הסבר: מה מקשה על נחיתת רובר Perseverance של נאס'א על ​​מאדים?

בדרך כלל, טיול למאדים, שנמצא במרחק של כ-300 מיליון מיילים משם, נמשך כשבעה-שמונה חודשים. Perseverance שוגר ב-30 ביולי 2020 במהלך החלון שבו מאדים וכדור הארץ היו הכי קרובים זה לזה.

רובר Perseverance משתמש במקדחה שלו כדי לאסוף דגימת סלע על מאדים בדף האיור הרעיוני האמנותי הזה ללא תאריך. (NASA/JPL-Caltech/Dandout דרך רויטרס)

ביום חמישי, הרובר Perseverance של נאס'א צפוי לנחות במכתש Jezero על הכוכב האדום, ולאחר מכן הוא יחזור לעבוד כדי לחפש סימני חיים קודמים.

הנחיתה היא הקצרה אבל אחד השלבים המשמעותיים וגם הקשים של המשימה. נאס'א אומרת שמכיוון שזה קשה, רק 40 אחוז מהמשימות שנשלחו אי פעם למאדים על ידי סוכנויות חלל ברחבי העולם הצליחו בגלל מאות דברים צריך ללכת ימינה בשביל טיפת ציפורניים.

כדי לתת קצת הקשר לקושי בשיגור משימות כמו זו, יש את הדוגמה של המתמטיקאית המחקרית קתרין ג'ונסון. בסרט 2016 דמויות נסתרות , טאראג'י פ. הנסון גילם את ג'ונסון שעבד כדי להבין חישובים מדויקים שקבעו את מסלול הקפסולה שתשגר את ג'ון גלן לחלל ב-1962.

משימות אחרות למאדים

משימת מאדים נוספת, אל אמל (התקווה) של איחוד האמירויות - המשימה הראשונה כזו של העולם הערבי - נכנס למסלול מאדים בשבוע שעבר . עם זאת, זוהי משימה מסלולית ואינה כוללת נחיתה על פני כדור הארץ. מלבד איחוד האמירויות, סין גם שיגרה משימת מאדים במהלך החלון של יולי-אוגוסט.

לאור משימות חלל שאפתניות כאלה, כמה אסטרוביולוגים הביעו דאגה לגבי 'זיהום בין-פלנטרי' אפשרי. משמעות הדבר היא הובלת חיידקים מבוססי כדור הארץ לגופים שמימיים אחרים והחזרת חיידקים מחוץ לכדור הארץ לכדור הארץ. הוועדה לחקר החלל (COSPAR) קובעת 'מדיניות הגנה פלנטרית' שמטרתה להגביל את מספר החיידקים הנשלחים לכוכבי לכת אחרים, כמו גם להבטיח שחיי חייזרים לא יגרמו להרס על כדור הארץ.

איך חללית מגיעה למאדים?

בדרך כלל, טיול למאדים, שנמצא במרחק של כ-300 מיליון מיילים משם, נמשך כשבעה-שמונה חודשים. Perseverance שוגר ב-30 ביולי 2020 במהלך החלון שבו מאדים וכדור הארץ היו הכי קרובים זה לזה. חלון זה חשוב מכיוון ששני כוכבי הלכת מקיפים את השמש במהירויות שונות ומדי שנתיים, כוכבי הלכת נמצאים במצב שבו הם הכי קרובים זה לזה. סוכנויות החלל שואפות לשגר את החללית שלהן במהלך החלון הזה, שכן המרחק הקרוב יותר אומר שימוש בפחות דלק רקטי.

לפי א ניתוח שנעשה על ידי אוניברסיטת פרדו , העלות של דלק רקטי מוצק נאמדת ב-5 דולר לק'ג. עם זאת, הרובר Perseverance בגודל מכונית משתמש במערכת המונעת על ידי גרעין. בעוד כמעט 30 שנה, הוא יהפוך לרובר הראשון שישתמש בפלוטוניום מיוצר מקומי שנוצר על ידי מעבדות לאומיות בארה'ב. הרובר יופעל על ידי גנרטור שימיר את החום שנוצר מההתפרקות הטבעית של פלוטוניום-238 לחשמל, מה שישאיר את הרובר וכליו פועלים ברגע שינחת על מאדים.

מה העלות של משימת ההתמדה?

נאס'א מוערכת להוציא 2.7 מיליארד דולר על המשימה, הכוללת פיתוח חלליות, פעולות שיגור ועלויות תחזוקת הפעילות ברגע שהיא נוחתת על מאדים.

לפי החברה הפלנטרית , שימוש בפלוטוניום-238 כדלק העלה את עלות המשימה מכיוון שחומר גרעיני מקושר לתקנות סביבה ובטיחות גבוהות. העלות הכוללת של המשימה שווה לסכום הכסף שגוגל מרוויחה בשישה ימים, או לסכום הכסף שהאמריקאים מוציאים על חיות המחמד שלהם כל 10 ימים או שווה ערך ל-33 שעות של ניהול משרד ההגנה האמריקאי, אומרים בחברה.

הצטרף עכשיו :ערוץ ה-Explained Telegram

מדוע נחיתה על מאדים קשה?

כניסה, ירידה ונחיתה (EDL), הוא מה שנקרא השלב האינטנסיבי ביותר של משימת מאדים 2020. כדי שהרובר Perseverance ינחת בהצלחה על מאדים, מספר דברים צריכים ללכת כמו שצריך. שלב ה-EDL מתחיל כאשר הרובר יגיע לפסגת האטמוספירה של מאדים בנסיעה במהירות של 20,000 קמ'ש. האתגר כאן עבור הרובר הוא להוריד את מהירותו מכ-20,000 קמ'ש לאפס ובמקביל לנחות על משטח צר על המכתש.

