לקראת הנחתת MASCOT על האסטרואיד ריוגו מתוך החללית היאבוסה 2: מנהלת המבצע מדברת על התכנון

אם הכל ילך כמתוכנן, תנחת באוקטובר 2018 הנחתת הראשונה שתצא מהחללית היאבוסה 2 (לפני שגם היא עצמה תנחת) ותשתמש לראשונה בציוד שתוכנן במיוחד לנחיתה על אסטרואיד 

מתוך אתר סוכנות החלל הגרמנית DLR, תרגום: ויקטור בר, קהילת “יום האסטרואיד” הישראלית

כמעט ארבע שנים חיכו המדענים והמהנדסים של מרכז החלל הגרמני (DLR) עד שהחללית היפנית היאבוסה 2  ורכב השטח עליה שפותח ע”י מרכז החלל הגרמני DLR ,הגיעו ליעדם אל האסטרואיד Ryugu. לאחר ההגעה ב -27 ביוני 2018, הנחיתה נמצאת כעת בטווח השגה. כנראה בשבוע הראשון של אוקטובר 2018 – על פי התוכניות הנוכחיות – MASCOT יהיה בפעם הראשונה  מעבדת קרקע מדעית עם מכשירים המכוונים לאסטרואיד. סוכנות החלל היפנית JAXA מבצעת כיום מדידות כבידה , אשר אמורות לקבוע את צפיפות האסטרואיד ביתר דיוק. מידע זה חשוב מאוד לנחיתה של MASCOT.

על משטח האסטרואיד, MASCOT ייקח מדידות ביותר ממיקום אחד. הוא “יחליט” באופן אוטונומי ויפעיל את המכשירים בהתאם לצורך. מנהלת הפרויקט Tra-Mi Ho של מכון מערכות החלל ב DLR מסבירה בראיון כיצד הצוות מכין את רכב השטח למשימתו, כיצד עבודתו תתבצע בגוף השמימי – ומה הסיכונים הממתינים לו. הראיון נערך על ידי מנואלה בראון מ DLR

כאשר מסקוט הושק ב -3 בדצמבר 2014, האסטרואיד Ryugu עדיין היה אזור לא ידוע. עכשיו הוא נראה דרך המצלמה של היאבוסה 2 במרחק של לפחות שישה קילומטרים . כיצד מידע זה מסייע לצוות להכין את עצמם ואת הנחיתה עבור הנחיתה?

אנחנו מקבלים יותר ויותר תחושה לגבי האסטרואיד .רוב המידע נמצא עדיין בהערכה – לכן אנו נדון בשני שלבים ב -14 וב -17 באוגוסט 2018 ונבחר איזה אתר נחיתה הוא הנכון. אנחנו יודעים שאנחנו לא יכולים לנחות בקווי הרוחב הגבוהים יותר ומכיוון שהמחקר של היבוסה 2 של Ryugu מתמקד בלקיחת דגימה של האסטרואיד, יש כמובן מגבלות על MASCOT, שכן MASCOT אינו יכול להפריע ללקיחת הדגימה. עם זאת, לאחר ההערכה הראשונה של הנתונים, ישנם עדיין מספיק אזורים מעניינים בקווי הרוחב האמצעיים לטובת העניין.

בתמונות הנוכחיות ניתן לראות היטב כי האסטרואיד מכוסה בסלעים גדולים וגם יש מכתשים גדולים על פני השטח שלו. האם זה ישפיע על הנחיתה?

המכתש לא מדאיג אותנו – אנחנו יכולים לנחות שם.  עם זאת, ישנם קריטריונים אחרים כגון התכונות הפיזיות של Ryugu כי אנחנו צריכים לשקול – למשל, את התנאים התרמיים על האסטרואיד. אם זה נהיה חם מדי עבור MASCOT, זה שלילי: המכשירים יכולים לעבוד בצורה אופטימלית רק בטמפרטורות ההפעלה המיועד שלהם, אחרת אתה מקבל יותר מדי רעש מהנתונים המוקלטים. וטמפרטורות גבוהות מדי או נמוכות מדי אינן טובות גם לסוללה, אחרת היא מתחממת בצורה מסוכנת או מאבדת מהקיבולת שלה.

תהליך הנחיתה של MASCOT ואת פעולתו על האסטרואיד נבדקים שוב ושוב על ידי סימולציות. מה צריך צוות MASCOT לדעת על האסטרואיד Ryugu כדי להכין את רכב השטח למשימה שלו בצורה הטובה ביותר?

סוכנות החלל היפנית JAXA מנהלת כיום מדידות כבידה על האסטרואיד – לכן אנו מחכים לערכים המדויקים של כוח המשיכה של ריוגו. זה משפיע על התנהגות הקפצה, וההתאוששות של MASCOT ולכן גם את הנקודה הסופית שבה רכב השטח יעצור לאחר הירידה.  כפי שאמרתי, המידע על התכונות התרמיות של האסטרואיד עדיין חסר ונחקר. היבט חשוב נוסף הוא גודל הסלעים על Ryugu, MASCOT יכול להיתקע אם הסלעים יהיו בגודל מסוים.

עם כל מידע חדש על Ryugu, המשימה הופכת לאפשרית יותר לתכנון ולביצוע . אילו התאמות והחלטות הצוות כבר עשה?

לדוגמה, בסימולציה האחרונה שלנו, מצאנו כי לקפוץ למרחק ארוך, כלומר, לקפוץ יותר מעשרה מטרים, היה מבזבז הרבה זמן בשלב ההשפעה עד ש MASCOT מגיע למנוחה. הפעם זה חשוב כי יש לנו רק 16 שעות של חיים. ואנחנו גם צריכים לזכור כי MASCOT גם צריך להעלות את הנתונים שלו לחללית האם היבוסה2. מנקודת מבט מדעית, זה גם נראה כאילו ההרכב של פני השטח של האסטרואיד הוא לא כל כך שונה ,לכן אנחנו לא צריכים קפיצות גדולות למצוא משהו יותר מעניין בנקודת מדידה רחוקה – כך מרחק הקפיצה יהיה אחד עד כמה מטרים.

מה נעשה כאן על הקרקע במעבדות או במחשבים, כדי שהנחיתה והעבודה המדעית יוכלו להמשיך אוטומטית בצורה חלקה?

מחד גיסא, מציאתו של מקום נחיתה נכון. עבורנו מהנדסים חשוב כי התנאים התרמיים מתאימים, אבל mascot חייב גם לנחות במקום שבו שינוי של יום ולילה של האסטרואיד הוא טוב. לילה פירושו: אנו לא רואים את Hayabusa2 ולא יכולים להעלות ולשמור נתונים על החללית.

בנוסף, אנו מגדירים כיום אחד את הרצף התפעולי של MASCOT. רכב השטח מופעל באופן עצמאי על האסטרואיד וחייב לעבוד היטב עם רצפים אלה כדי שהמדידות המדעיות תתבצענה. במהלך המשימה, MASCOT מחליט בצורה עצמאית כיצד ומתי להתחיל רצפים אלה. בתוך רכב השטח מובנית תוכנה המעניקה לכלי אוטונומיה  ואז קובע מתי MASCOT מתי הוא הגיע למנוחה וניתן להתחיל במדידות.

MASCOT צריך לקבל החלטות באופן עצמאי לחלוטין?

בדיוק, MASCOT מחליט לבד. עם זאת, אנחנו גם מגבילים אותו בזמנים, אם MASCOT עושה החלטה שגויה, כי, למשל, המידע מן החיישנים אינו אידיאלי בשבילו, הוא למרות הכל יתחיל את המדידות לאחר הפרש זמן נתון, אנחנו לא רוצים לאבד זמן שלא לצורך.

הנחיתה מתוכננת בשבוע הראשון של אוקטובר 2018. במה זה תלוי, ועד כמה מועד הנחיתה בטוח?

התאריך הספציפי תלוי בקריטריונים שונים. הנחיתה תהיה בתיאום עם צוות הפרוייקט של חללית Hayabusa2. עבור הפרדת מסקוט, החללית צריכה לרדת אל פני השטח של האסטרואיד ולפלוט את הנחתת בנקודה מסוימת בזמן ובמיקום מסוים. לאתר הנחיתה יש גם השפעה על לוח הזמנים. יתכנו גם אילוצים לא צפויים: לדוגמא הודעות שגיאה שאנו מקבלים שיש לנחות מאוחר יותר. עם זאת, זה תלוי עד כמה רציניות הודעות השגיאה האלה ומה הצעדים שיש לעשות כדי ניתן לתקן את השגיאה. עם זאת, יש גם “נקודת אל חזור” – נקודה בזמן שממנו אתה לא יכול לעצור את הנחיתה.

במרכז הבקרה עבור ניסויים בחלל (MUSC) ב DLR יש גם מודל של MASCOT שנבדק ברציפות. עד מתי ניתן עדיין ליישם שינויים בתצורה של MASCOT ?

המועד האחרון יהיה במהלך ספטמבר עד זמן קצר לפני הנחיתה. קרוב לוודאי כשבועיים לפני שיושק MASCOT לנחיתה. מכיוון שאנו נעלה יותר רצפים עדיין ניתן יהיה להעלות לפני תחילת תהליך הנחיתה בפועל. עשינו בדיקת שפיות והפעילנו מכשירים ותתי-מערכות. מצב הבריאות של רכב השטח הוא נומינלי כצפוי. עד הנחיתה, יהיו לנו עוד שני תקשורות עם MASCOT. אנו מתכננים אותם במיוחד עבור אתר הנחיתה שנבחר.

עם צילומו של ריטגו מגובה של שישה קילומטרים , הצוות הראשון ראה מקרוב את המקום שבו MASCOT יוכל לנחות ולעבוד. מה היתה התגובה לזה?

הייתה לנו סוף סוף הקלה כי זה לא היה גוף שמימי כמו השביט Churyumov-Gerasimenko, שעליו רכב השטח Philae נחת ב נובמבר 2014. לפחות Ryugu חלק יותר מאשר השביט Churyumov-Gerasimenko. כמובן, זה מדאיג לראות רואה את הסלעים רבים – ולשאול האם זה לא מאוד מאתגר עבור MASCOT…

מה יהיה הדבר הגרוע ביותר או המסוכן ביותר שיכול היה לקרות במהלך המשימה?

התקלה הגרועה מכל היא אם MASCOT אינו מופרד –  פשוט נתקע בתוך hayabusa2. או אם רכב השטח לא יכול להתהפך על פני האסטרואיד – בין אם הוא תקוע בין סלעים או נוחת על אדמה רכה מאוד. אלה שני תרחישים שכולם מפחדים מהם, אבל אם MASCOT נפלט ואנחנו מקבלים את האותות הראשונים ויודעים שהוא כבר התחיל לקחת מדידות במהלך הנפילה החופשית – אז זו תהיה עבורינו הקלה גדולה.

על חללית היבוסה2 ורכב השטח מסקוט

Hayabusa2 היא משימה בחלל של סוכנות החלל היפנית JAXA (סוכנות החלל היפנית) לאסטרואיד הקרוב לכדור הארץ Ryugu. רכב השטח הגרמני – צרפתי אשר נמצא על היבוסה 2 פותח על ידי המרכז הגרמני לאוירונאוטיקה וחלל (DLR) ונבנה בשיתוף פעולה הדוק עם סוכנות החלל הצרפתית CNES. הניסויים המדעיים על גבי MASCOT נתרמו ע”י האוניברסיטה לאסטרופיזיקה בבראונשוויג גרמניה . הפעלה ושליטה על ​​רכב השטח מסקוט והניסויים שלה מתבצעים על ידי ה- DLR בתמיכת CNES ובשיתוף ידע מתמיד עם JAXA.

במקום מערכות החלל של DLR בברמן פותח ונבדק רכב השטח . המכון למבנים מרוכבים ומערכות מסתגלות בבראונשווייג היה אחראי על המבנה היציב של רכב השטח. המכון לרובוטיקה ומכטרוניקה במרכז Oberpfaffenhofen פיתחו את זרוע הנדנדה, אשר מאפשר לנתר על האסטרואיד .המכון למחקר מדעים פלנטריים בברלין תרם את מצלמת MASCAM ואת מד הקרינה MARA. הפיקוח והפעלת רכב השטח על אסטרואיד נעשה ממרכז התמיכה והבקרה לניסויים בחלל בבית DLR בקלן.

עוד בנושא באתר הידען:

• החללית יפנית, מחשב הנחתת שלה – ישראלי
• משימות החלל של 2018: מהמשגר החזק בעולם ועד היורש של טלסקופ החלל קפלר
• יפן שיגרה הבוקר את החללית היאבוסה-2 לאסטרואיד קרוב-ארץ
• דריכות לקראת בדיקת המטען שהביאה החללית היאבוסה (1) מהאסטרואיד איטוקווה