המטרה: לתת להאבל יכולת ראייה חדשה של היקום

משימת השירות המורכבת ביותר עד היום בטלסקופ החלל האבל יוצאת לדרך

תמרה טראובמן

אם הכל יתנהל כמתוכנן, היום, סמוך לשעה שתיים בצהריים שעון ישראל, ימריאו אסטרונאוטים על גבי מעבורת החלל קולומביה במסע אל טלסקופ החלל האבל החג סביב כדור הארץ. משימתם אינה פשוטה וכרוכה באתגרים טכניים, אך אם תצליח יוענק להאבל מבט רחב וחד יותר של היקום.

“זו משימת השירות המאתגרת ביותר מבחינה טכנית שביצענו עד כה”, אמרה אתמול ד”ר אן קיניי, מנהלת חטיבת האסטרונומיה והפיסיקה של נאס”א בראיון לסי-אן-אן. במהלך המשימה יכבו האסטרונאוטים את הטלסקופ, לראשונה מאז הוצב בחלל, כדי להתקין יחידת בקרת כוח חדשה. הם גם יתקינו מצלמה חדשה, יתקנו את המצלמה הקיימת שהפסיקה לעבוד ויחליפו את הלוחות הסולריים ואת הג'יירוסקופ האחראי על צידוד וייצוב הטלסקופ. המשימה שתימשך 12 ימים כוללת חמש “הליכות חלל”, כולן מורכבות ובעלות חשיבות רבה ביותר. את הליכות החלל הללו יבצעו ארבעה אסטרונאוטים, שאומנו למשימה זו במשך כשנתיים.

הטלסקופ האבל שוגר לחלל באפריל ,1990 ונהפך מאז לאחד הכלים החשובים ביותר באסטרונומיה המודרנית. נאס”א וסוכנות החלל האירופית, המתחזקות את הטלסקופ, שיגרו עד היום שלוש משימות שירות לביצוע תיקונים ושדרוגים בטלסקופ (המפורסמת שבהן היתה משימת השירות הראשונה ב-,1993 שבמהלכה הותקנו עדשות שתיקנו פגם מביך שהתגלה במראה הראשית של הטלסקופ וגרם לקבלת תמונות מטושטשות). האבל תוכנן במקור לעבוד במשך עשרים שנה. משימת השירות הנוכחית היא המשימה הלפני אחרונה. המשימה הבאה נקבעה לשנת .2004

המכשיר המדעי החדש שיותקן בהאבל מכונה “מצלמה מתקדמת לסקרים” (ACS). “המצלמה הזאת מגדילה את יכולת הצילום של האבל מבחינת רוחב השטח המצולם בערך פי שניים, והיא מתאפיינת ברגישות הגדולה בערך פי חמש מזו הנוכחית”, אמר השבוע פרופ' מריו ליביו בראיון טלפוני ממשרדו שבמכון למדע טלסקופ החלל בבולטימור ארה”ב. לדבריו, דרגת הרגישות והיעילות המשופרת תאפשר להאבל לראות עצמים ופרטים שלא היה אפשר להבחין בהם קודם. בנאס”א מנסים להמחיש את יכולת הראייה החדשה של האבל באמצעות הדוגמה הבאה: אם המצלמה היתה מוצבת בוואשינגטון, היא היתה מסוגלת להבחין בין שתי גחליליות הניצבות בטוקיו, במרחק של שני מטרים זו מזו, במקום לראותן כמקור אור אחד.

לפני כמה שנים צילם טלסקופ החלל תצלום שכונה “השדה העמוק של האבל”. הוא חשף שלל גלקסיות רחוקות וממצאים נוספים שהובילו את הקוסמולוגים לשקול מחדש כמה מהתיאוריות שלהם על התפתחות הגלקסיות. כדי לצלם את “השדה העמוק”, אומר פרופ' ליביו, נעשו תצפיות במשך כעשרה ימים. המצלמה החדשה, לעומת זאת, תאפשר לסקור שטח שמים הגדול פי שניים, בתוך כשלושה ימים. “לאחר שנה-שנתיים בחלל, המצלמה הזאת תאתר יותר גלקסיות וכוכבים חיוורים מאשר כל המכשירים הקודמים של האבל יחדיו”, אמר פרופ' הולנד פורד, אסטרונום מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס וראש הצוות שבנה את המצלמה, בהודעה רשמית שפירסם המכון למדעי טלסקופ החלל.