שלב ה-EDL, אומרת נאס'א, יסתיים בעוד שבע דקות כאשר הרובר יהיה נייח על פני כדור הארץ. לאחר מכן, יש להפעיל את הבלמים בצורה מאוד זהירה, יצירתית ומאתגרת.

עשר דקות לפני כניסתו לאטמוספירה ישיל הרובר את שלב השיוט שלו, המורכב מהפאנלים הסולאריים, מכשירי הקשר ומכלי הדלק המשמשים במהלך הטיסה. רק המטוס המגן, המורכב מהרובר ומשלב הירידה יעשה את הנסיעה אל פני הכוכב. עכשיו, בתור החללית נכנס למשטח המאדים , הוא יואט על ידי גרר, כלומר כאשר החיכוך של האטמוספירה של כוכב לכת פועל כנגד פני השטח של חללית, ובכך מאט אותה ומוריד את גובה המסלול שלה.

בעוד שהגרר מאט את החללית, הוא גם מחמם אותה ושיא החימום מתרחש כ-80 שניות לאחר כניסת הרובר לאטמוספירה. אבל זה לא משפיע על הרובר, שנמצא בתוך התרסיס בטמפרטורת החדר.

בזמן שהיא יורדת דרך האטמוספירה, החללית תצטרך לירות דחפים קטנים כדי להישאר במסלול, מכיוון שניתן להזיז אותה מהמסלול בגלל כיסי אוויר קטנים עם צפיפות משתנה. בהמשך, מגן החום יאט את החללית לכ-1,600 ק'מ לשעה, ובשלב זה (כ-240 שניות לאחר הכניסה) ייפרס המצנח העל-קולי.

עשרים שניות לאחר פריסת המצנח, מגן החום נפרד והרובר נחשף לאטמוספירה של כוכב הלכת בפעם הראשונה. בשלב זה, המצנח פועל להאטה נוספת של הרכב. אבל מכיוון שהאטמוספירה של מאדים דלילה, הרכב עדיין נוסע לעבר פני השטח במהירות של 320 ק'מ לשעה. לכן, לצורך נחיתה בטוחה, הרובר צריך לנטוש את המצנח ולעשות את המשך הנסיעה באמצעות רקטות, חלק משלב הירידה, שמנועיהן יופעלו כשהרובר יהיה כ-2,100 מטר מעל פני השטח.

מהירות הירידה הסופית של הרובר היא כ-2.7 ק'מ לשעה, שהיא איטית יותר ממה שאדם ממוצע יכול לכסות ברגל תוך שעה - כ-5 ק'מ. בשלב זה, כשנותרו כ-12 שניות לטאצ'דאון על פני השטח בגובה של כ-66 רגל מעל פני השטח, הרובר מונמך על סט כבלים. כשהרובר חש שהגלגלים שלו נגעו בקרקע, הוא חותך את הכבלים, ואז מבצעים את הנחיתה הבלתי מבוקרת שלהם על פני השטח, איפשהו הרחק מהרובר.

רקטת United Launch Alliance Atlas V הנושאת את רכב Mars 2020 Perseverance Rover של נאס'א ממריאה מתחנת חיל האוויר קייפ קנוורל בקייפ קנוורל, פלורידה, ארה'ב, 30 ביולי 2020. (NASA/Joel Kowsky/Handout דרך רויטרס)

מה יעשה רובר Perseverance על מאדים?

התמדה תבלה שנה אחת של מאדים (שנתיים על כדור הארץ) על הפלנטה שבמהלכה היא תחקור את אזור אתר הנחיתה. מכתש Jezero שבו ינחת היה פעם אתר של דלתא עתיקה של נהר (מדענים יודעים זאת בגלל עדויות שנאספו במהלך משימות נחיתות ומסלוליות קודמות המצביעות על תנאי רטיבות על הפלנטה לפני מיליארדי שנים).

אם במאדים היה פעם אטמוספירה חמה יותר שאפשרה למים לזרום בעברו העתיק (לפני 3.5-3.8 מיליארד שנים), ואם היו בו חיים מיקרוביאליים, ייתכן שהם קיימים באזורים מיוחדים גם היום.

הרובר נושא עמו שבעה מכשירים הכוללים מערכת מצלמות מתקדמת עם יכולת זום, SuperCam שהוא מכשיר שיספק הדמיה וניתוח הרכב כימי וספקטרומטר. אחד המכשירים המעניינים ביותר על סיפון הרובר, לעומת זאת, נקרא MOXIE, אשר יפיק חמצן מפחמן דו-חמצני באטמוספירה של מאדים. אם המכשיר הזה יצליח, אז אסטרונאוטים עתידיים (נכון לעכשיו, אף אדם לא החזיק רגל על ​​מאדים) יכולים להשתמש בו כדי לשרוף דלק רקטות כדי לחזור לכדור הארץ.

הרובר ישא גם את Ingenuity, המסוק הראשון שטס על מאדים. זה יעזור לאסוף דגימות מפני השטח ממקומות אליהם הרובר לא יכול להגיע. בסך הכל, הרובר נועד לחקור סימני חיים עתיקים, לאסוף דגימות שעלולות להישלח בחזרה לכדור הארץ במהלך משימות עתידיות ולבחון טכנולוגיה חדשה שעשויה להועיל למשימות רובוטיות ואנושיות עתידיות לכדור הארץ.

שתף עם החברים שלך: