Blog single photo

אם זה יעבוד, זו תהיה הרקטה הראשונה שהושקה ממאדים - מגזין האוויר והחלל

בערך כתריסר שנים מעכשיו, מרטיבים עשויים סוף סוף להגיע לכדור הארץ. אם כן, זה יהיה מכיוון שהבאנו אותם לכאן.                                                                   נאס"א וסוכנות החלל האירופית מתכננים משימה נועזת לאסוף דגימות של סלע ואדמה מפני השטח של הכוכב האדום ולהעביר אותם לאורך 34 מיליון מיילים של מדענים בחלל. הזדמנות חסרת תקדים ללמוד ממה עשוי מאדים ולחפש לראיות לכך שכוכב הלכת רוקן פעם חיים. מכיוון שמשימות העבר חשפו סימנים לאגמים של מאדים ולדלתות הנהרות, המדענים מאמינים שהם עשויים למצוא את מאובני האורגניזמים המיקרוסקופיים ששגשגו באגמים ונהרות אלה לפני שהכוכב הפך למדבר הקפוא שהוא כיום.      בחודש יולי הבא המשימה בתלת החלקים להחזרת דגימות ממאדים תתחיל עם שיגורו של רובר מאדים 2020. בזמן שהרובד בוחן ואוסף אדמה, מהנדסי נאס"א ימשיכו לפתח את הטכנולוגיה לשני שלבי המשימה האחרים. השקת רקטה שמרימה את הדגימות למסלול מרטי, שם היא תגיע עם רכב חוזר וממתין שיעביר את המטען היקר לכדור הארץ. עבור כל אחד מהשלבים בתהליך זה, המהנדסים במעבדת ההנעה סילונית של נאס"א עומדים בפני שורה של אתגרים מרתיעים.      בתור התחלה, איש מעולם לא שיגר רקטה מפני השטח של כוכב לכת אחר. זהו תרחיש שונה מאוד מזה שהביא את האסטרונאוטים של אפולו מהירח, רק 238,900 מיילים משם. שלא כמו שלב העלייה של מודול הירח אפולו, רכב העלייה המתוכנן של מאדים (MAV) יצטרך להשתחרר מכוח המשיכה של כוכב לכת, גם אם המשיכה היא רק 38 אחוז מכוח הכוח של פני האדמה. ולפני שרכב העלייה ישגר לביתו, הוא יצטרך לסבול מכפפה של עונשים פיזיים.      ראשית, כעומס על מטען שנחת לכיוון מאדים, ה- MAV יהיה נתון לנסיעה גסה של שיגור מכדור הארץ, ואחריו טיסה של שישה עד תשעה חודשים בחלל העמוק, שתביא לשיאה בכניסה לוהטת אל תוך הכביש אווירה המקיפה את מאדים, ירידה סופר-סונית ונחיתה לא כל כך רכה. לאחר מכן, המלאכה תשב על פני השטח במשך חצי שנה במאדים (שווה לשנה שלמה על כדור הארץ), חשופה לסופות אבק, קרינה אולטרה סגולה וטמפרטורות נמוכות כמו מינוס 40 מעלות פרנהייט.      הבדל מכריע נוסף ממשימות אפולו: לא יהיו בני אדם בחללית. ומכיוון שיכולה לקחת מספר דקות לתמסורת להגיע למאדים, אפילו טייס מרחוק אינו בא בחשבון.      "אנחנו לא יכולים לג'ויסטיק זה," אומר פאולו יונס, מהנדס במעבדת ההנעה סילונית של נאס"א. אנחנו לא יכולים לתקשר עם זה, ואין לנו אדם על הסיפון, אז זה צריך להיות אוטומטי.                מהנדסים במעבדת ההנעה של ג'ט מתקינים את גלגלי הימני של רובר מאדים 2020 שמשקלו עולה על 2,300 פאונד. אם הכל יתנהל כמתוכנן, יישלח רובר שני אחר שיטען את הדגימות שנאספו במהלך משימת 2020 על רכב עלייה במאדים.            (נאס"א / JPL-Caltech)       ב -18 בפברואר 2021, נגרר החלל מאדים 2020 במכתש ג'זרו ברוחב 30 הקילומטרים (מבוטא �YEH-zuh-roh�), שם הוא יאסוף דגימות וישמור אותם במטבחים אטומים הרמטית לצורך אחזור מאוחר יותר. נאס"א בילתה חמש שנים בהתלבטות באתר נחיתה לפני שהתיישבה בג'ז'רו. מדענים מאמינים שלפני 4.1 עד 3.5 מיליארד שנה המכתש היה מלא באגם, בעומקו 820 רגל. אולי יותר מרגש הם הסימנים של דלתת נהר. דלתא היא � טוב מאוד לשמירה על חתימות ביולוגיות, עדויות לחיים שהיו עשויים להתקיים במי האגם, או בממשק שבין המשקעים למי האגם, או, אולי, לדברים שחיו באזור מי האדמה שנסחפו על ידי הנהר והופקד בדלתא, אמר מדען פרויקט מאדים 2020, קן פארלי, כאשר הודיע ​​על אתר הנחיתה בנובמבר האחרון. הרודר יאסוף דגימות של לפחות מחמישה סוגים שונים של סלע, ​​כולל חימרים ופחמימות, שיש להם פוטנציאל גבוה לשמר אינדיקטורים לחיים קדומים, בין אם בצורה של מולקולות אורגניות מורכבות או מאובנים של חיידקים. החיפוש אחר דגימות יעזור על ידי חבילה של מכשירים, כולל SHERLOC (סריקת סביבות ראויות עם ראמאן וזוהר עבור אורגנים וכימיקלים), המשתמשת בספקטרומטרים, בלייזר אולטרה סגול ומצלמה לאיתור תרכובות אורגניות. אולם, אומרים מדענים, ציוד זה לא יהווה תחליף למכשירים המתוחכמים יותר בכדור הארץ, במיוחד כאשר הם מתמודדים עם המשימה המאתגרת להבחין בין סימני חיים לבין פעילות כימית העשויה לחקות תהליכים אורגניים. "כדי באמת לעשות את הקפיצה הגדולה הבאה בהבנת מאדים כמערכת, אנחנו רוצים שיהיה כאן דוגמאות", אומר צ'ארלס אדוארדס, מנהל JPL במנהל החקירות במאדים. � על ידי החזרת הדגימות האלה לכדור הארץ, תוכלו באמת לשחרר את העוצמה של כל המעבדות היבשתיות ולענות על כמה מהשאלות שאנו רוצים לענות על החיים במאדים, אם אנחנו מדברים על חיים נכחדים או אפילו על החיים הקיימים .� נאס"א וסוכנות החלל האירופית חברו יחד לתכנן את המשימות המאוחרות שטרם נקבעו כי בסופו של דבר ישלים את דוגמת השיבה של מאדים. אחרי מאדים 2020, השלב הבא הוא לשלוח נחתת נוספת למכתש ג'זרו כשהוא נושא רובר אחיזה ותרכב רכב עלית מאדים. הרודר יביא את הצינורות המכילים דגימות של סלע ואדמה במטמון על ידי מאדים 2020, ואז יטען אותם במיכל המטען של MAV, צילינדר 17 קילו בערך בגודל כדורעף. לאחר מכן הועלה ה- MAV, ככל הנראה באופן אוטונומי, מאופק לתנוחת שיגור זקוף ויעלה למפגש עם החלק השלישי של המשימה: Orbiter Return Earth. הדרישות המועמדות לתכנון עבור ה- MAV הופכות אותו לחלק המסוכן ביותר במשימה. אשלי קרפ, ראש ההנעה וסגן מנהל רכב העלייה ב- JPL, אומרת כי פיתוח מערכת ההנעה לטיל הוא האתגר ההנדסי הקשה ביותר שעליו עבדה במהלך שבע שנותיה במתקן נאס"א. � עלינו להתאים למערכת הכניסה, הירידה והנחיתה בכדי להביא אותנו למאדים ואז להיות מסוגלים לשגר ולמסור את הדגימות גם למערכת אחרת, � אומר קרפ. � כך שיש ממשקים רבים בהפעלה.� מערכת ההנעה תדרוש דלק שיכול לעמוד בקצוות הטמפרטורה של מאדים תוך עמידה גם בדרישות הנפח והמשקל שיאפשרו ל- MAV להתאים לנחתת מאדים: היא לא יכולה להיות כבדה יותר מ -880 פאונד ולא גבוהה יותר מסביב ל -10 מטרים. . במהלך שני העשורים האחרונים, מהנדסי נאס"א שיחקו עם מספר עיצובים של הנעה של ה- MAV וכעת השלימו שתי אפשרויות: מנוע טילים היברידי חד-שלבי ומנוע רקטות דו-שלבי דלק מוצק. היתרון העיקרי של רקטות דלק מוצק הוא שהטכנולוגיה מובנת היטב, אומר קרפ. למעשה הם השתמשו כבר במשימות קודמות, כמו Pathfinder, Spirit, and Opportunity כדי לנחות על מאדים. מנועי דלק מוצק מורכבים פחות ממנועים המשתמשים בדלקים נוזליים, הדורשים מערכת הזנה כמו גם מערכת לחץ או משאבות. ומכיוון שדחף מוצק פחות מאכל ויציב יותר מדלק נוזלי, ניתן לאחסן אותו בקלות לפרקי זמן ארוכים. רקטות היברידיות אשר מאחסנות את המחמצן כנוזל או גז, והדלק כמוצק הם בעיה קשה יותר לפתור. מהנדסים התעסקו בעיצובים מאז שנת 1933, אז ברית המועצות שיגרה רקטה ששילבה חמצן נוזלי וצורת בנזין מוצקה. אך בניגוד לרקטות מוצקות, בהן החימצון והדלק כבר משולבים לדחף יחיד, קשה להשיג דחף גבוה בבטחה באמצעות רקטות היברידיות, מכיוון שמרכיב הדלק המוצק אינו נשרף די מהר כאשר מרססים את החמצון הנוזלי. בנפרד במהלך הטיסה. ובכל זאת, למרות היותה הטכנולוגיה הפחות מפותחת, נאס"א מאמינה שהיתרונות הפוטנציאליים של רקטה היברידית למשימת מאדים רבים מכדי להתעלם ממנה. ברגע שמדליקים דלק מוצק, עליו להישאר מואר. הכלאה מציעה אפשרויות נוספות לתמרון מכיוון שניתן להילחם, לכבות אותה ולכונן מחדש בטיסה. נאס"א אופטימית לגבי הכלאה בגלל דלק חדש עם קצב צריבה גבוה יותר. זה פרפין בשם SP7, מוצק שעווה העשוי מתערובת של פחמימנים רוויים. המחמצן נקרא MON25� חמצון נוזלי המכיל 25 אחוז תחמוצות מעורבות של חנקן. הבעיה עם דלק מוצק קונבנציונאלי היא שהטמפרטורות הקיצוניות במאדים עלולות לגרום לו להיסדק ואולי להתפוצץ עם הצתה. כיוון שכך, אם נאס"א תבחר במנוע רקטות דלק מוצק, הנחתת תצטרך להקדיש כוח מכריע לשמירת חום ה- MAV. לעומת זאת, ה- SP7 השעווה המשמשת במנוע טילים היברידיים יכולה להישאר צליל מבחינה מבנית כאשר היא נחשפת לשונות טמפרטורה רחבה ולמכשיר החמצון MON25 יש נקודת הקפאה של מינוס 67 מעלות פרנהייט, מה שמציע גם מרווח רב לטווח הטמפרטורות הצפוי ב מכתש ג'זרו בתקופה שבה ה- MAV נוחת על מאדים ומתרומם כעבור שנה מלאה בכדור הארץ. בסוף אפריל, הרקטה ההיברידית עברה סף מכריע: הצתה מוצלחת במינוס ארבע מעלות פרנהייט. � זו הייתה ההפגנה הראשונה שהיא אכן הצליחה, � אומר קרפ. בסוף יולי נערכו שתי בדיקות נוספות. הראשון בדק את מערכת ההתנעה המהירה של הרקטה לצורך צריבה שנייה כמו גם זרבובית טיל חדשה, והשני בדק ניסוח SP7 מעוצב.                