בסוכנות החלל האירופית מכתירים את התמרונים למפגש בהצלחה; ראשוניות נוספת תושג בנובמבר כאשר נחתת שתשוגר מתוך רוזטה תנחת על גלעין השביט
לאחר מסע בן עשור במרדף אחר יעדה, הפכה היום החללית רוזטה של סוכנות החלל האירופית לחללית הראשונה שהחלה להקיף שביט ופתחה בכך פרק חדש בחקר מערכת השמש.
החללית רוזטה והשביט P67 צ’וריומוב-גארדימנקו נמצאים במרחק 405 מיליון ק”מ מכדור הארץ, בערך מחצית הדרך בין מסלולי מאדים וצדק, כשהם נעים במהירות לעבר מערכת השמש הפנימית במהירות של כ-55 אלף קמ”ש.
השביט נמצא במסלול הקפה בן שש וחצי שנים המביא אותו מאחורי צדק לנקודה בין מסלולי מאדים וכדור הארץ בקרבה הגדולה ביותר שלו לשמש. רוזטה תלווה אותו במשך כשנה כשהם חגים סביב השמש וחוזרים שוב לעבר צדק.
שביטים נחשבים לאבני הבניה של מערכת השמש ויתכן שהם שימשו ‘לזרוע’ את כדור הארץ במים ואולי גם במרכיבים הדרושים לחיים. ואולם שאלות בסיסיות רבות אודות השביטים עדיין פתוחות והמדענים מקווים שבאמצעות מחקר מקיף מקרוב, רוזטה תוכל לפתור את הסודות הללו בין מהמסלול ובין בסיוע הנחתת פיליי שנמצאת עדיין בתוך רוזטה ותנחת על השביט בנובמבר.
המסע לשביט לא היה במסלול ישיר. מאז שיגורה ב-2004 נאלצה החללית להעזר שלוש פעמים בכבידת כדור הארץ ופעם אחת בזו של מאדים כדי לסייע לה להכנס למסלול מפגש עם השביט. מסלול מורכב זה גם איפשר לרוזטה לחלוף ליד האסטרואידים שטיינס ולוטטיה ולצלם מראות חסרי תקדים ונתונים מדעיים חשובים על שני עצמים אלו.
“אחרי עשר שנים, חמישה חודשים וארבעה ימים של מסע לעבר יעדה, כשהיא הקיפה את השמש חמש פעמים וגמעה 6.4 מיליארד קילומטרים אנו שמחים להודיע שאנו סוף סוף שם” אמר מנכ”ל סוכנות החלל האירופית ז’אן-ז’אק דורדין.
“רוזטה האירופית עשתה הסטוריה בהיותה החללית הראשונה להפגש עם שביט, אבן דרך חשובה בחיפוש שלנו אחר מקורותינו. התגליות יכולות להתחיל”.
היום התבצעה האחרונה בסדרה של עשר הצתות ותמרונים שהחלו במאי השנה כדי להתאים את מהירותה וכיוונה של רוזטה בהדרגה כדי להתאים לאלו של השביט. אם אחד התמרונים הללו היה נכשל המשימה היתה אובדת, והחללית היתה פשוט חולפת ליד השביט.
השביט P67 צ’וריומוב-גארדימנקו החל לחשוף את אישיותו בעוד רוזטה מתקרבת אליו. תמונות שצולמו במצלמת אוסיריס בין אפריל לתחילת יוני הראו כי פעילותו מראה שונות. הילת השביט – מעטפה מתפשטת של גז ואבק – הפכה בהירה ולאחר מכן כהתה שוב במהלך שישה שבועות אלה. באותו זמן, המדידות הראשונות ממכשיר המיקרוגל על החללית רוזטה, MIRO, מעלות השערה לפיהן השביט פולט אדי מים לחלל בקצב של 300 מיליליטר בשניה. ספקטרומטר האור הנראה והאיפנרה אדום VIRIS מדד את הטמפרטורה הממוצעת על פני השביט וגילה כי היא בסביבות מינוס 70 מעלות צלזיוס, דבר המעיד על פני שטח קרים ומאובקים ולא נקיים ומלאי קרח.
