היעד נפטון

המדענים של נאס"א רוצים משימה לנפטון במטרה לשפוך אור על דרך היווצרותה של מערכת השמש


כוכב הלכת הגזי הבא בתור שמדעניה של סוכנות החלל האמריקאית נושאים אליו את עיניהם הוא נפטון. ההערכה שלהם היא שמחקר מעמיק של המבנה הפנימי והחיצוני שלו ישפוך אור על דרך היווצרותה של מערכת השמש. צעד ראשוני שננקט לקראת משימה כה שאפתנית הוא מענק בסך 250,000 דולר שסיפקה סוכנות החלל לחברת בואינג על מנת שתכין מתווה פעולה אשר יתמוך במטרות המדעיות למשימה זו.כל זאת במסגרת משימות חזוניות(Vision Missions ) של הסוכנות. על פי הקווים הכלליים, חללית זו תצויד במנוע גרעיני. משעה שהחללית תגיע לנפטון היא תוכנס למסלול קוטבי סביבו,תשגר לעברו כמוסות(Probes (שתחדורנה לאטמוספירה שלו ותבצענה מחקרים שונים¹ .שנת השיגור היא 2015.

מדובר בשילוב של שתי גישות שיושמו כל אחת ביעד פלנטרי אחר. התפישה הראשונה היא גישת המסלול הקוטבי שנעשה בה שימוש ב-Mars Global Surveyor.יתרונו של מסלול זה הוא החיסכון בדלק.אין צורך לשנות את מסלולה בזמן הקפתה את הכוכב, מכיון שהיא יכולה לצפות בכל נקודה שהיא עליו בכל הקפה שלו את עצמו. הגישה השניה יושמה ב-Pioneer Venus Multiprobe אשר שוגרה לעבר הנוגה ב-8.8.1978 והגיעה אליו ב-9.12.1978. זאת היתה חללית מנשא מצויידת ב-4 כמוסות קטנות .בהגיע החללית לנוגה הכמוסות נותקו ממנה ,חדרו לאטמוספירה בנקודות שונות ובמהלך חדירתן לאטמוספירה בצעו מדידות שונות.

כאשר משגרים חללית לנפטון אי אפשר להתעלם מהירחים שלו ומהטבעות המקיפות אותו. בניגוד לשאר כוכבי הלכת הגזיים שלהם ירחים שקוטרם הוא בטווח של 500 קילומטר עד 5100 קילומטר ומספר רב מאוד של גופים לא ספריים קטנים למאוד,לנפטון ירח אחר הנמצא באותו טווח של סדרי גודל והכוונה היא לטריטון שקוטרו הוא 2800 ק"מ. בדומה לטיטן,ירחו של שבתאי,גם לו אטמוספירה אם כי דלילה ביותר. חללית הגלילאו שהגיעה לצדק והקסיני שהגיעה לשבתאי נכנסו למסלול סביב כוכבי היעד שלהן ובכל הקפה נצלו את כוח המשיכה שלהם על מנת להגיע לירח אחד לבצע בו מדידות ,לחזור לעבר כוכב הלכת להקיף אותו ולהזרק שוב לעבר אותו ירח או לעבר ירח אחר.מבחינת חקירתו של טריטון בחירת מסלולים אופטימליים פשוטה יותר . אין צורך להגיע לירחים אחרים. לנפטון יש אמנם ירחים נוספים,אך מדובר בגופים קטנים ולא ספריים. מרביתם בסדר גודל של עשרות קילומטרים. מדובר ב-14 ירחים הקטן ביניהם קוטרו 14 ק"מ והגדול ביותר ,פרותאוס, קוטרו 218 ק"מ. להוציא ירח אחד,נאריד,מרחקיהם מנפטון הם קטנים ומרחק מסלוליהם זה מזה אלפי קילומטרים.מרחקו של טריטון מנפטון הוא 354,760 ק"מ .להוציא את נאריד מרחק מסלוליהם מנפטון קטן מזה של טריטון.מרחקו של נאריד הוא 5,513,400 ק"מ. מדובר אם כן במערכת קלה לחקירה מבחינה תכנונית. בהתחשב ברזולוציות הגבוהות של המצלמות ובהשתכללותן של אלה ללא הפסק ,אפשר יהיה לצלם גופים אלה באיכות גבוהה ביותר.

