סיקור מקיף

גוס – משימה לחקר כוח המשיכה של כדור בארץ

סוכנות החלל האירופאית מתכננת את שיגור החללית שתמפה את כוח המשיכה של כדור הארץ ותעזור להבין את תהליכים מהשכבות הפנימיות של כדור הארת משפיעים על השכבות העליונות

GOCE. (איור: סוכנות החלל האירופאית)
GOCE. (איור: סוכנות החלל האירופאית)

משימת גוס (GOCE) של סוכנות החלל האירופאית, שתשוגר בספטמבר 2008, תחקור את כוח המשיכה של כדור-הארץ ואת מחזור האוקיינוסים. המשימה תגדיל את הבנתנו בעשרות מונים, ותחקור לעומק את אחד הכוחות המשמעותיים ביותר של הכוכב שלנו – המשיכה.

גוס מצויד בכלים מתקדמים שמטרתם למפות מהחלל את "אזורי המשיכה" של כדור בארץ וליצור את המפה המפורטת ביותר שנוצרה אי פעם. כמשימה המתקדמת ביותר בתחומה ששוגרה אי פעם לחלל, הנתונים של גוס ישרתו מגוון רחב של תחומים החל מאוקינוגרפיה, פיסיקה, גאודזיה, חקר מזג-אוויר, חקר שינויי האקלים ותחומים רבים נוספים.

למרות שמקובל לחשוב כי כוח המשיכה הוא ערך קבוע, אין הדבר כך והוא משתנה ממקום למקום. השינויים נובעים ממספר רב של גורמים כגון סיבוב כדור-הארץ, מיקום הרים ואוקיינוסים ושינויים בצפיפות האטמוספירה באזורים שונים בכדור-הארץ. המשימה תחקור את השפעת הכוחות ובשלב מאוחר יותר יהיה ניתן להבין את כוחות מהשכבות הפנימיות של כדור-הארץ משפיעים על השכבות העליונות.

מודל ויזואלי שיתקבל מגוס. (איור: סוכנות החלל האירופאית)
מודל ויזואלי שיתקבל מגוס. (איור: סוכנות החלל האירופאית)

משימת גוס תמפה את השינויים הללו לכל אורך חייה, כ-20 חודשים, ותיצור מודל ויזואלי. המודל ישלים מידע ואולי אף יסביר תופעות שונות כגון מחזור האוקיינוסים ועליית גובה פני הים, שתי תופעות נגזרות מהתחממות כדור-הארץ.

היות והאות הכבידתי חזק יותר קרוב לכדור-הארץ, האנטנה של גוס באורך 5 מטרים, תוכננה לקרוא מידע דרך שכבות של האטמוספירה, בגובה 250 ק"מ מעל פני הים. זו המשימה הראשונה במסלול נמוך שתוכננה על פי קונספט הגרדיומטריה (gradiometry) – מדידה של הפרשי תאוצה במרחקים קבועים למדידת צפיפות של מסה.

גוס מצוייד בשלושה זוגות מדדי-תאוצה אולטרה-רגישים אשר מאורגנים בשלוש מימדים ומגיבים לשינויים מזעריים ב"גוררת המשיכה" של כדור-הארץ ככל שנעים לאורך המסלול סביב כדור-הארץ. בגלל המיקומים השונים שלהם, הם חווים תאוצה כבידתית שונה במקצת. וכך מאפשרים שלושת הצירים של הגרדיומטריה מדידה סימולטנית של שישה מרכיבים עצמאיים אך משלימים של כוח הכבידה. גרדיומטריה היא הלב של הלוויין וכדי למדוד כבידה אסור שיהיו חלקים נעים, כפועל יוצא כל החללית היא למעשה מכשיר מדידה רגיש במיוחד, ומכאן נובעת החשיבות של המשימה.

לגוס מספר מטרות בינהן מיפוי השדה הכבידתי של כדור-הארץ, מדידת שינויים במשיכה ברמת דיוק של 1-2 סנטימטרים והשגת רזולוציה מרחבית טובה יותר מ-100 ק"מ.

להודעה של סוכנות החלל האירופאית

16 תגובות

  1. לא יודע מי זה EURA אבל אנחנו עדין רחוקים מאד להבין הכל אודות כוח הכובד.

    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  2. יהודה, התגובה האחרונה שלך מפריעה לי ונראה לי שהיא לא במקומה.
    ההסבר של מיכאל הוא נכון. כל המרחקים שהיינו מודדים הם ממרכז כדור הארץ(מרכז הכובד לצורך העניין) והסיבה היא שהאי אחידות המובהקת של פני השטח בקושי משפיעים על מיקום המרכז. ובכל מקרה היינו מודדים רק את הפרש המרחקים.
    ושינוי מרחק החללית מאותה נקודת מרכז זה בדיוק הדבר שהיה מאפשר למדוד את השינוי בכוח המשיכה, וזאת כיוון שכדור הארץ הוא לא אחיד ולכן יש שינוי בכוח המשיכה. וזה בדיוק מה שמודדים. ולכן הטענה שלך של חוסר אחידות בכדור הארץ היא הנחה סמויה וברורה בתגובה של מיכאל לאב נר.

  3. זה נכון.
    פשוט לא רציתי לסבך את הדברים (וההסבר הנ"ל אינו מגדיר שום דבר שניתן לחשב מבלי להכיר את כל הפרודות בשעה שהחישוב שתיארתי נותן קירוב טוב מאד כשמדובר במסלול שמרחקו כ 250 ק"מ מפני הקרקע) כי מה שחשוב זה שמדידת המרחק מפני הקרקע אינה רלבנטית.

  4. כוח המשיכה הוא על פי מרכז הכובד רק בגופים כדוריים אחידים. בכל גוף אחר זה לא חייב להיות כך. הכלל הקובע הוא שכל פרודה ופרודה מפעילה גרביטציה הפרופורציונית הפוך לרבוע המרחק מימנה.
    לדוגמא, אם אנו רוצים לדעת מה כוח הגרביטציה שמפעיל עלינו מוט ששני קצותיו נמצאים על קו ישר מאיתנו והלאה, אזי החלק הקרוב אלינו מפעיל כוח משיכה גדול יותר מאשר החלק הרחוק מאיתנו לכן בס"ה רבוע המרחק יהיה למרחק הקרוב אלינו מאשר מרכז הכובד של המוט.
    הבינותם?
    אם לא אז לא חשוב.
    סתם כך
    סבדרמיש יהודה

  5. א. בן נר:
    פני הארץ אינם חלקים.
    יש הרים ועמקים שמשפיעים על המרחק הרבה יותר מכל דבר אחר.
    חוץ מזה, המרחק שעל פיו נקבע כח המשיכה הוא המרחק ממרכז הכובד ולא המרחק מפני השטח.

  6. לא כתוב בכתבה אך נראה לי כי ניתן להעזר גם במדידה המבוססת על מדידת מרחק מדוייקת, יתכן ע"י קרן לייזר, בין החללית ובין כדה"א. הרעיון הוא שהמרחק משתנה עם השינויים בכח המשיכה. וכך ע"י מדידת השינויים הקטנים (2-1 ס"מ) במרחק, ניתן לחשב את השינויים בכח המשיכה.

  7. בגוף קשיח רק מרכז הכובד נמצא בנפילה חפשית. כל שאר הנקודות בגוף חוות גרביטציה וכוחות מדומים פרי ההתמדה.
    בעיקרון – זו בדיוק הסיבה לכך שיש גיאות ושפל על פני כדור הארץ שנופל חפשית סביב השמש.
    מן ההבדלים בין הכוחות בנקודות השונות ניתן לחשב את הגרביטציה

  8. מסכים.
    "האנטנה של גוס באורך 5 מטרים" – מה הקשר, הרי כתוב שזה מבוסס על מדי תאוצה.

  9. נקודה טובה.
    כשנמצאים בנפילה חופשית, אי אפשר להרגיש משיכה.
    אני לא מבין איך החללית יכולה להרגיש את התאוצה שפועלת עליה.

  10. האם לא היה ניתן להשיג דיוק גבוה יותר באמצעות מדידה של השינויים בגובה החללית עצמה שנמצאת בנפילה חופשית כל הזמן?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן