ידענים: חלל ואסטרונומיה | משימות לאסטרואידים ושביטים

מאת 5 בינואר 2017 7 תגובות

נאס"א הכריזה על שתי משימות חלל חדשות שיתמקדו בחקר אסטרואידים: לוסי, שתחקור את הגופים הטרויאנים של כוכב הלכת צדק – אסטרואידים מסתוריים הנמצאים באותו מסלול של צדק סביב השמש ועוקבים אחריו מלפנים ומאחור. לוסי תשוגר בשנת 2021, ושנתיים מאוחר יותר תשוגר הגשושית סייקי, שתחקור את האסטרואיד המתכתי פסיכה 16, אחד הגופים המאסיביים ביותר בחגורת האסטרואידים, שהחוקרים מניחים שהוא שריד מליבתו המתכתית של כוכב לכת קדמוני, שהתרסק לחתיכות בעקבות התנגשות רבת עוצמה בשלביה הראשונים של מערכת השמש. 

הדמייה בה נראים שתי המשימות החדשות של נאס" - לוסי וסייקי. מקור: נאס"א.

הדמייה בה נראים שתי המשימות החדשות של נאס"א – לוסי (שמאל) וסייקי. מקור: נאס"א.

נאס"א הכריזה אתמול (יום רביעי) על שתי משימות חלל חדשות – שתיהן יתמקדו בחקר אסטרואידים וינסו לענות על שאלות מרכזיות העומדות כיום במחקר הפלנטרי, ובהן: כיצד התפתחה מערכת השמש בשלביה הראשוניים וכיצד נוצרו השכבות השונות במעמקיהם של כוכבי הלכת.

שתי המשימות, לוסי וסייקי (Psyche) נבחרו מתוך חמישה פיינליסטים מהצעות שהוגשו לסוכנות החלל האמריקאית, בתחרות למשימה הבאה שתשוגר במסגרת תוכנית דיסקברי של נאס"א – המתמקדת במשימות חלל בעלות "זולה יחסית", במסגרת עלות של 450 מיליון דולר (ללא עלות השיגור).

הגשושית לוסי היא המשימה הראשונה מבין השניים ותשוגר, לפי לוח הזמנים הנוכחי, באוקטובר 2021. היא תחקור גופים מסתוריים במערכת השמש שמכונים "הטרויאנים של צדק" – אלו הם גופים קטנים שנמצאים באותו מסלול של כוכב הלכת הענק, ועוקבים אחריו לפנים ומאחור. בדרכה אל מסלולו של צדק ואל הגופים המרוחקים שעוקבים אחריו, לוסי תעבור דרך חגורת האסטרואידים המרכזית בשנת 2025. בין 2027 ל-2033 היא תחקור שישה גופים טרויאנים, משני קבוצות הטרויאנים השונות (אלו שנמצאים לפני צדק ואלו שאחריו במסלול סביב השמש).

איור (לא מציאותי) של לוסי בקרבת חלק מהאסטרואידים הטרויאנים של צדק. מקור: SwRI.

איור (לא מציאותי) של לוסי בקרבת חלק מהאסטרואידים הטרויאנים של צדק. מקור: SwRI.

גופים אלו לא נחקרו מקרוב מעולם, אלא רק על ידי תצפיות אסטרונומיות, שלא הצליחו להניב מידע מספיק כדי לקבוע את המקור וההרכב של אותם גופים. מסלולם הייחודי, לפני ואחרי צדק באותו מסלול סביב השמש, מתאפשר עקב איזון בין כוח המשיכה של צדק ושל השמש, בנקודות ייחודיות במרחב המכונות נקודות לגראנג'.

אחת ההערכות של החוקרים, הנכללת במסגרת תיאוריית מודל ניס של נדידת כוכבי הלכת, היא כי מקורם של אותם גופים מחגורת קויפר בשולי מערכת השמש, וכי הם נלכדו במסלול הנוכחי שלהם עקב נדידתם של צדק ושאר ענקי הגזים במאות הראשונות של מערכת השמש. נדידה זו הביאה לזעזוע בקרב גופי חגורת קויפר הקדמונית ולהסטתם של מיליוני גופים קטנים אל תוך מערכת השמש הפנימית.

"זוהי הזדמנות ייחודית", אמר הארולד לויסון, החוקר הראשי של משימת לוסי ממרכז המחקר הדרום-מערבי שבמדינת קולורדו בארצות הברית. "מכיוון שהגופים הטרויאנים הם שאריות של החומר הקדמוני שממנו נוצרו כוכבי הלכת, הם מכילים רמזים שהינם הכרחיים בכדי לפענח את ההיסטוריה של מערכת השמש. לוסי, כמו המאובן האנושי שעל שמו היא קרויה, תבצע מהפכה בהבנה של מקורותינו", הוסיף לויסון.

בדומה למשימה נוספת שפועלת כיום באזור צדק, ג'ונו, לוסי תפעל על בסיס אנרגיה סולארית ולא באמצעות גנרטור רדיואיזוטופי תרמואלקטרי (RTG), המפיק חשמל מהחום הנפלט מחומר רדיואיזוטופי, ושבו השתמשו עד כה חלליות במרחק כה רב מהשמש – צדק נמצא מרחק של פי 5 ממרחקו של כדור הארץ מהשמש, ולוח סולארי בסביבתו יפיק פי 25 פחות אנרגיה חשמלית מאשר בכדור הארץ.

הדמייה של שתי קבוצות האסטרואידים הטרויאנים ה"עוקבים" מלפנים ומאחור את כוכב הלכת צדק במסלולו סביב השמש. מקור: NASA/JPL-Caltech.

הדמייה של שתי קבוצות האסטרואידים הטרויאנים ה"עוקבים" מלפנים ומאחור את כוכב הלכת צדק במסלולו סביב השמש. מקור: NASA/JPL-Caltech.

המשימה השנייה שנבחרה היא סייקי (Psyche), או פסיכה בתרגום העברי של מקור השם מהמיתולוגיה הרומית (הנערה פסיכה שנישאת לאל קופידון). הגשושית מכונה על שם האסטרואיד אותו תחקור – פסיכה 16. זהו אחד מהאסטרואידים המאסיביים ביותר בחגורת האסטרואידים (הנמצאת בין מסלולו של צדק ומסלולו של מאדים), וקוטרו עומד על כ-210 ק"מ.

בניגוד לרוב האסטרואידים, המורכבים מסלע ומקרח, פסיכה 16 מורכב בעיקר מברזל וניקל, והחוקרים משערים שהוא שריד מליבתה הפנימית של פרוטו-פלנטה, הגופים הקדמוניים שמהם נוצרו כוכבי הלכת שאנו מכירים כיום. לפי השערת החוקרים, פסיכה 16 נוצר בעקבות התנגשות רבת עוצמה שפירקה לחתיכות את הגוף הקדמוני שממנו הגיע.

אם השערה זו נכונה, משימת סייקי תהייה הפעם הראשונה שבה ניתן יהיה לחקור ליבה פנימית של כוכב לכת באופן ישיר – שכן לא ניתן בטכנולוגיה של היום להגיע למעמקי כדור הארץ ולחקור ישירות את ליבתו המתכתית.

לפי נאס"א, סייקי תסייע בהבנת התהליך של התבדלות פלנטרית (planetary differentiation), בו נוצרו השכבות הנבדלות מהם מורכבים כוכבי הלכת, ובהם גם כדור הארץ, שמורכב מקרום חיצוני, מעטפת סלעית וליבה העשויה ברזל וניקל (אותו הרכב של האסטרואיד פסיכה 16). תהליך זה התאפשר בשלביה הראשונים של מערכת השמש, כאשר כוכבי הלכת הקדמוניים היו מותכים עקב החום הרב שנוצר מההתנגשויות הרבות שבהם הם נוצרו. בתהליך זה החומרים הקלים, כמו סלע, צפו למעלה והחומרים הכבדים, כמו ברזל וניקל, שקעו מטה.

הדמייה של הגשושית סייקי בקרבת האסטרואיד פסיכה 16 (שעל שמו היא קרויה. השם של האסטרואיד, שמקורו מהמיתולוגיה הרומית, נהגה כ"סייקי" באנגלית). מקור: SSL/Peter Rubin.

הדמייה של הגשושית סייקי בקרבת האסטרואיד פסיכה 16 (שעל שמו היא קרויה. השם של האסטרואיד, שמקורו מהמיתולוגיה הרומית, נהגה כ"סייקי" באנגלית). מקור: SSL/Peter Rubin.

"זוהי הזדמנות לחקור סוג חדש של עולם – לא כזה של סלע או קרח, אלא של מתכת", אמרה לינדי אלקינס-טנטון, החוקרת הראשית של משימת סייקי מאוניברסיטת המדינה של אריזונה. היא הוסיפה ש"פסיכה 16 הוא הגוף היחיד במינו שמוכר במערכת השמש, וזוהי הדרך היחידה שבה בני אדם יוכלו אי-פעם לבקר ליבה. אנו לומדים על חלל פנימי באמצעות ביקור בחלל החיצון."

סייקי תשוגר ב-2023 ותגיע לאסטרואיד בשנת 2030, אחרי שתיעזר ביעף בקרבת כדור הארץ ב-2024 ויעף בקרבת מאדים ב-2025, שבהם תשתמש בכוח הכבידה של שני כוכבי הלכת כדי להגביר את מהירותה למהירות הנחוצה כדי להגיע לחגורת האסטרואידים.

מעניין לציין שבמסיבת עיתונאים טלפונית שבה הכריזה נאס"א על שתי המשימות, גילה הארולד לויסון, החוקר הראשי של משימת לוסי, כי במידה וזו תסיים בהצלחה את משימתה הראשית ויישאר לה עדיין דלק למשימת המשך, ייתכן שהיא תחקור אסטרואידים נוספים, ובהם אף את פסיכה 16 של משימת סייקי.

ראו הדמייה של משימת סייקי בקרבת האסטרואיד המתכתי פסיכה 16:

בניגוד לפעמים קודמות, הפעם נאס"א בחרה בשתי משימות בו זמנית בתחרות שאמורה הייתה להניב זוכה אחת בלבד, זאת עקב רצונה של הסוכנות להחזיר למוטב את קצב המשימות בתוכנית דיסקברי. תוכנית זו, שאמורה הייתה לשגר משימה בכל שנתיים בממוצע, נדחתה בשנים האחרונות עקב קשיי תקציב. המשימה האחרונה ששוגרה במסגרת התוכנית הייתה GRAIL לחקר הירח ששוגרה ב-2011. שנה שעברה הייתה אמורה להיות משוגרת משימה נוספת, אינסייט, נחתת מאדים שמיועדת לבצע מחקר סייסמולוגי על כוכב הלכת, אך שיגורה נדחה למאי 2018, עקב תקלה במכשיר המדעי שמיוצר על ידי צרפת.

בעוד חברי הצוותים של המשימות שנבחרו לבטח חוגגים כעת, ישנם רבים שתחושותיהם הפוכות לגמרי – חברי הצוותים של שלוש משימות שלא נבחרו. מתוך החמש שנאס"א בחרה ב-2015 כ"פיינליסטיות" בתחרות, רק שתיים זכו. אחת מההצעות שלא נבחרו הייתה הצעת המשימה Near Earth Object Camera – טלסקופ שיאתר אסטרואידים קטנים בקרבת כדור הארץ שעלולים להתנגש בו.

אולם המאוכזבים העיקריים הם חובבי כוכב הלכת נוגה – שהוזנח על ידי נאס"א שנים רבות. המשימה האחרונה של הסוכנות האמריקאית לכוכב הלכת הייתה מגלן בשנות ה-90, שסיפקה צילומי רדאר גלובליים של כוכב הלכת, ואפשרה לראשונה לראות כיצד נראים פני הקרקע של נוגה, מתחת לאטמוספירה הצפופה מאד שלו. שתי ההצעות הנוספות שלא זכו בתחרות התמקדו בחקר נוגה – אחת הציעה לשלוח משימה דומה במהותה לזו של מגלן – אך באיכות גבוהה הרבה יותר, והשנייה הציעה להנחית גשוש שיצנח אל פני הקרקע ויחקור את הרכב האטמוספירה של נוגה.

ג'ים גרין, מנהל בכיר בנאס"א, ציין כי חוקרי נוגה עדיין לא צריכים לומר נואש – תהייה להם הזדמנות נוספת להגיש הצעות מחקר לתחרות במשימה הבאה של תוכנית אחרת ויוקרתית יותר – תוכנית "האופקים החדשים" – שממנה יצאו המשימות ניו הורייזונס לפלוטו וג'ונו לצדק. משימות אלו זוכות לתקציב גבוהה הרבה יותר ממשימות דיסקברי, אך תדירותן נמוכה יותר. התחרות הנוכחית נמצאת כעת בחיתוליה, כאשר בנובמבר השנה נאס"א צפויה להכריז על הפיינליסטים, ולהודיע על הזוכה המאושר רק ב-2019, עם יעד שיגור של שנת 2024.

בתוך כך, נאס"א הכריזה גם על משימה נוספת ונפרדת שתשוגר בשנת 2020. משימה זו תשוגר במסגרת היחידה למחקר אסטרופיזי של נאס"א, ותקציבה הכולל יעמוד על 188 מיליון דולר. החללית, Imaging X-ray Polarimetry Explorer, תכלול שלוש טלסקופים בתחום קרני X כדי לחקור את הגופים העוצמתיים ביותר המוכרים למדע כיום – חורים שחורים על-מאסיביים, כוכבי ניוטרונים ופולסרים.

להודעה של נאס"א

עוד באתר הידען

7 תגובות ל “הכירו את לוסי וסייקי: משימות החלל החדשות של נאס"א”

  1. יריב

    אליסף וניסים תודה על התשובות,

    ניסים כשאמרתי שהמנועים יפלטו את גזי הפלטה בזווית של 30 מעלות לזה בדיוק התכוונתי. לדעתי הרעיון הכי מעשי הוא לעטוף את האסטרואיד ברשת גדולה ואז להפעיל את מנועי החללית ולאט לאט לגרור אותו הצידה למסלול אחר.

    זה מופיע בסרטון.

  2. ניסים

    יריב
    יש פיתרון פשוט – במקום מנוע אחד תרכיב שני מנועים עם זווית לא גדולה ביניהם. זה ייתן דחף על הרדיאל לאסטרואיד וגזי הפליטה לא יפגעו באסטרואיד.

    אל תשכח שבכל מקרה לגזי הפליטה יש פיזור ובמרחק גדול רק חלק קטן מהגז יפגע באסטרואיד.

  3. אליסף קוסמן

    אתה מדבר כנראה על הצעת המשימה Asteroid Redirect Mission, שיש סיכוי לא מבוטל שלא תהפוך ליותר מהצעה.

    לגבי מה שאתה שואל, אולי סרטון המשימה יעזור, בדקה 2:00 מראים שם את תהליך ההסטה של האסטרואיד:

    https://www.youtube.com/watch?v=3UkEximY6lc

  4. יריב

    תודה, למרות שזה עדיין לא מסתדר לי. כדי להפעיל עליו כוח משיכה היא בטח אמורה להיות במרחק של כמה מטרים ממנו, וזה אומר שהוא תופס כמעט את כל שדה הראייה האחורי שלה. אז גם אם המנועים שלה יפלטו את הגזים בזווית של 30 מעלות מהציר המרכזי עדיין זה יצור כוח דחיפה על האסטרואיד שלדעתי יהיה חזק אפילו יותר מכוח המשיכה ביניהם.

    האם מישהו יודע מה המינוח האנגלי של שיטת הגרירה הזו? אני רוצה לראות את זה מבחינה ויזואלית, חיפשתי ביוטיוב ״Astroid dragging״ ואני לא מוצא שום סרטון.

  5. לורם איפסום

    גזי הפליטה יכולים להשפיע על האסטרואיד רק אם הם מכוונים לכיוונו ופוגעים בו. לא קשה להביא את החללית למיקום ולכיוון הרצוי לה בלי להפנות את גזי הפליטה לעבר האסטרואיד. בנוסף לכך, גם אם גזי הפליטה אכן פוגעים באסטרואיד, יש להניח שפעולתם על האסטרואיד לא תבטל לחלוטין את התועלת שבשינוי וקטור החללית.

  6. יריב

    יש לי שאלה למבינים בעניין, מדברים הרבה על אפשרות של חללית שתטוס ליד אסטרואיד ותפעיל עליו כוח משיכה קטן שאט אט ירחיק אותו ממסלול פגיעה בכדור הארץ, אבל משהו בשיטה הזו לא מובן לי, הרי כמו שהחללית מושכת אליה את האסטרואיד, כך הוא גם מושך אותה אליו, ובסופו של דבר הם יצמדו זה לזה, כדי למנוע זאת החללית תצטרך להפעיל לזמן קצר את מנועיה כדי להתרחק ממנו, אבל אז גזי הפליטה שיצאו מהחללית ידחפו את האסטרואיד לכיוון ההפוך, ויבטלו את כל אפקט המשיכה שהיא הפעילה עליו קודם, לא? אז איך זה מסתדר?

הוספת תגובה

  • (will not be published)