חלליות לונה לירח (ב’)

ב־12 בספטמבר 1970 שוגרה לונה 16 לירח. המשגר שלה היה בעל עוצמה גדולה יותר מזה ששיגר את לונה 9 ולונה 13.

לונה 16
ב־12 בספטמבר 1970 שוגרה לונה 16 לירח. המשגר שלה היה בעל עוצמה גדולה יותר מזה ששיגר את לונה 9 ולונה 13.
מטרות הטיסה היו:
1.לנחות על הירח, לאסף מדגמי קרקע ולחזור לכדור הארץ.
2. לעשות מחקר מדעי של הירח וסביבתו.

מבנה החללית
החללית מורכבת משני חלקים, כן הנחיתה שקיבל את השם “קוסמודרום” ורכב המראה. רכב הנחיתה משמש כן שיגור לרכב ההמראה. לחלק זה של החללית, יש בחלק התחתון ארבע רגליים קצרות אשר בקצותיהן צלחות. לכן הנחיתה מחובר מחפר חשמלי באורך 35 ס”מ המגיע עד למרחק של 0.9 מטר מהחללית. מנוע הכן משמש לנחיתה ולתיקוני מסלול הכרחיים. לרכב ההמראה מחובר מְכַל כדורי. במכל מקום לדגימה, מצנח, תא מכשירים, מצברים, מצנחים ושני מיכלי גז.

מהלך הטיסה
החללית שוגרה למסלול חנייה מעגלי מסביב לכדור הארץ שמרחקו מהקרקע 212.2 ק”מ וזווית נטייה 51 מעלות ו־36 דקות. 70 דקות לאחר השיגור הופעל מנוע השלב השלישי של המשגר והעביר את החללית לנתיב טיסה ירחי. ליום 13 בספטמבר תוכננו שני תיקוני נתיב ובוצע רק אחד. בתיקון זה החללית סובבה סביב שלושת ציריה, ומנוע כן הנחיתה הופעל במשך 6.4 שניות. סטייה במטר אחד מנתיב הטיסה הייתה מרחיקה את החללית ב־3,000 ק”מ מהירח.
ב־17 בספטמבר נכנסה לונה 16 למסלול סביב הירח שמרחקו מהקרקע 110 ק”מ, זווית הנטייה 70 מעלות ומשך הקפה 119 דקות. לאחר מכן הועברה החללית למסלול אליפטי שמרחקיו מהקרקע 15- 110 ק”מ וזווית הנטייה 71 מעלות. נקודת הפרסלניון היא ליד המקום בים הפוריות שבה אמורה החללית לנחות ולאסוף מדגמי קרקע. מסלול הטיסה שונה פעם שלישית ל־15- 106 ק”מ.
הנחיתה הייתה ב־20 בספטמבר בים הפוריות והיא נעשתה בשלושה שלבים:

1. תחילה הופעלו המנועים כדי להוציא את החללית ממסלולה. מאחר שאותות רדיו עוברים את המרחק מכדור הארץ לירח בזמן של 1.3 שניות, בפרק זמן שבו החללית עוברת שני ק”מ, מערכת התיאום והמחשבים המרכזית על כדור הארץ היא חסרת תועלת. בשלב זה נכנסו לפעולה מכשירי החללית. מד גובה רדיו המשדר אותות המוחזרים מפני הירח, נקלטים במקלט של החללית, על סמך זה המחשב מדד את גובה החללית מהקרקע. מנוע החללית הפסיק את פעולתו, החללית ירדה לקרקע במסלול בעל עקמומיות גדולה כלפי הירח. בגובה 16 ק”מ הופעל המנוע שוב.
2. בגובה 600 מטר הוחל בבלימה מדויקת, גובה, מהירות אופקית ומהירות אנכית נמדדו באופן רציף וכוח הדחף של המנוע תוקן בהתאם.
3. בגובה 20 מטר מהירות החללית הייתה תשעה ק”מש. בו זמנית הופסקה פעולתו של המנוע הראשי והופעלו שני מנועי בלימה זעירים. על־פי אות ממד הגובה הופסקה פעילותם של מנועים אלה בגובה שני מטרים.

נחיתה
לונה 16 נחתה ב־E ’18 0 50 – S ‘ 54 0 0, 1.5 ק”מ ממקום הנחיתה. עד לנחיתה מרכז הבקרה קִיים 68 פעמים קשר עם החללית. לאחר הנחיתה הופעל ציוד הרדיו שבחללית. כל חלק נבדק ביסודיות. הצעד הבא היה קביעת מצבה של החללית באופן יחסי לשלושת ציריה, דבר שהוא בעל חשיבות רבה בהמראה מפני הירח. תמונות מצוינות ששודרו במהלך הנחיתה הראו שהחללית תִפקדה בהצלחה. מערכות החללית תוכננו כך שיוכלו לעבוד בטמפרטורה של 150 מעלות. החללית נחתה כאשר במקום הנחיתה היה לילה. היה צורך להתאים את המערכות למצב החדש.

משקל דגימות הקרקע שאספה לונה 16 היה 100 גרם והם מייצגים חומר המורכב מגרגרים דביקים ומחלקים של מחצבים הרריים. המדגמים נלקחו בקידוח אחד. המחפר קדח בור בעומק 35 ס”מ וברוחב 4 ס”מ. שכבת סלע מוצקה לא אִפשרה למקדח לקחת דגימות מעומק רב יותר. בזמן הטיסה המחפר נעול. על הירח הוא נפתח. על־פי אות מהארץ המצלמות הטלפורטיות עזרו לחוקרי הירח לבחור את מקום החפירה הטוב ביותר.

המחפר פנה ב־180 מעלות לעבר הקרקע. כיסוי קטן הוסט הצִדה, נערך תיקון אופקי נוסף והמחפר נגע בקרקע. לאחר שהמחפר קלט את הדגימה הוא עשה תפנית של 180 מעלות, הפעם כלפי מעלה והכניס את הדגימות למכל שנסגר במכת פטיש אוטומטית. בתום העבודה המחפר הונע שוב כלפי מטה כדי לאפשר את שיגורו של רכב ההמראה.

בזמן החפירה שודרו ארצה נתונים על הטמפרטורה של חלקים שונים בחללית ונמדדה קרינה. בו זמנית עסקו מחשבים על כדור הארץ בחישוב הזמן המתאים לשיגור, כוח הדחף הדרוש לכך ומשך פעולתו של המנוע. מידע זה נקלט במחשב החללית.

המראה
ב־21 בספטמבר, לאחר שהייה של 26.5 שעות על הירח, שוגר רכב ההמראה ארצה. ענני אבק התרוממו על פני הירח בנחיתה ובזמן השיגור. כאשר המנוע הגיע למהירות של 975 קמ”ש דוממו את המנוע. לונה 16 טסה ארצה במסלול בליסטי. נתיב הטיסה היה כה מושלם שלא היה צורך בתיקוני נתיב. כן הנחיתה המשיך לשדר נתונים על הטמפרטורות והקרינה של הירח. הסוללות של המכשירים סיפקו אנרגיה גרעינית כך שמכשירי המחקר שעל כן הנחיתה לא הושפעו כלל מהטמפרטורות הקיצוניות של הירח.

ב־24 בספטמבר הגיעה החללית ארצה. מכל הדגימה השתחרר מרכב ההמראה והוא נע עתה בכוח מצבריו. לאחר שלוש שעות ו־20 דקות המכל חדר לשכבות העליונות של האטמוספירה במהירות של 11 קמ”ש. על המכל פעל עומס של g 350. מתקן מיוחד בתחתית המיכל ריכך עומס זה והגן בצורה זו על המכשירים. הטמפרטורה על מגן החום עלתה ל־1,000 מעלות.

מעתה ועד לנחיתה, הטיסה בוקרה על־ידי מחשב החללית. כשהטמפרטורה והלחץ הגיעו לשיאם, מד הלחץ הפעיל מצנח קטן. המצנח נפתח בגובה 14.5 ק”מ ובמהירות של 300 מטר לשנייה הייתה פרישה מלאה שלו. המצנח ניתק בגובה 11 ק”מ. על־פי אות מהברומטר נפתח מצנח נוסף. הנחיתה הייתה 80 ק”מ מדרום לדז’קאסטן. המכל אותר בידי מסוקים, ונלקח לבדיקה באקדמיה הסובייטית למדעים. הטיסה עצמה לכדור הארץ הייתה חלקה ולא היה צורך לבצע תיקוני נתיב.

מעבדת הקליטה

באקדמיה הרוסית למדעים הוכנו מעבדות המצוידות במכשירים מתאימים לחקר מדגמי הירח. לפני שהמכל עם הדגימה מועבר לשם הוא מושם בתא מיוחד לבדיקות קרינה ועיקור מושלם של המעטה החיצוני (העיקור נעשה לפני השיגור). תא הקליטה מצויד בזרועות מכנִייות ממוכשרות להעברת הדגימה. הדגימה נלמדת ונשקלת בתא זה, נחתכת לחלקים ואלה מועברות למעבדות מיוחדות.

ברגע שבו מושם המכל בתא, הלחץ בתא מוקטן כדי למנוע מגע בין הדגימה למרכיבים מאטמוספירת כדור הארץ. כדי לצמצם עוד יותר את סכנת הזיהום של הדגימה, התא ממולא בהליום, גז שאינו מגיב עם יסודות אחרים. כדי למנוע חדירת אוויר מבחוץ הלחץ בתא מועלה שוב. מטרתם של אמצעים אלה היא כפולה. הגנת אורגניזמים ארציים מזיהום ולהיפך.

זרועות מכנִייות מעוקרות פותחות את המכל ומוציאות את הדגימה החוצה. זאת מכוסה בשכבה דקה של אבק אפור. הזרועות המתכתיות מופעלות בזהירות רבה. בעדינות הן מעבירות את הדגימה לכדור שקוף, ושומרים על צורתה המקורית של הדגימה, זאת כדי ללמוד על ה־ cross section של פני קרקע הירח במקום הנחיתה. במצב זה הדגימה נלמדת ומצולמת דרך אשנבי זכוכית אופטיים. התצלומים הם צבעוניים אבל בעוצמות הארה שונות ובכל הזוויות האפשריות. הדוגמאות שלאחר חלוקת הדגימה מועברות לבדיקות טוקסילוגיות, ביולוגיות, קרינה, כימיות, תרמו־פיזיקליות ועוד.

ממצאיה של הבדיקה

הדגימה בכללותה היא בעלת צבע אפור כהה המזכיר מלט אפור והגוון שלו משתנה בהתאם לתאורה. לא נמצאו בה בקטריות ירחיות. ניתן לחלק את הדגימה לשישה אזורים של גרגרים בגדלים שונים. שני האזורים הראשונים לאורכה של הדגימה עשויים מגרגרים דקיקים ביותר. האזורים הבאים בעומק הנע בין 15 ל־33 ס”מ עשויים גרגרים בגדלים שונים לרוב עד לקוטר של 3 מ”מ וקצת יותר מזה. שני הסנטימטרים האחרונים מכילים גרגירים גדולים עם שברים של שכבת הסלע הקשה בה נעצר המקדח. צפיפותם הממוצעת של הגרגרים היא 2 גרם לסמ”ק. אף שאין מים בדגימה היא דומה לחול דק. הוא נדבק לצִדי הכדור.

בדגימה נמצאים כ־70 יסודות כימיים כולל כמה איזוטופים רדיואקטיביים קצרי חיים. מוצאים בה גם אבנים דמויות סלעי בזלת, אבני פצלת השדה, פירוקסן, אוליבין, פלגיוקלז, אילומנט, ברזל מתכתי וכדורים דמויי זכוכית.
ניתן לסווג את הגרגרים לשני סוגים:

1. גרגרים ממקור געשי הדומים לבזלת ארצית ובאופן מפתיע נמצאו טריים כמו רסיסי בזלת שנוצרו זה עתה. החלקיקים הם בעלי צורה מזוותת.
2. גרגרים עדינים שנוצרו בשל שינויי טמפרטורה, קרינה, הפצצה מטאוריטית ועוד, ולכן הם מופיעים על הקרקע או בסמוך לה. בהם חלים השינויים הרבים ביותר, היכן שנמצאות הצורות הבלתי רגולריות. פני הגרגרים מכילים כדורי מתכת וכדורים זגוגיים. חוקרי הירח הרוסיים קראו להם “כדורים קוסמיים”. צבעם של הכדורים הזגוגיים הוא ירקרק, צהוב כהה וצבעי מעבר. הם נוצרו בטמפרטורות גבוהות ונזרקו החוצה מתוך המכתשים.

מינרלים