סיכום ראשוני של תוצאות ניסוי MEIDEX במעבורת קולומביה * תקציר מנהלים, הוכן על ידי ד”ר יואב יאיר, מתאם הפרויקט בשם צוות MEIDEX
ניסוי MEIDEX של אוניברסיטת ת”א בוצע בטיסה 107 של מעבורת החלל קולומביה בין 16.1.03 ל-30.1.03 (תצפית אחרונה), בתום ארבע וחצי שנים של הכנות ותכנונים מדוקדקים. ההיערכות לניסוי כללה צוות מדענים במרכז השליטה המדעי בגרינבלט POCC , מרילנד (Goddard Space Flight Center) , פריסה של צוות חוקרים ומטוס מחקר לשדה התעופה הראקליון בכרתים, וצוות חיזוי באוניברסיטה הפתוחה בת”א. שלושה מרכזים אלה עבדו בתיאום הדוק בכל ימי המשימה, לרוב בזמן אמת ותוך עדכונים הדדיים רצופים על התפתחות המשימה, תנאי מזג-האוויר ונושאים מבצעיים אחרים, כולל העברה של תוצאות מוקדמות מתצפיות וממדידות שנותחו בזמן המשימה עצמה. לצוותי החוקרים נוסף מעגל שני של עמיתים ממדינות רבות בעולם, שביצעו מדידות תומכות מסוגים שונים במהלך 16 היממות של המשימה. ניסוי MEIDEX הפך בכך למבצע בינלאומי מורכב ומיוחד, שזכה להתעניינות מיוחדת בקהילה המדעית.
כל מערכות הניסוי החללי והאווירי פעלו ללא דופי. מלבד בעיות טלמטריה קלות שטופלו על ידי המהנדסים תוך כדי המשימה, פעלו מצלמות MEIDEX ומערכות ההקלטה בצורה מושלמת. הנתונים הוקלטו בתוך מערכת הניסוי, כגיבוי נוסף גם בתא הצוות במעבורת, וחלקם הגדול שודר בזמן אמת לקרקע כגיבוי שלישי ולצורך אנליזה מהירה (Quick-Look results). העבודה עם אל”מ אילן רמון ז”ל וחבריו לצוות הקולומביה הייתה חלקה, מהירה והניבה פרות מדעיים רבים.
במהלך 16 ימי המשימה של המעבורת קולומביה בטיסתה STS-107, תוכננו להתבצע תצפיות אחר אבק מדברי מהחלל בשני אזורי עניין, הים התיכון והאוקיינוס האטלנטי המשווני סמוך לחופי מערב אפריקה. אל התצפיות באזור הים-התיכון נוספו מדידות אוויריות ממטוס מחקר ממוכשר שיצא לגיחות מהאי כרתים, בעיתוי שנקבע בכל יום על פי מועד מעבר המעבורת באזור ולפי תנאי מזג-האוויר. מטרת השימוש במטוס המחקר הייתה לספק נתונים על המבנה האנכי של סופות האבק למטרות כיול המדידות מהחלל. שיטת הביצוע של MEIDEX כללה חיזוי מוקדם של תנועת פלומות אבק מהסהרה צפונה אל הים התיכון (ומערבה אל האטלנטי) שהתבסס על ניתוח מפות סינופטיות ומודל לחיזוי סופות אבק שפותח אצלנו, והעברת תדריך יומי לאסטרונאוטים (Execute Package) ובו דגשים לתצפית וכן שינויים נדרשים בזווית המצלמה או בהטיית המעבורת כולה. על פי הגיאומטריה המרחבית של מיקום המסלול הצפוי של המעבורת ביחס למיקום החזוי של הפלומה ומיקומו של מטוס המחקר, ובמידה שהמרחק היה גדול מיכולת הכיסוי של המצלמה בהטיית ציר מרבית (המוגבלת ל-22 מעלות), ביקש צוות ה-POCC ממתכננים ביוסטון שינויי הטיה של המעבורת (Roll-bias). ברוב המקרים נענינו בחיוב והמעבורת תומרנה לעמדת התצפית הטובה ביותר.
בשבוע הראשון של המשימה לא התרחשו סופות אבק בים התיכון ורובו היה מכוסה בעננים. טיסות המחקר באותו זמן התמקדו בתנועת חלקיקים מאירופה (בעיקר זיהום אוויר) דרומה אל הים התיכון. בשבוע השני של המשימה התרחשו סופות גדולות באוקיינוס האטלנטי והאסטרונאוטים צילמו והקליטו 9 מסלולים שבהם נראו בבירור פלומות אבק היוצאות מאפריקה מערבה. נתונים אלה הם באיכות גבוהה מאד וישמשו להצלבה ולאימות מול לווייני TERRA ו-AQUA של נאס”א. החמרת מזג האוויר ביוון והמלצה של צוות החיזוי, חייבה מעבר של צוות המטוס לישראל, וזו בוצעה במהירות. בשתי טיסות מחקר שנערכו מייד לאחר חזרת הצוות ארצה מתל-אביב מערבה, מדד המטוס פלומות אבק בתנועתן ממצרים. שתי המדידות נערכו בתיאום עם מעבר המעבורת והוקלטו על ידי האסטרונאוטים. בכך למעשה הושג היעד המקורי של הניסוי – מדידה סימולטנית של אבק ממטוס וממעבורת החלל.