לאחר מכן תמונות מדהימות שצולמו ממרחק של כ-12 אלף ק”מ מתחילות לחשוף כי הגלעין מורכב משני חלקים גדולים המחוברים במעין צוואר, דבר הנותן לו מראה של ברווז גומי. תמונות עוקבות הראו יותר ויותר פרטים, האחרונה שבהם, התמונה ברזולוציה הגבוהה ביותר שהורדה ממחשב החללית היום (ראו תמונה בראשית הכתבה).
“המראה הברור הראשון של השביט מספק לנו הרבה חומר למחשבה” אומר מאט טיילור, מדען בפרויקט רוזטה של סוכנות החלל האירופית.
“האם מבנה כפול זה נובע מכך שהגלעין בנוי משני שביטים שהתאחדו בהסטוריה של מערכת השמש, או שזהו שביט אחד שנשחק דרמטית והפך אסימטרי לאורך הזמן? לפי התכון רוזטה נמצאתבמקום הטוב ביותר לחקור העצם הייחודי.”
כעת נמצאת החללית במרחק של 100 ק”מ מפני השטח של גלעין השביט, אך היא תתקרב עוד במהלך ששת השבועות הבאים. היא תעשה פעמיים מסלול משולש מלפני השביט, תחילה למרחק של 100 קילומטרים ולאחר מכן היא תרד למרחק של 50 קילומטרים. בשלב זה יותר ויותר מכשירים יוכלו לספק נתונים מדעיים מפורטים על השביט, ויסרקו את פני השטח אחר אתר הנחיתה הטוב ביותר עבור פיליי.
בסופו של דבר תתקרב רוזט הלמסלול כמעט מעגלי בגובה 30 קילומטר, ובתלות בפעילות השביט אולי אפילו קרוב יותר. “אנו ניצבים בפני אתגר ללמוד על הסביבה הבלתי מוכרת של השביט, להתחיל להקיף ובסופו של דבר לנחות” אומר סילביאן לודואה, מנהל התפעול של רוזטה.
בסוף אוגוסט ייבחרו חמשת אתרי הנחיתה הטובים ביותר, ובאמצע ספטמבר ייבחר מתוכם האתר המועדף. לוח הזמנים הסוי לסדרת האירועים – כרגע מדובר על שחרור פיליי ב-11 בנובמבר – יאושר באמצע אוקטובר.
“במהלך החודשים הקרובים בנוסף לאפיון גלעין השביט וקביעת הכללים להמשך המשימה, נחל בהכנות האחרונות לנקודת ציון הסטורית חדשה בתוכנית החלל -נחחיתה על שביט” אמר מאט.
“לאחר הנחיתה תמשיך רוזטה ללוות את השביט עד לנקודה הקרובה ביותר לשמש באוגוסט 2015 ומעבר לה, כשהיא תצפה בהתנהגותו ממרחק קצר כדי לספק לנו תובנה ייחודית וחוויה בזמן אמת כיצד השביט משתנה כשהוא נע סביב השמש.”
20 תגובות
לגור אריה
עלית על נקודה נכונה אבל מסקנותיך שזה בלוף הן בגלל חוסר ידע על תיכנון המסלול של חללית רוזטה.
אילו רוזטה הייתה נעה במהירויות המקובלות של חלליות במערכת השמש מהירותה הייתה גדולה מכדי להילכד בשדה הגרביטציה של השביט צ’רמוייב. ואכן לו שולחה רוזטה במישרין לצ’רמוייב היא לא הייתה נלכדת בשדה הגרביטציה של השביט. כדי החללית תילכד בשדה הגרביטציה של השביט היה צריך לגרום להאטה דרסטית של התנועה שלה. היו שתי אופציות חילופיות להאטה: (1) להוסיף לה כמות גדולה של דלק כדי לבצע בלימה, (2) להאיט את תנועתה תוך שימוש מתוחכם בכוח המשיכה של גרמי שמיים גדולים.
האופציה השניה נקראת “מקפצה גרביטציונית” gravitational slingshot או שמות דומים.
המיגרעת העיקרית של תמרוני מקפצה גרביטציונית היא שהם דורשים זמן ממושך מאוד בדרך כלל. זו הסיבה לכך שזמן המסע של רוזטה נמשך 10 שנים בערך במקום שימשך חצי שנה (חצי שנה אילו בלמו את החללית ללא מקפצות גרביטציוניות).
לגור אריה
עלית על נקודה נכונה אבל מסקנותיך שזה בלוף הן בגלל חוסר ידע על תיכנון המסלול של חללית רוזטה.
אילו רוזטה הייתה נעה במהירויות המקובלות של חלליות במערכת השמש מהירותה הייתה גדולה מכדי להילכד בשדה הגרביטציה של השביט צ’רמוייב. ואכן לו שולחה רוזטה במישרין לצ’רמוייב היא לא הייתה נלכדת בשדה הגרביטציה של השביט. כדי החללית תילכד בשדה הגרביטציה של השביט היה צריך לגרום להאטה דרסטית של התנועה שלה. היו שתי אופציות חילופיות להאטה: (1) להוסיף לה כמות גדולה של דלק כדי לבצע בלימה, (2) להאיט את תנועתה תוך שימוש מתוחכם בכוח המשיכה של גרמי שמיים גדולים.
האופציה השניה נקראת “מקפצה גרביטציונית” gravitational slingshot או שמות דומים.
המיגרעת העיקרית של תמרוני מקפצה גרביטציונית היא שהם דורשים זמן ממושך מאוד בדרך כלל. זו הסיבה לכך שזמן המסע של רוזטה נמשך 10 שנים בערך במקום שימשך חצי שנה (חצי שנה אילו בלמו את החללית ללא מקפצות גרביטציוניות).
השלמה להסבר המפורט של מיקי ותשובה מבוססת לגור אריה.
מהירות הבריחה היא עניין אחד ומהירות מסלולית היא עניין אחר שתלוי ברדיוס ההקפה. כשמסת החללית זניחה ביחס למסת השביט (וזה המצב כאן), המהירות במסלול מעגלי תהיה (Vo=SQRT(G*M/R כאשר G-הקבוע הגרביטציוני העולמי, M-מסת השביט ו-R מרחק הלווין ממרכזו. במקרה שלנו, המהירות של רוזטה במרחק 30 ק”מ ממרכז השביט תהיה 8.36 ס”מ\שניה בלבד והיא תשלים הקפה מלאה סביב השביט במשך 26.1 ימים. אמנם זו מהירות נמוכה מאוד אך ניתן לבקר אותה ולבצע תיקונים כשצריך. יצוין עם זאת, שזו מהירות הלווין סביב השביט כאשר השביט עם הלווין שלו נעים במהירות עצומה במסלול סביב השמש.
מקווה שכעת הכל ברור.
לגור אריה,
אתה צודק שיש כאן לכאורה קושי לבצע הקפה סביב השביט הזה, אך זה עדיין אפשרי תחת תנאים ואילוצים מסויימים.
אני אנסה להסביר בקצרה תוך התחשבות בנתונים שאספתי עכשיו באינטרנט כדי לתת תשובה
קצת מדוייקת יותר וגם קצת מספקת יותר ( לפחות ממה שקראתי כאן בתגובות):
1. מפני שביט זה יש מהירות בריחה של 0.46 מ’ לשנייה. כלומר אם המהירות האנכית של גוף מסויים,
נאמר גרדיאנט לשדה הכבידה, לפני הקרקע של השביט גדולה ממהירות זו, אזי הגוף יכול לברוח למעשה
מכח המשיכה של השביט. רק כדי לתת פרופורציה, מהירות הבריחה מכדור הארץ היא 11,186 מ’ לשנייה,
מפני הירח 2,400 מ’ לשנייה ומפלוטו זה 1,200 מ’ לשנייה.
2. מכיוון שכוח המשיכה הוא כוח יחסי בין מסות הגופים ופרופורציוני בהופכי למרחק בינהם, כוח המשיכה ש”מרגישה”
החללית יחסית לגופים אחרים בחלל, כמו השמש ושאר הפלנטות במע’ השמש, היא זניחה. לכן, כרגע
יחסי הכוחות (תרתי משמע) בסוגייה זו, זה אך ורק בין החללית לשביט לצורך העיניין. כמובן, שבסימולציות
אמיתיות שבהן דרושה יכולת דיוק מאוד גבוה, מחשיבים את הכול עד כמה שאפשר.
3. אם מהירות החללית שבכיוון ווקטור הגרדיאנט של שדה הכבידה של השביט הוא שווה למהירות
הבריחה 0.46 מ’ לשנייה, אזי החללית היא למעשה תהפוך ללווין של השביט. אם מהירות זו קטנה יותר
אזי החללית תלכד בכוח המשיכה של השביט ואם היא גדולה יותר ממהירות זו אזי החללית תגבר על כוח המשיכה
של השביט ולמעשה “תברח” ממנו.
4. אמנם מאוד קשה להגיע לדיוק כזה ולשמור על מהירות כזו אבל זה עדיין אפשרי ע”י שימוש בחיישנים מאוד מדוייקים שקיימים בזמננו,
שלמעשה כל הזמן מודדים את המרחק מפני הקרקע בדיוק מאוד גבוה וכך ניתן להעריך אם מתקרבים או מתרחקים
מהשביט. למעשה כל תיקון כזה שנעשה ע”י הפעלת מבערים מבזבז אנרגיה ולכן ככל שהדיוק במדידה גבוה יותר
וגם הדיוק בתמרונים גבוה יותר, כך למעשה יהיה פחות “בזבוז” אנרגיה לחללית.
5. אבל הבעיה האמיתית בכל הסיפור הזה, זה שלא מדובר בשביט שהוא בעל גוף כדורי, ולכן גם שדה הכבידה כאן הוא
לא כדורי. מכאן נובע שקשה לנווט את החללית בצורה לווינית סביבו, כך שכיוון תנועתה תהיה אנכית לכיוון ווקטור
הגרדיאנט של השדה הכבידתי של השביט. כדי להתגבר על הבעיה הזאת צריך למעשה להקטין הסטייה ככל הניתן,
והשיטה האינטיאוטיבית זה בעצם ע”י התקרבות לפני הקרקע של השביט ככל הניתן. כך למעשה, עקמומיות השדה תהיה זניחה,
דהיינו sinx = x והמבין יבין.
מקווה שעזרתי 🙂
א. בן נר
תיקון קטן אך חשוב. המשקל יורד לאורך זמן בגלל שימוש בדלק לביצוע תיקוני מסלול בין שמדובר בתיקוני מסלול בין שנעשה שימוש במנוע הראשי ובין שנעשה שימוש במנועי הניווט. אם זיכרוני אינו מטעה אותי, בכל זאת עבר זמן רב מאז חבשתי את כיסאות האקדמיה ( נולדתי בשנת 156 לפנה”ס). נעשה כאן שימוש בחשבון דיפרנציאלי ואינטגרלי.
לגור אריה
טענתך שגויה אם כי היא נובעת מאינטואיציה פיסיקאלית אמיתית
אמנם נכון כי כוח הכובד של השביט הוא קטן ביחס לפלנטות סובבות שמש
כגון כדה”א מאדים ואפילו הירח, ברם אולם הוא גדול מ-0 .
לכן, אם כח המשיכה הכובדי הוא קטן, יש לדרוש כי גם הכח המתנגד לו,
הכח הצנטרפוגלי הנובע מסיבוב הרוזטה סביב השביט, יהיה קטן ושווה פחות
או יותר בגודלו (אך הפוך בכיוונו) לכח המשיכה הכבדי. זאת פיסיקה של כתה י’
אם זיכרוני אינו מטעני.
דרישה זו מכתיבה כי, הרוזטה תהיה קלה ככל האפשר במשקלה, ובהינתן
משקלה (הכימעט קבוע), אזי תהיה מהירות סיבובה סביב השביט, איטית ביחס
למהירות שהיתה נדרשת להסתובב לו הקיפה גרמי שמיים כבדים יותר.
ובכן, יתכן כי בסוכנות החלל האירופית יש מי שיודע לחשב זאת.
עובדה- הרוזטה נמצאת שם.
ניסים
“השתדל” זה בזמן עבר, “תשתדל” זה בזמן עתיד. באשר למילה “למה” . בכוונה שאתה מתייחס אליה, אם מנקדים את המילה אזי מתחת לאות “ל : צריך להיות צירה. בכוונה שאני מתייחס אליה מתחת ל”ל” צריך להיות קמץ ואז לא בהכרח צריך לשים סימן שאלה, באשר למילה “ספריים” אתה צודק אפשר ואפילו רצוי לכתוב “כדוריים”. חוץ מזה אם אתה רוצה לשמוע מה שהוא יפה ,זה לא באסטרונומיה אני מצרף קישור
https://www.youtube.com/watch?v=CH4_zH9-vfI
רמז אני לא יודע רוסית, אולי אתה כן יודע
חיים
בנוסף – “למה לא להאמין לסוכנות החלל האירופית.” – חסרה סימני שאלה, ואני גם חושב שיותר נכון להשתדל ב”מדוע”…. (למה – לאיזו מטרה? מדוע – מפני מה?).
ו”ספריים” – בטח התכוונת “כדוריים”, לא?
רק – אל תיקח אותי ברצינות, עברית זו לא התחום החזק שלי…
חיים
אם כבר רוצים לדייק – צריך להגיד “השתדל” ולא “תשתדל”….
חיים,
זו הייתה בדיחה, ברור שהאמין ל”סוכנות החלל האירופית” ולא לגור האריות החביב שלנו כאן
MouthHole
למה לא להאמין לסוכנות החלל האירופית. הם עשו דברים מוצלחים בחקר מערכת השמש. כמו הכנסת חלליות למסלול סביב המאדים ונוגה וחללית ההויגנס שנחתה על טיטן. באשר לאסטרואידים חללית ה – NEAR האמריקאית הוכנסה למסלול סביב האסטרואיד ארוס שקוטרו 33 ק”מ. חללית המרס האקספרס האירופית שהוכנסה למסלול סביב המאדים, במהלך הקפותיה סביב המאדים תמרנו אותה כך שהיא חלפה במרחק 96 ק”מ מפובוס, גוף שאורכו 26 ק”מ. לגבי גופים זעירים כדוגמת אסטרואידים קשה לדבר במונחים של קוטר מכיון שאינם גופים ספריים.
חיים, אני מתנצל, אני במקצוע שלי דיסלקט.
בכל מקרה, אם זה של סוכנות החלל האירופית, אז אני לא מאמין להם וישר הולך לעשות את המתמטיקה 🙂
נ.ב.
תודה על התיקונים (כאן אין ציניות).
MouthHole
ראשית כותבים מוטרד ולא מותרד. שנית החללית נבנתה בגרמניה במסגרת של סוכנות החלל האירופית. נא לדייק בפרטים. תשתדל בפעם הבאה לכתוב בלי שגיאות כתיב. במקצוע שלי אני עורך לשוני.
ניסים, אני מניח שהוא סתם, אבל איכשהו, בהרגשה האינטואיטיבית, מה שהוא אומר מרגיש נכון. כמובן שאני לא מאמין שגור צודק, כי אחרת לא היו מצליחים לעשות את זה. אך זה ‘נשמע’ הגיוני משהו 🙂
אבל אני לא מותרד, ואני מתעצל לחשב (משמע – לא מספיק חשוב לי לבדוק), אני מאמין לנס”א הפעם 🙂
גור אריה
עשית את החישובים או שאתה סתם שולף?
איך אפשר להקיף שביט? המאסה שלו כל כך קטנה שאין לו כוח משיכה או שיש כוח מאד מאד קטן.
ללויין חללית יש מהירות עצומה ואי אפשר להסיט אותה לסיבוב מעגלי. משהו כאן בלוף.
לשלוח גשושית שתתרסק גם קשה כי עלול לפספס את השביט.
בכל זאת תודה על המידע.