לדברי עמיאל שטרנברג, פרופסור לאסטרופיסיקה מאוניברסיטת תל אביב, המצלמה החדשה תאפשר מחקר במגוון רחב מאוד של נושאים, כולל התפתחות הגלקסיות והקווזרים, שהן אבוקות אור אדירות המקבלות את האנרגיה שלהן מחורים שחורים עצומים. לדבריו, קוסמולוגים מקווים גם לאסוף רמזים חדשים אודות שני מרכזים היסטוריים וקריטיים להתפתחות היקום: החומר האפל והאנרגיה האפלה. החומר האפל הוא בלתי נראה ועדיין לא ברור ממה הוא עשוי, אך מדענים סבורים כי הוא מהווה לפחות %80 מהחומר ביקום. על האנרגיה האפלה ידוע עוד פחות. קיומה הוכח למעשה רק בשנים האחרונות והיא כנראה גורמת להאצת קצב התפשטות היקום.

המצלמה מצוידת גם בערוץ הרגיש רק לקרינה אולטרה-סגולה. “בין השאר, הוא ישמש לחקור מזג האוויר בכוכבי לכת במערכת השמש שלנו”, אומר פרופ' ליביו. משום שקרינה אולטרה-סגולה נפלטת בעיקר מעצמים חמים ביותר, קוסמולוגים יחקרו בעזרת הערוץ הזה גם קווזרים.

קוסמולוגים רבים מתחרים ביניהם על הזכות לבצע תצפיות באמצעות המצלמה החדשה, שעלות בנייתה היתה כ-75 מיליון דולר. אחד מאלה שקיבלו אישור לבצע תצפית הוא פרופ' דן מעוז מאוניברסיטת תל אביב, שיחקור בעזרת הערוץ האולטרה-סגול חורים שחורים. לפני כמה שנים החל להתברר כי במרכזן של רוב הגלקסיות שוכן חור שחור. אך בעקבות הממצאים האלה התעוררה תעלומה: למרות המסה האדירה שלהם והעובדה שבקרבתם נמצא חומר רב שהם יכולים לספח לעצמם, רוב החורים השחורים הללו נראים רדומים. באמצעות הקרינה האולטרה-סגולה הנפלטת מסביבתם, מקווה פרופ' מעוז להפיק רמזים שיסייעו בפתרון התעלומה, וגם בהבנת טבעם ותפקידם בהתפתחות הגלקסיות.

“כושר ההפרדה (רזולוציה) הגבוה של המצלמה”, אומר פרופ' שטרנברג, “יתרום רבות לחקר יצירת הכוכבים ומערכות של כוכבי לכת בגלקסיית שביל החלב”. כמה אסטרונומים אף מקווים לצפות, לראשונה, באופן ישיר בכוכבי לכת. אסטרונומים אמנם כבר גילו עשרות כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו, אך הם מעולם לא הצליחו לצפות בהם באופן ישיר אלא הסיקו על קיומם על סמך תצפיות בשמשות שמחוץ למערכת השמש שלנו. בתצפיות הבחינו החוקרים בשינויים באור הנפלט מהשמשות, והם סבורים כי כוח הכבידה של כוכבי לכת הסובבים אותן הוא שגורם לאותם לשינויים.

כאשר מדענים ומהנדסים תיכננו את האבל הם ידעו שהוא יהפוך בתוך שנים ספורות למיושן בשל ההתקדמות המהירה של הטכנולוגיה. לכן עוצב הטלסקופ כך שגם לאחר הצבתו בחלל יוכלו אסטרונאוטים במשימות שירות להוסיף לו מכשירים ולשכללו. מצלמת ה-ACS תחליף את המכשיר המקורי האחרון שנמצא היום בהאבל, מצלמת ” ” Faint Object Camera(מצלמה לצילום עצמים חיוורים). האסטרונאוטים גם ישיבו לפעולה מצלמה אחרת, ניקמו”ס שמה, הנמצאת כבר בטלסקופ.

הניקמו”ס היתה תוספת חשובה ששוגרה ב-.1997 לצורך פעולתה דרושה טמפרטורה נמוכה ביותר – כ-203 מעלות צלסיוס מתחת לאפס. בשנתיים הראשונות פעלה הניקמו”ס כנדרש, אך במשך הזמן התכלה החנקן המוצק ששימש לקירורה ובינואר 1999 היא הפסיקה לעבוד. הניקמו”ס מסוגלת לקלוט קרינה אינפרה-אדומה ולהבחין בגלקסיות רחוקות ביותר כפי שנראו כאשר גיל היקום היה כחמישית מגילו הנוכחי. האסטרונאוטים יחליפו את מערכת הקירור הנוכחית של ניקמו”ס במערכת קירור חדשה וניסיונית.

האתגר הטכני הגדול ביותר יהיה החלפת יחידת אספקת הכוח של הטלסקופ. היחידה מעבירה אנרגיה מהלוחות הסולריים אל המצברים של הטלסקופ ולמכשירים הצורכים חשמל. היחידה בת העשר אמנם פועלת, אך בנאס”א סבורים כי היא כבר מיושנת ורוצים להחליפה בחדשה, אם כי במקור היא לא עוצבה להחלפה. “ההחלפה הזאת תהיה מאוד קשה”, אומר פרופ' ליביו. “ליחידה הזאת יש 36 חיבורים, שאותם יצטרכו האסטרונאוטים לנתק ולחבר מחדש עם הכפפות והחליפות המסורבלות שהם לובשים”. כמו כן, כדי להחליף את יחידת אספקת הכוח האסטרונאוטים יצטרכו לכבות ולהדליק מחדש את האבל, בפעם הראשונה מאז שהוצב בחלל. לדברי ליביו סימולוציות מקדימות מראות שהדבר אפשרי, “אבל זה עדיין תרגיל מסוכן”.

טלסקופ החלל, הדור הבא

בעורפו של טלסקופ החלל האבל כבר החל לנשוף טלסקופ חדש – “טלסקופ החלל, הדור הבא”. שיגורו צפוי להתבצע בערך בשנת 2009 והוא אמור להגדיר מחדש את גבולות האסטרונומיה.

טלסקופ “הדור הבא” יצויד בגלאים רבי עוצמה לקליטת קרינה אינפרה-אדומה, המתאימים לתצפיות בעצמים רחוקים ביותר (ככל שעצם רחוק יותר כך קרני האור שלו מוסחות יותר לאדום). לראשונה, כך מקווים מדענים, יוכל טלסקופ לצפות למעמקי היקום, אל הזמנים הקדומים שבהם נוצרו ראשוני הכוכבים והגלקסיות.

עלות הפרויקט השאפתני נאמדת כיום בכ-1.3 מיליארד דולר. במיזם שותפות סוכנות החלל של ארה”ב (נאס”א), סוכנות החלל האירופית וסוכנות החלל הקנדית. טלסקופ החלל האבל מרחף במרחק של כ-579 קילומטרים מכדור הארץ, דבר המאפשר לשגר אליו אסטרונאוטים במשימות שירות לתיקון ליקויים ולשדרוג; טלסקופ “הדור הבא” יוצב במרחק רב מכדי שיהיה אפשר לעשות זאת. המרחק הרב נחוץ, בין השאר, כדי לאפשר את פעולת גלאי האינפרה-אדום הפועלים בטמפרטורה נמוכה ביותר.

מדענים מאמינים כי לאחר שנוצר היקום, לפני כ-14 מיליון שנה ב”מפץ הגדול”, היתה תקופה אפלה שהם מכנים “ימי הביניים של היקום”, שבה לא היו כל כוכבים והיקום היה חשוך לגמרי. כאשר היקום המשיך להתפשט ולהתקרר, הגיע עידן שבו הגז ביקום החל להתגבש לכוכבים וגלקסיות, כמו אלה הנראים היום בשמי הלילה. טלסקופ “הדור הבא” אמור לבצע תצפיות שיגלו כוכבים וגלקסיות מתקופה זו, שבה החלו להיווצר ראשוני הכוכבים.

קוסמולוגים מאמינים שטלסקופ “הדור הבא” יאפשר לברר את השאלות המרכזיות בקוסמולוגיה – למשל כיצד התפתחו הגלקסיות, מהי צורתו של היקום, ומהו “החומר האפל” המסתורי המהווה את רוב החומר ביקום – באופן שלא התאפשר עד כה.

מעבורת החלל לכדה את “האבל”

לאחר יומיים של מרדף בחלל הצליח צוות ה”קולומביה” לתפוס את טלסקופ החלל; בימים הקרובים יבוצעו בו תיקונים ושיפוצים; תקלה במעבורת איימה לעצור המשימה – אך היא תוקנה לבסוף מהקרקע

יום ראשון, 3 במרץ 2002, 20:56

מעבורת החלל קולומביה הצליחה היום “ללכוד” את טלסקופ החלל “האבל” כדי לבצע בו מספר כיוונים ותיקונים. לאחר מרדף של כמעט יומיים, נלכד הטלסקופ הסורר כ-580 קילומטר מעל מקסיקו.

מחר מתוכננים שני זוגות אסטרונאוטים לבצע מספר הליכות בחלל במשך חמשת הימים הקרובים, בהן יותקנו חלקים חדשים בטלסקופ. מי שהצליחה לבסוף ללכוד את הטלסקופ האבל, היא האסטרונאוטית ננסי קורי, שבעזרת הזרוע הרובוטית של המעבורת ביצעה בהצלחה את המלאכה המורכבת. האבל שוקל 12.5 טונות ואורכו כ-13 מטרים.

בשביל אחד האסטרונאוטים בקולומביה, הפגישה עם האבל היתה כמו פגישה עם ידיד ותיק. ג'ון גראנספלד פגש את הטלסקופ ב-,'99 בפעם הקודמת בה בוצעו בו תיקונים. אתמול עוד חששו כי המעבורת לא תוכל לבצע את משימתה בגלל בעיה טכנית ובמרכז הבקרה בפלורידה שקלו להחזירה לכדור הארץ. במהלך הלילה הצליחו מהנדסי הטיסה על הקרקע למצוא פיתרון לבעיה ולהמשך המשימה ניתן “אור ירוק”. אנשי הצוות בחלל התעוררו לצלילי “משימה בלתי אפשרית” ששודרו אליהם מהקרקע כדי להמחיש את הצלת המשימה כנגד כל הסיכויים.

הדיסקברי נחתה; נאס”א מביעה סיפוק רב

שבעת חברי צוות מעבורת הדיסקברי נחתו אתמול בשעות הבוקר המוקדמות במרכז החלל קנדי, לאחר שסיימו לתקן בהצלחה את טלסקופ החלל “האבל”. “ברוכים הבאים לכדור הארץ לאחר טיסה פנטסטית”, אמר להם סקוט אלטמן מבקרת הקרקע.

תמרה טראובמן

האסטרונאוטים יצאו מכדור הארץ ביום שני שעבר (לפי שעון ישראל) ושהו בחלל שמונה ימים, שמתוכם הוקדשו שלושה לתיקון ולשיפוץ הטלסקופ. לפי התוכנית המקורית, משימתם היתה אמורה להמשך עשרה ימים, אבל נאס”א נאלצה לקצרה עקב מספר דחיות בשיגור, שנבעו מבעיות טכניות של המעבורת ומתנאי מזג אוויר קשים.

בנאס”א הביעו אתמול סיפוק רב מהשלמת המשימה והגדירו אותה כ”מוצלחת ביותר”. זאת לאחר שרשרת כשלונות מביכים שארעו לאחרונה, בהם חללית מאדים אחת שככל הנראה התרסקה בגלל טעות בניווט, שנבעה מבילבול בין יחידות מידה מטריות ואנגליות, וחללית מאדים שניה, שעד היום לא ידוע מה עלה בגורלה.

{הופיע בעיתון הארץ, 29/12/1999{