעים במהירות האור, ולכן הזמן שיחלוף מרגע השידור ועד להגעתו לכדור הארץ הוא כמעט 14 דקות.
המשך הרפתקאות הנחיתה של קיוריוסיטי ברשומה הבאה.

לקריאה נוספת:
הרשומה הקודמת: כמה קשה לנחות על מאדים?
הרשומה הבאה: סיום שלב הנחיתה של קיוריוסיטי
מידע לעיתונות על תכנית MSL (קובץ PDF)
סיכומים מבלוג האגודה הפלנטרית
GET CURIOUS

_____________________________________
קרדיט לתמונות: NASA
סימולציה: האתר Eyes on the Solar System של NASA ו- JPL

שובו של מטוס החלל הסודי

שדה התעופה בבסיס חיל האוויר ונדנברג שבקליפורניה היה פנוי מכלי טיס כשהופיע בשמיים רכב קטן ממדים. הרכב, שאורכו הכולל קטן מתשעה מטרים ומוטת כנפיו 4 מטרים וחצי, פרש את כני הנסע שלו והנמיך לקראת הנחיתה.
ללא מנועים, ללא טייס ובאופן אוטונומי לחלוטין, נחת רכב החלל נחיתה מושלמת על מסלול הבטון, לאחר 468 ימים בחלל. הפקודה היחידה שקיבל לקראת הנחיתה היתה "חזור הביתה".


גם כשכתבתי על ה- X-37B בדצמבר האחרון, לאחר שהוחלט לדחות את מועד חזרתו, לא היה ברור מהי משימתו. מאחר ומדובר בכלי טיס של חיל האוויר האמריקאי, הועלו השערות הקשורות בעיקר לענייני מודיעין ולוחמת חלל. הסינים, למשל, טענו שמדובר בריגול אחר תחנת החלל החדשה שלהם.

דוברים של כנף החלל מספר 30 של חיל האוויר האמריקאי ושל משרד ההגנה ציינו שמשימתו של מטוס החלל היא להוות פלטפורמה לניסוי מערכות חלל חדשות, לפני הפיכתן למבצעיות. עד כה לא ניתן היה לנסות חומרה חדשה כמו למשל חיישן חדש או מצלמה בתנאי חלל מלאים, ולהשיבם חזרה לבדיקות. כלי טיס זה נועד כדי לענות על צורך זה. לפי ההודעות לעיתונות.

Credit: US air force/AP

גם ללא ספקולציות, למדתי שני דברים מעניינים ממשימה זו. ראשית, שלא ניתן להסתיר דברים בחלל. למרות שהמסלול של כלי הטיס לא פורסם, אסטרונומים חובבים זיהו אותו מהר יחסית, והמסלול שלו פורסם ברחבי האינטרנט (האתר Heavens-Above הציג בקביעות נתוני צפייה מעודכנים). כשה- X-37B שינה את מסלולו, מצאו אותו מחדש תוך יומיים-שלושה. כל זאת ללא אמצעי ביון או משאבים של גופים גדולים.
שנית, נחיתת-דאייה אוטונומית ומדוייקת היא תצוגת תכלית מרהיבה של טכנולוגיה חדשנית בת-זמננו, שמדגימה כמה מרגש לחיות בתקופה הנוכחית.
ועוד משהו - למי שעדיין שואל היכן המכונית המעופפת שהבטיחו לו, אז הנה, אוטונומיה מתקדמת כבר קיימת, אז למה אנחנו בכלל נוהגים עדיין במכוניות?!

___________________________
רשומה קודמת על ה- X-37

סוסים מעופפים וחורים שחורים

הערב ימריא מטוס סטארגייזר (טריסטאר מוסב) מבסיס הטילים הבליסטיים של חיל האוויר האמריקאי בקוואג'אליין שבאיי מרשל באוקיינוס השקט. המטוס יטפס לגובה שיוט של כמעט 12 קילומטרים, ובתזמון מדוייק ישליך את המטען הכבד שמחובר לבטנו - משגר הלווינים פגאסוס XL.

הפגאסוס מזכיר במראהו טיל שיוט גדול, אבל למעשה הוא רקטה תלת שלבית שמסוגלת לשאת מטענים קטנים יחסית (מאות קילוגרמים בלבד) למסלול נמוך. שיגור מהאוויר מאפשר גמישות בבחירת נקודת השיגור ומועד השיגור, אבל עקב מגבלות המשקל שהמטוס מסוגל להרים, מתאימה שיטה זו ללווינים קטנים בלבד. הפגאסוס הוא המשגר המוטס היחידי שקיים היום.
חמש שניות לאחר הניתוק ממטוס הסטארגייזר, יפעיל הפגאסוס את מנועו הראשי ויאיץ למשך 76 שניות, אז יאזל הדלק של השלב הראשון.

לפני הפעלת השלב השני, יתנתק כל המקטע המכונף של המשגר, ויישאר רק חלקו הקדמי. מנוע השלב השני יוצת, והפגאסוס ינסוק אל מחוץ לאטמוספירה, ישליך את החופה שלו ויחשוף את המטען שבתוכו לחלל.
בגובה 180 קילומטר ינותק גם השלב השני הריק מדלק, והשלב השלישי יסיים את מלאכת הכנסת המטען למסלול בגובה 630 קילומטרים.
המטען הוא לווין בשם NuSTAR. טלסקופ חלל חדש שמיועד לחקור חורים שחורים באמצעות מדידת קרינת ה- X הנפלטת מהחומר שנבלע בהם.
NuSTAR הוא לווין קטן יחסית, באורך של 2.2 מטרים כשהוא מקופל, אבל כשהוא יפרוש את הטלסקופ שלו הוא יגיע לאורך של 10 מטרים.

תצפיות של קרינה עתירת אנרגיה כגון על-סגול, X וגמא, ניתן לבצע אך ורק מהחלל, כי האטמוספירה של כדור הארץ חוסמת אותן. טוב שכך כי זוהי קרינה מייננת המסוכנת לרקמות חיות.
זו גם טכנולוגיה חדשה יחסית, כי טלסקופים זקוקים למראות, וקרינה אנרגטית כל כך לא נשברת במראות רגילות אלא נוטה להיבלע בחומר של המראה, אלא אם זוית הפגיעה במראה היא שטוחה ביותר.
מטרת משימה זו היא לאתר חורים שחורים, שמסתמנים כעצמים הרבה יותר נפוצים מכפי שתארנו לעצמנו בעבר, וללמוד עליהם כדי לנסות להבין טוב יותר את התהליכים שמתרחשים בהם וסביבם.
זו אינה המשימה הראשונה מסוג זה, אבל בפירוש המדוייקת ביותר, אז צפו לתגליות חדשות בקרוב!
לקריאה נוספת:
דיווחים בזמן אמת על המשימה: Spaceflightnow
מידע לעיתונות (PDF)

___________________________
קרדיט לכל התמונות: NASA

הדבר הגדול הבא

האיכות של טלסקופ מחזיר אור (להבדיל משובר אור) מתאפיינת בקוטר המראה הראשית שלו ובטיב הייצור שלה. בשבוע שעבר הסתיים בהצלחה סבב הבדיקות הקריוגניות של מראות טלסקופ החלל ג'יימס וּוב (James Webb). הבדיקות הללו הן אחד השלבים החשובים ביותר להוכחה לקראת השלמת ההרכבה של הטלסקופ.

שליש מהמראות המרכיבות את המראה הראשית של הטלסקופ בתוך התא הקריוגני
Credit: NASA/MSFC/David Higginbotham

המראות עשויות בריליום, מתכת קלה מאד וחזקה, ומצופות זהב לגימור וטיב פני-שטח ברמה המירבית שאליה ניתן להגיע בטכנולוגיה הקיימת כיום. את המראות בודקים בתא קריוגני המדמה את תנאי החלל, כלומר בקור עז - בסביבות 248- מעלות צלזיוס, בערך 25 מעלות מעל האפס המוחלט! בתנאים אלה מוודאים שהגיאומטריה שלהן נשמרת, כך שהמאפיינים האופטיים לא יישתנו כתוצאה מהקור.
אלו אינם תנאים רגילים אפילו בחלל. הטלסקופ נועד להשקיף על היקום בתחום התת-אדום. מכיוון שכל גוף פולט חום בתחום זה של הקרינה האלקטרומגנטית, יש לשמור את האופטיקה של הטלסקופ בתנאים הצוננים ביותר, כך שהקרינה התת-אדומה הנפלטת מהמראות עצמן תהיה חלשה מאד.

טלסקופ החלל ג'יימס ווב
Credit: NASA

גופים בחלל קולטים חום גם מהשמש ומכוכבי לכת קרובים, ולכן ג'יימס ווב מצוייד בשכבות של מגן חום ובידוד שיפרידו בינו לבין השמש, והוא יוצב במרחק של מיליון קילומטרים וחצי מכדור הארץ במסלול סביב השמש, אבל כך שכדור הארץ תמיד יהיה בינו לבין השמש.
טלסקופ החלל ג'יימס ווב אמור להיות היורש של טלסקופ החלל האבל. אבל הוא לא רק יחליף אותו, אלא יהיה הרבה יותר ממה שהאבל אי פעם היה. טלסקופ החלל האבל צופה בעיקר בתחום האור הנראה, בעוד שבתחום זה אפילו אבק מסתיר את האור ומונע מאיתנו לצפות הלאה.
ג'יימס ווב, באמצעות מראה בקוטר 6.5 מטרים יוכל לצפות אל העצמים המרוחקים ביותר ביקום, לראות עצמים בלתי-נראים בתחום האור הנראה.

המראה הראשית של טלסקופ ג'יימס ווב ביחס למראה הראשית של האבל
Credit: NASA

מועד הסיום המתוכנן לפרוייקט הזה הוא שנת 2018, וזאת בהנחה שלא יבטלו אותו בגלל הוצאות עודפות כמו שניסו לפני מספר חודשים. הטלסקופ הזה הוא אחד הפרוייקטים השאפתניים והיקרים ביותר הקיימים, והציפיות ממנו גדולות מאד. זה הופך אותו גם לאחד הפרוייקטים המגניבים ביותר שאפשר לדמיין.

______________________________________________

לקריאה נוספת:

http://www.jwst.nasa.gov/index.html

שעונים אטומיים, לייזרים, ומפרשי שמש

עוד לפני ששכחנו שתכנית מעבורת החלל נסגרה סופית, ושלארה"ב אין כרגע יכולת לשגר בעצמה אסטרונאוטים לחלל, הכריז בשבוע שעבר משרד המדע האמריקאי על קבלת שלושה פרוייקטים חדשניים של סוכנות החלל הלאומית (נאס"א).
בהודעת הבית הלבן נכתב שהממשל מבין את הצורך בהמשכיות הטיסות המאויישות לחלל, אך כדי לעמוד באתגרים של המשימות העתידיות, יש צורך להשיג פריצות דרך טכנולוגיות. כל אחד משלושת הפרוייקטים ידגים בחלל יכולת מבצעית של טכנולוגיה חדישה ומהפכנית. התחומים בהם עוסקים הפרוייקטים הם תקשורת לטווחים ארוכים מאד, הגברת דיוק מדידת המיקום והכיוון של חלליות, והנעה ללא דלק.

שימוש בטכנולוגיות החדישות ייתן  דחיפה משמעותית לחקר החלל הן מבחינת השיפור המשמעותי בביצועים והן מבחינת הפחתת העלויות. מדובר בטכנולוגיות שכיום הן בחיתוליהן, ונאס"א תידרש להאיץ את הפיתוח שלהן ולבצע את ההדגמה המבצעית בחלל תוך 3 עד 4 שנים בלבד.

בתחום התקשורת:

בתקשורת אופטית, להבדיל מתקשורת רדיו שבה משתמשים היום, חללית שתבצע מדידות בכוכב לכת מרוחק תשדר קרן לייזר שבה מקודד המידע, ותחנת קליטה בכדור הארץ תקלוט את הקרן ותפענח את המידע שהיא נושאת. קצב העברת המידע בשיטה זו יגדל עד פי- 100 מאשר באמצעות שידור בתדרי רדיו. כתוצאה מכך ניתן יהיה להפעיל יותר מכשירי מדידה במשימות למרחקים גדולים, ולנצל טוב יותר את הזדמנויות השידור לכדור הארץ. נושא זה הוא קריטי למשימות מחקר מודרניות, שבהן נדרש לשדר תמונות בהפרדה גבוהה או תמונות שצולמו במספר אורכי גל. אין ספק שיכולת זאת תידרש גם למשימות מאויישות בעתיד. האתגר הוא לא רק ביצירת קרן לייזר חסכונית באנרגיה, אלא גם בשידורה על פני מיליוני הקילומטרים שבין כוכבי הלכת.

איור להמחשת תקשורת אופטית בין מאדים וכדוה"א
Courtesy AAO

בתחום הניווט:

יפותח שעון אטומי קל משקל המדוייק פי- 10 יותר מהשעונים הנוכחיים. שעונים מדוייקים נדרשים כדי להגיע לדיוק מיטבי של מערכות ניווט והנחיה, וזהו גורם מכריע במיוחד במשימות רובוטיות. לכל שעון יש "סחיפה", חוסר דיוק זעיר שמצטבר כעבור זמן עד שהשגיאה הופכת למשמעותית, ואז יש לטפל בה. הגברת הדיוק נדרשת לחלליות שנשלחו הרחק מאד מכדור הארץ וצריכות לשדר נתונים חזרה. הטכנולוגיה תסייע גם כדי לדעת במדוייק היכן נמצאת החללית, דבר שהיום דורש תקשורת דו-כיוונית עם תחנה על כדור הארץ. בנוסף אפשר יהיה לשדרג את מערך ה- GPS, המושתת על לווינים, ולהפוך אותו למדוייק ויעיל הרבה יותר.

לווין GPS

בתחום ההנעה:

יודגם מפרש סולרי גדול בהרבה מכל מפרש שנוסה בחלל עד כה. מפרש סולרי הוא יריעה דקיקה בעלת שטח גדול מאד שמחוברת לחללית. אור השמש דוחף את המפרש בחלל, וכך משיגים הנעה ללא צריכת דלק כלל. ניתן להשתמש בטכנולוגיה זו למשל כדי להגיע לכוכבי לכת מרוחקים, או כדי להוציא ממסלולו לווין שהדלק שלו אזל. ניתן להשתמש בכוח השמש המופעל על המפרש אפילו כדי להציב לווינים במסלולים שאינם יציבים ללא טכנולוגיה זו. המפרש שיפותח במסגרת פרוייקט זה גודלו 38 מ"ר.

Credit: NASA

אמנם הייתי שמח לשמוע על תכנית להקמת בסיס ירח או טיסה מאויישת למאדים או ליעד אחר, אבל שני דברים חשובים נובעים מהתכנית הזו. ראשית, שנוכל לראות את התוצאות תוך זמן קצר, ושנית, שיש לכל אחת מהטכנולוגיות הללו פוטנציאל לשרת את האנושות בשימושים רבים הנגזרים מהייעוד המקורי שלהן.
בזמן שארה"ב חוזרת לשיגור אסטרונאוטים בשיטות המזכירות את תכנית אפולו מלפני 40 שנה, יפה לראות שבכל זאת נאס"א אינה קופאת על שמריה ואכן מתכננת קדימה.

הודעת הבית הלבן

הודעה באתר נאס"א