מתוך 77 דקות של וידאו שבו דיווח הצוות בוודאות שהוא רואה אבק מדברי, שודרו אל הקרקע והוקלטו 51 דקות (66%). היתר אבד. כל המדידות מ-22 שעות טיסת מטוס המחקר שמורות וינותחו.
ניסוי משני של MEIDEX בוצע בשעות הלילה של המסלול, וכלל מדידות של תופעות חשמליות באטמוספרה העליונה מעל פסגות של ענני סופות ברקים (Sprites and Elves). התצפיות נערכו באותה מתודולוגיה של תצפיות אבק, קרי, תחזית מטאורולוגית יומיות ועדכון צוות האסטרונאוטים על מיקום הסופות. רוב מסלולי התצפית היו באזור דרום האוקיינוס ההודי, אוסטרליה, איי פיג'י ודרום האוקיינוס השקט (נערכו גם מעל אפריקה, ברזיל וארה”ב). הכוונת זמן-אמת למעבורת בוצעה על ידי צוות ה-POCC על סמך צילומי לוויין ומערכות לאיתור ברקים שפעלו באותם אזורים. אנשי הצוות שהפעילו את מצלמות MEIDEX “צדו” את סופות הברקים על סמך הבהקי הברקים שראו בעיניהם. חלק זה של הניסוי הצליח מעל המשוער ותיעד מקרים רבים של “שדונים” ו-“פיות” בגבהים של 60 עד 100 ק”מ מעל פני הקרקע, באזורים שונים בעולם. במקביל לתצפיות מהמעבורת נאסף מידע אלקטרומגנטי רב בתחנות בישראל וברחבי העולם (ארה”ב, הונגריה, יפן, אנטארקטיקה), שיאפשר הצלבה וחקירה של סופות הברקים שיצרו את ה”שדונים”. אפשר לקבוע במידה רבה של בטחון שהיעד המדעי של ניסוי משני זה הושג במלואו. במהלך המשימה הופצו התצלומים לשותפי המחקר במדינות העולם ועוררו התלהבות רבה, שכן איכות המידע המדעי והעבודה שדובר במדידה מכוילת מעל האטמוספרה הם בעלי פוטנציאל ייחודי להבנת המתרחש בגבהים אלה של האטמוספרה.
מתוך יותר מ-9 שעות של נתונים שהוקלטו במסלולי לילה בעת סופות ברקים במעבורת, יש בידינו קרוב ל-7 שעות של וידאו (77%).
כחלק משיטת הניסוי, בוצעו כיולים למצלמת ה- Xybion לצורך מעקב אחרי הביצועים שלה ולהערכת הדיוק של המדידות. הכיולים בוצעו על מטרות שתכונותיהן האופטיות ידועה מראש: הירח, ואזור מדברי בלוב. מתוך שישה כיולי ירח שבוצעו בטיסה, יש בידינו נתונים של 2 כיולים, והם ינותחו כחלק מעיבוד התוצאות. הערכה ראשונית לימדה על יציבות בביצועי המצלמה.
ביום ה-13 לטיסה ביצעה מערכת MEIDEX תצפית מזדמנת על שריפת יער בברזיל, שהתבקשה על ידי מדעני נאס”א. מדובר בניסוי של שריפה יזומה בשיתוף ממשלת ברזיל, שנועד לבדוק את השפעת העשן מאותן שריפות יער על העננות והאקלים באזור האמזונס. התצלום שהתקבל הראה אינטראקציה מעניינת ומיוחדת של פלומות העשן עם העננים, כאשר נראה שהעשן מדכא ומפחית את היווצרות העננים באזור. מדידה מזדמנת זו שלא תוכננה מראש הביאה תוצאה מצוינת שעוררה התרגשות רבה בקרב חוקרי האקלים.
במהלך המשימה הקליט הצוות שעות רבות של וידאו באזורים מכוסי עננות ובאזורים נקיים ללא נוכחות אבק מדברי. חלק מאותם נתונים נמצא בידינו, וישמש למחקרים עתידיים בנושא החזר פני-הים והמורפולוגיה של שדות עננות. קשה לאמוד את כמות הווידאו של סוג זה של מידע, משום שההקלטות נמצאות כעת בידי וועדת החקירה של נאס”א. ההקלטות עתידות להגיע לישראל בשבועות הקרובים ואז תיבדקנה ביסודיות על ידי חוקרי האוניברסיטה.