נתונים אלה מעוררים שאלה שמא כדאי יהיה לחשוב על מתכונת מסלולית אחרת לאותה חללית שתגיע לנפטון, גיאומטרית מסלול שתאפשר גם חקירה אינטנסיבית של טריטון ומיפוי שלו. המסלול המתאים ביותר הוא מסלול לולאתי בו החללית מנצלת את כוח המשיכה של נפטון ושל טריטון. החללית בהקפתה את נפטון מנצלת את כוח המשיכה שלו על מנת להגיע לטריטון,עושה חצי הקפה סביבו,מנצלת את כוח המשיכה שלו על מנת להגיע לנפטון עושה חצי הקפה סביבו, מנצלת את כוח המשיכה שלו על מנת להגיע שוב לטריטון וכך הלאה. זהו מסלול שצורתו הגיאומטרית היא צורת הספרה " 8" ונקודת ההשקה של שני "האפסים" של הספרה "8" היא בין נפטון לטריטון.יתרון נוסף של מסלול טיסה זה הוא בכך שהחללית מגיעה בצורה מחזורית קרוב לגופים אלה ומתרחקת מהם. התוצאה היא צילומי תקריב של אזורי יעד בעזרת מצלמת הזווית הצרה וצילומים פנורמיים באמצעות המצלמה בעל זווית הצילום הרחבה. תוך כדי תנועתה במסלולה החללית תוכל לכוון את מצלמותיה לעבר הירחים הקטנים ולעבר הטבעות. החללית עם הגיעה לנפטון תכנס למסלול משווני סביבו,תבצע מספר הקפות לבדיקת מערכות ולאחר מכן תשנה את מסלולה למסלול לולאתי ובכל מספר הקפות תשונה זווית הנטייה של המסלול על מנת להגיע לכיסוי מלא של נפטון וטריטון.

ומה באשר לכמוסות? כאשר ה-Pioneer Venus Multiprobe הגיעה לנוגה היא שחררה את הכמוסות בנקודות שונות באטמוספירה, כך שאפשר היה לבצע חתכי אורך ועומק של האטמוספירה. הכמוסות הפסיקו לשדר כאשר הלחץ האטמוספרי היה גדול מיכולת המעמס התכנוני שלהן והן נמעכו. אותו הדבר יקרה לכמוסות שתחדורנה לאטמוספירה של נפטון.שימוש במיקרואלקטרוניקה יאפשר למזער כמוסות אלה.על מנת להמחיש במה מדובר נדמיין לעצמנו כמוסה בגודל של טלפון נייד. שטח הפנים של כמוסה ממוזערת קטן והיא תוכל על כן לעמוד בלחצים אטמוספריים גבוהים ותוכל על כן להכנס לעומקים גדולים יותר באטמוספירה. בשל משקלה הקטן של כמוסה כזו אפשר יהיה להציב על חללית המנשא עשרות כמוסות. את הכמוסות אפשר יהיה לשחרר מיידית לאטמוספירה לאחר כניסת החללית למסלול סביב נפטון. מתכונת פריסה אחרת אפקטיבית יותר היא שחרור חלק מהכמוסות עם הכניסה למסלול סביב נפטון ואת השאר לשחרר אחת אחת בהתאם לתופעות הנצפות. אם למשל רואים התפתחות ציקלון באטמוספירה או תנועת עננים אפשר יהיה לשלוח לעברן כמוסות.אין זה מן הנמנע שחלק מהכמוסות ישוגר לעבר טריטון והטבעות. הדבר הדומה ביותר לסוג זה של חללית מנשא ועליה מספר כמוסות ייעודיות הוא טיל גרעיני בעל ראש חץ מתפצל.

שילוח הכמוסות עלול יהיה להסיט את החללית ממסלולה ויהיה צורך לקזז סטיה באמצעות מנועי ניווט. לא יהיה זה רצוי להפעיל מנועים אלה עם כל שילוח מאחר ויבוזבז דלק שלא לצורך.יהיה על כן צורך לתכנן טולרנס שסטיות בתוך תחום זה לא תגרומנה לשום שינויים משמעותיים במסלול הטיסה. אולם אם הסטייה תחרוג מתוך תחום זה יופעלו מנועי הניווט.הפיקוח על כך יעשה באמצעות מחשבי החללית. במבט ראשוני נראה שעלות פיתוחן של כמוסות אלה קטנה מזו של פיתוח חללית בגודל טבעי. כדאי לשקול פיתוחן של כמוסות אלה בארץ ולפתוח תחום חדש של מיקרו חלליות.

בשל מרחקו הרב של נפטון מכדור הארץ ומשך שידור האותות אליו או ממנו,4.5 שעות ,מרכז הבקרה יוצף בכמויות אדירות של מידע והוא עלול יהיה לקרוס. יהיה על כן צורך להקצות לכל כמוסה תדרי שידור ייחודיים לה ולחלק את ניהול התשדורות בין מספר מרכזי משנה עם מרכז בקרה ראשי שיפקח עליהם.

מבצע מעין זה יחייב לא רק הערכות טכנולוגית מתאימה, אלא גם הערכות ארגונית ייחודית.מרבית חלקיה של מערכת ארגונית זו יהיו רדומים והם יכנסו לפעולה עם כניסתה של החללית למסלול סביב נפטון.המידע שיגיע ארצה יהיה בהיקפים חסרי תקדים וקרוב לוודאי שהוא יצפון בקרבו הפתעות רבות. ההשקעה בפרוייקט מעין זה היא כדאית.

מקור: Boeing to study Neptune missions for NASA 2.6.2004

לידיעה המקורית

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

תגובה אחת

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן