חלליות סרוויאר לירח

תכנית סרוויאר הוקדשה כולה לחקור אתרים מישוריים על־פני הירח, ולבדוק האם נחיתות מאוישות אפשריות בהם. בתכנית זו היו שבעה שיגורים, שתי חלליות נכשלו והשאר הצליחו מעל המשוער.

תכנית סרוויאר ׁSurveyor programׂ הוקדשה כולה לחקור אתרים מישוריים על־פני הירח, ולבדוק האם נחיתות מאוישות אפשריות בהם. בתכנית זו היו שבעה שיגורים, שתי חלליות נכשלו והשאר הצליחו מעל המשוער. פעם ראשונה שנערך מחקר יסודי של אזורים ירחיים מסוימים. יתרונן של חלליות אלה לעומת קודמותיהן שהן אִפשרו לראשונה צילום מהקרקע. הבדיקות הפיזיות והכימיות אִפשרו ללמוד על מבנה פני הירח, החוזק וההרכב שלהם. החלליות היו מצוידות במחפרים מיניאטוריים לבדיקות אלה. בסרוויאר 3 ובסרוויאר 7 חפרו באדמת הירח, שקלו אותה וכרו תעלות. בסרוויאר 3, סרוויאר 6 וסרוויאר 7 בדקו ממה עשויים הקרקע והסלעים של הירח.

בארבעה אתרים מרוחקים זה מזה נמצא שהקרקע והמבנה אחידים. המתכננים של תכנית אפולו הסיקו מכך שהאסטרונאוטים לעתיד לבוא יוכלו לדרוך על קרקע מוצקה. הקרקע הטיפוסית של ה”ימים” עשויה גרגרים דקים ביותר שקוטרם 0.025 מ”מ והם מעורבים עם גרגרים ואבנים גדולים יותר. סרוויאר 6 וסרוויאר 7 הוקפצו מעל הקרקע. היה זה מעין ניסיון הצלה של אסטרונאוטים שאינם יכולים להפעיל את חלליתם בכוחות עצמם.

מבנה החללית
משקל החללית 998 ק”ג והוא קטֵן ל־270 ק”ג לאחר הנחיתה בעקבות ניצולו של רוב מלאי הדלק. כוח הדחף של המנוע הראשי הוא 4,536 ק”ג ומשקל כל אחד ממנועי הניווט 47 ק”ג. גובה החללית 3.05 מטר ולה שלוש רגליים. לכל רגל צמודה כרית נחיתה עשויה מכוורת אלומיניום. החללית היא בצורה של משולש והשלד עשוי אלומיניום. 3,960 תאי שמש סדורים על משטח ומספקים את כל הכוח הדרוש להפעלת הציוד- 89 וואט. מאגר הכוח הראשי הוא מצבר כסף־אבץ בן 14 תאים. המידות של מדף השמש הן 0.75 על 1 מטר. בחללית מצלמת טלוויזיה אחת. במקום לסובב את המצלמה כולה, היא מכוונת כלפי מעלה אל מראה המונעת במנוע חשמלי לפי הנחיות מכדור הארץ וסורקת את סביבתה. טווח המראה הוא 360 מעלות ומוקד המצלמה נע בין 12 מטר לאין סוף בזוויות צילום צרות ורחבות. המשגר הוא אטלס צנטאור.

הנחיתה
הנחיתה מתחילה במרחק 3,200 ק”מ מפני הירח וכ־31 דקות לפני הנגיעה בקרקע. במהלך הנחיתה מתבצעים תמרונים המתוכננים בקפידה ומטרתם להתאים את מנוע הבלימה לקו ירידה. כעבור 28 דקות מד־הגובה חש בירח המתקרב. בגובה 95.75 ק”מ מופעל מנגנון תִזמון אוטומטי המפעיל תחילה את מנועי הניווט הזעירים ולאחר מכן את המנוע הראשי. מהירות החללית באותו זמן היא 9,400 קמ”ש. המנוע הראשי פועל 40 שניות. במרחק 40 ק”מ עד מרחק 10.7 ק”מ מואטת המהירות ל־430 קמ”ש. בגובה 9.5 ק”מ המנוע הראשי דומם אוטומטית ומנועי הניווט מאטים את מהירות הטיסה עד לנחיתה. בגובה 300 מטר המהירות היא 115 קמ”ש ובמרחק שלושה מטרים הם מפסיקים לפעול. מכאן החללית נופלת בחופשיות עד שהיא נוגעת בקרקע תוך כדי קיפוץ קל.

סרוויאר 1

ב־30 במאי 1966 שוגרה סרוויאר 1. 63 שעות ו־36 דקות לאחר השיגור ב־2 ביוני, ובעת ביצוע תיקון זעיר בנתיב הטיסה, נחתה החללית באוקיינוס הסערות, 15 ק”מ מאתר הנחיתה. כריות הנחיתה חדרו לתוך 2.5 ס”מ של קרקע הירח. הצילומים הראשונים הראו שסרוויאר 1 נחתה בתוך מכתש רדוד בקוטרו 100 ק”מ. הנחיתה הייתה על שטח כהה ומסביב בכל הכיוונים משתרע נוף מוזר, זרוע במכתשים קטנים שקוטרם הוא בין סנטימטרים למאות מטרים. גושי סלע מחוספסים ואבני חצץ לאין־ספור זרועים על פני שפות המכתשים והאזורים הסמוכים.

לאחר הנחיתה נבדקו כל המערכות והתברר שהחללית עמדה יפה בהלם הנחיתה. בסיום הבדיקות ביצעה החללית סדרה ראשונה של 14 תצלומים. סך הכול במשך 12.5 ימי פעולתה בוצעו 10,338 תצלומים. ברדת הלילה הירחי ב־16 ביוני הופסקה פעילותה של החללית בתקווה שתצליח לעמוד בקור העז. בלילה זה המצברים היו טעונים ושימשו לחימום המערכות. ב־28 ביוני שודר צו להפעלת המשדר, אך לא הייתה כל תגובה. לאחר כמה ניסיונות ב־6 ביולי תחנת מעקב בקנברה שבאוסטרליה הצליחה לעורר את החללית.

כהכנה לפעילות הצילומים ביום הירחי השני, שודר אות להפעלתה של המצלמה. 24 התצלומים ששודרו ארצה הראו שהמצלמה היא תקינה. תחנת המעקב ביוהנסבורג שבדרום אפריקה איבדה את הקשר עם הנחתת. ב־13 ביולי, ברדת הלילה הירחי השני, הספיקה הנחתת לשדר 812 תצלומים נוספים ונתוני הטלמטריה הראו שהמצבר הולך ומתרוקן. איש לא ציפה שהנחתת תשרוד את הלילה השני. הנחתת הפתיעה כאשר התעוררה באוקטובר ובנובמבר לתקופות קצרות לפי אותות מכדור הארץ. ביומה ה־220 (ימי כדור הארץ), ב־6 בינואר 1967 חודש הקשר אִתה בפעם האחרונה. למרות שהאותות שנקלטו ממנה היו חלשים ביותר היא הספיקה לשדר 12 שעות נוספות והעבירה נתונים חשובים על תנועת הירח. ב־7 בינואר נותק סופית הקשר עם הנחתת.

סך הכול שודרו מהנחתת 11,150 תצלומים מקו האופק של ההרים עד לתצלומי תקריב של המראה שלו. חלק מהתצלומים היו צבעוניים. פני הירח במקום הנחיתה הם אפורים כהים. יומיים לאחר הנחיתה, ב־4 ביוני, הופעלו מנועי הניווט אך שום ענני אבק לא התרוממו. פירושו של דבר הוא שפני הירח מוצקים.

סרוויאר B
ב־20 בספטמבר 1966 שוגרה סרוויאר B. במהלך תמרון לצורך תיקון בנתיב הטיסה לא ניצת אחד ממנועי הניווט. החללית איבדה את מסלולה והחלה מתגלגלת עד שהתרסקה ב־23 בספטמבר על הירח. מקום ההתרסקות היה דרום־מזרח למכתש קופרניקוס. אילו המשימה הייתה מצליחה שם החללית היה סרוויאר 2.

סרוויאר 3

ב־17 באפריל 1967 שוגרה סרוויאר 3. שעה לאחר השיגור פרסה החללית את רגלי הנחיתה והאנטנות שחלק מהן כוון לעבר השמש. חללית זו מילאה את מקומה של סרוויאר 2 ובנוסף לכך חפרה כמה גומות בקרקע. מטרת החפירה הייתה לבדוק אם הקרקע חזקה מספיק לקלוט זעזועים של חללית מאוישת במהלך נחיתה. סרוויאר 3 יכלה לחפור גומות באורך 30 ס”מ ובעומק 45 ס”מ. כמו כן היא יכלה לחפור בור בנפח של 2.2 ממ”ק ולהרים משא במשקל 1 ק”ג.

65 שעות לאחר השיגור נחתה החללית באוקיינוס הסערות. לאחר הנחיתה התעוררו שתי תקלות שכמעט ושיבשו את התכנית כולה. אחד המנועים החשמליים המשיך לפעול לאחר הנחיתה ועלול היה לרוקן את המצברים. המשמעות הייתה שיתוק מוחלט של המצלמות. נוצר גם מחסור בחשמל. היה חשש שהחללית לא תוכל לחפור בקרקע הירח. התקלות תוקנו והחללית מילאה את כל המשימות שהוטלו עליה. התצלומים היו בהירים וברורים. התברר שהחללית נחתה בתוך מכתש. באחד התצלומים נראית גבעה שגובהה 500 מטר ומרחקה ממנה 32 ק”מ. סך הכול שודרו 6,315 תצלומים.
מהחפירות הוסקו שני דברים:
1. ככול שמעמיקים יותר לחפור הקרקע נעשית מוצקה יותר.
2. מקום הנחיתה של סרוויאר 3 מתאים גם לנחיתות מאוישות.

סרוויאר 4
ב־14 ביולי 1967 שוגרה סרוויאר 4 כדי לנחות בסינוס מאדי ב־16 בחודש. החללית צוידה במתקן חפירה קטן, במצלמת טלוויזיה ובמגנט. שתי דקות לפני הנחיתה בגובה 11 ק”מ מקרקע הירח נותק הקשר עם החללית. ההערכה הייתה שמנוע הבלימה התפוצץ בזמן ההצתה. ההתרסקות הייתה בסינוס מאדי.

סרוויאר 5
ב־8 בספטמבר 1967 שוגרה סרוויאר 5 וב־10 בספטמבר נחתה בצד הדרום־מזרחי של ים השלווה. בנתיב הטיסה בוצע תיקון קל. לאחר מכן החלה דליפה של הליום מאחד השסתומים (ההליום יוצר לחץ הדוחס את הדלק לתוך מנוע הבלימה של החללית), התעורר חשש שהמבצע כולו ייכשל. הוחלט להשתמש בתכנית חירום. מנוע הבלימה הופעל בגובה נמוך יותר מפני השטח, ממה שתוכנן, ההפעלה הייתה כאשר החללית הייתה במרחק של עשירית מהתכנית המקורית מקרקע הירח. כך נשאר מספיק דלק למנועי הניווט ולהאט את מהירות הנפילה בחמישה ק”מ. מהירות הנחיתה הייתה קצת יותר משלושה ק”מ וחצי. הודות לשיטה זו הצליחו להנחית את החללית בשלום כאשר היא ניצבת על הקרקע בזווית של 15 מעלות.

מַדי העומס בשלוש רגלי הנחיתה הקפיציות הראו שהנחיתה הייתה רכה למדי והיא יכלה לאפשר את הפעלתן של המצלמות והמערכות הכימיות. 75 דקות לאחר הנחיתה שידרו מצלמות הטלוויזיה תצלומים באיכות טובה מאוד. בתמונה הראשונה נראתה אחת מרגלי החללית כשהיא שלמה ולא נגרם לה נזק. לאחר מכן שודרו תצלומים של אתר הנחיתה. התברר שים השלווה זרוע במכתשים קטנים ובאבנים. באחד התצלומים נראה עצם בהיר בעל צורה כמעט מעגלית. הוא היה מתחת לחללית.

הניסוי הראשון נערך במנוף מיוחד שהוריד לקרקע תיבה מרובעת, פתוחה בחלקה התחתון ומצופה זהב להחזרת אור השמש. בתיבה הייתה כמות קטנה של קיריום 242 (חומר רדיואקטיבי הפולט קרני אלפא). הקרינה כוונה כלפי הקרקע. כאשר הקרינה פגעה בגרעיני האטומים, הקרניים הוחזרו והאנרגיה שלהן נמדדה במוני קרינה מיוחדים בקופסה. גרעיני אטומים מסוימים פלטו פרוטונים כתוצאה מפגיעותיה של קרינת האלפא. הפרוטונים נרשמו והאנרגיה שלהם נמדדה. כל הנתונים שהתקבלו באופן זה נרשמו על גבי סרט שהועבר לחללית ומשם הם שודרו לכדור הארץ.
לפי בדיקה זו נקבע שקרקע הירח מורכבת מ־% 53 – % 63 חמצן, % 15 – % 25 צורן, %10%- % 16 גופרית, קובלט וניקל, % 5 – % 9 אלומיניום, התגלו גם כמויות קטנות של מגנזיום, פחמן ונתרן. ניסוי אחר נועד למדוד את כמות הברזל על פני הירח. שני פסי מתכת באורך שלושה ס”מ חוברו לאחת מרגלי החללית בתחום הקליטה של מצלמת הטלוויזיה. אחד מפסי המתכת היה מגנטי ובתצלומים ניתן היה להבחין כי דבק בו מעט חומר. הפס השני, הבלתי מגנטי, נשאר נקי. על סמך זה הסיקו שכמות הברזל על פני הירח היא קטנה.

ממצאים אלה הביאו למסקנות נוספות. הרכב הירח זהה לזה של כדור הארץ כי הוא היה חלק ממנו אשר ניתק בתקופה קדומה מאוד. המכתשים לא נוצרו מפגיעות מטאוריטים, אלא מלועות של הרי געש שהיו פעילים בתקופה קדומה מאוד. שכיחות היסודות בירח דומה לזו של סלעי בזלת ומאשרת את פעילותם של הרי געש. הרדיואקטיביות על פני הירח נמוכה מאוד. סרוויאר 5 שידרה 18,000 תצלומים.

סרוויאר 6
ב־7 בנובמבר 1967 שוגרה סרוויאר 6 על־ידי המשגר אטלס־צנטאור כשהיא מצוידת במצלמת טלוויזיה ובציוד לבדיקה כימית של הקרקע. 65 שעות לאחר השיגור ב־9 בנובמבר החללית נחתה באזור המפרץ המרכזי – אזור קו המשווה – הזָרוע בסלעים ובמכתשים. החללית החטיאה את המטרה שנקבעה לה בסינוס מאדי בשישה ק”מ וחצי. ב־17 בנובמבר קיבלה החללית הוראה “לקפוץ” ממקומה. שלושה מנועי הניווט הוצתו, הרימו את החללית לגובה שלושה מטרים והעבירו אותה מרחק של 2.4 מטר. טיסה זו נמשכה שש שניות. התצלומים לפני הנחיתה ולאחריה יצרו יחד תמונת תבליט.

צילומה של טביעת הרגל נתן לחוקרים אפשרות לקבוע את מידת הקשיות של הירח ואת עומקה של טביעת הרגל. עומק זה נקבע על בסיס מהירות הנחיתה ומשקלה. כאשר החללית הוחזרה לקרקע התברר שהצבע הבהיר של קרקע הירח מוגבל לשכבה העליונה בלבד. במקום שבו הוסרה השכבה העליונה, הקרקע הייתה כהה יותר. תופעה זו הוסברה בהשפעה של קרינת השמש המרכזת את יוני הברזל התלת־ערכיים האדמדמים לברזל דו־ערכי שצבעו בהיר יותר.

לטיסתה של סרוויאר 6 הייתה חשיבות רבה ביותר. ראשית הופרכה התיאוריה בדבר מציאותה של שכבת אבק עמוקה ביותר על פני הירח. שנית התברר שאפשר להפעיל חלליות מכדור הארץ ללא מגע יד אדם. סרוויאר 6 שידרה ארצה 30,027 תצלומים באיכות מצוינת.

סרוויאר 7
ב־7 בינואר 1968 שוגרה סרוויאר 7 על־ידי המשגר אטלס־צנטאור וכעבור 66.5 שעות נחתה במקום הנמצא 40 ק”מ מצפון למכתש טיכו, אזור סלעי ובו מכתשים קטנים וגדולים. זווית הנחיתה 5 מעלות. החללית החטיאה את אתר הנחיתה בשני ק”מ וחצי. המטרה הייתה לחקור מקום הנמצא בשוליים של מכתש טיכו. אזור זה אינו מתאים לנחיתות מאוישות אך יש בו עניין מדעי רב ביותר מבחינה גאולוגית.
בחללית כמה מכשירים והם:

1. מתקן בעל זרוע שבקצה שלה מחפר לחפירה בקרקע ולנטילת דוגמאות קרקע ואבנים.
2. על גבי מתקן זה מוצבת קופסה ובתוכה מעבדה לאנליזה והיא מפציצה את הקרקע בחלקיקי אלפא.
3. מצלמת טלוויזיה.
4. מגנטים לבדיקתה של תכולת הברזל על פני הירח.

מיד לאחר הנחיתה שודרו ארצה תמונות מפני השטח. בתחילה נראו רגלי החללית. התברר שהן לא נפגעו במהלך הנחיתה. סמוך לחללית נמצאו אבנים רבות שאחת מהן, הסמוכה לחללית, קוטרה 30 ס”מ. במקרה ואחת מרגלי החללית הייתה פוגעת בה, החללית הייתה נפגעת ומתהפכת. לאחר מכן הופנתה המצלמה לאופק וצילמה תמונות רבות מנוף הירח. בסך הכול שודרו לכדור הארץ 21,000 תצלומים.

נערכו מספר בדיקות של פני הירח ומספר “הקפצות” של החללית. בנקודה אחת הזרוע של החללית נלחצה וחדרה לעומק של חמישה ס”מ ובנקודה אחרת לא הצליחה אפילו לשרוט את פני הקרקע, למרות הלחץ הרב שהופעל עליה. התצלומים הראו שמקום הנחיתה עשיר בסלעים קשים. באחד משלבי פעולה אלה קרתה תקלה שעלולה הייתה לחבל בניסויים. המעבדה הוצאה מתוך החללית והחלה לרדת באמצעות כבל ניילון. שיבוש בפעולת ההורדה השאיר את הקופסה תלויה על הכבל בגובה של מטר מעל הקרקע. להמשך פעולתה התקינה של החללית, הופעלה הזרוע המכנית. זרוע זו טלטלה את המעבדה והפעילה עליה לחץ כלפי מטה. פעולה זו נמשכה שלושה ימים עד שהמעבדה הצליחה לרדת בשלום אל פני הקרקע. משהגיעה המעבדה למקומה החדש, היא החלה לפעול כמתוכנן.

ב-20 בינואר קלטה החללית קרני לייזר ששודרו אליה ממצפה הכוכבים קיט פיק שבאריזונה ומקייבל מאונטיין שבקליפורניה.