זה יהיה משחק תפוס גבוה כאשר כדור הארץ חוזר אורביטר (הרושם של האמן) לוכד מיכל של 17 קילו, כדורעף בגודל כדורעף של אדמה חייזרית, המפלח בחלל בין 185 ל -250 מיילים מעל מאדים.            (ESA / ATG Medialab)       לא משנה מה העיצוב של ה- MAV שנבחר, הוא ידרוש טכנולוגיות הדרכה, ניווט ובקרה אוטונומיות בכדי להשיג את מסלול המאדים המתאים, כך שאורביטר השיבה על כדור הארץ יוכל למצוא אותו. עבור אוון אנזאלון, מהנדס הנחיה וניווט במרכז טיסת החלל במרשל, האתגר הקשה ביותר הוא לקבוע תנאים ראשוניים לפני שיגורו בדיוק היכן על פני השטח ה- MAV נמצא ביחס למסלול היעד שלו, ובאופן בדיוק הוא מצביע (היחס שלו). היחס של הרקטה נקבע לא רק על ידי הכיוון שאליו נראית קונוס, אלא גם על ידי קצב הסיבוב של כדור הארץ וסביבת הכובד המקומית. ¨ ככל שאנחנו יכולים למדוד את הדברים האלה, כך טוב יותר להבין מה היחס הראשוני שלנו, � אומר אנזלון. ניתן לפתור את הבעיה ואנחנו עשינו זאת עם כלי רכב גדולים. אבל כשמגיעים לגודל הקטן הזה, צריך לעשות את כל זה באופן אוטונומי, עם עיכוב ארוך לכל סוג של פקודות וקופות �� אנזלון ועמיתיו בוחנים שתי גישות להדרכה, שליטה וניווט. האחת נקראת הדרכה �open loop�, שבה הרקטה מתוכנתת למעשה להטיס מסלול מסוים. � אתה פשוט נותן פקודות למפעילים שלך והולך, � אומר אנזלון. זוהי דרך פשוטה יחסית לשיגור רקטה, אך היא טומנת בחובה סיכונים. אם לדוגמא, נחתת מאדים הנושאת את אדמות ה- MAV במכתש ג'זרו כך שיחס הרקטה הוא רק מדרגה אחת, מערכת הנחיית לולאה פתוחה הייתה משגרת עם אותה שגיאה ראשונית וה- MAV לא היה מגיע למסלול היעד שלה. לעומת זאת, האפשרות האחרת היא הכוונה לולאה סגורה, מערכת מורכבת בהרבה. בגישה זו הרקטה מפקחת על מיקומה, דחףה ומהירותה במהלך טיסה ומתכווננת למקום בו היא מכוונת את הזרבובית שלו כדי לצבוט את מסלולו. ברגע שה- MAV יגיע למסלולו המיועד, עליו לשחרר את הקפסולה המכילה את הדגימות. Orbiter Earth Return, מיושר באותה מסלול, היה זוחל עליו בקצב סגירה של כשני סנטימטרים לשנייה. סביר להניח שמכל הדגימה יהיה בצבע בהיר, אולי עם סמלים הדומים לקודי QR, אומר פאולו יונס, מהנדס JPL המפתח את מערכת הלכידה וההכלה. תכונות אלה יאפשרו למצלמות שעל סיפון האורביט למצוא בקלות רבה יותר את היעד שלה. עד לפרידה של כ- 328 רגל, בקרי טיסה יוכלו לעקוב אחר הגישה ואולי לבצע תיקוני מסלול לפני המפגש. עם זאת, לאחר מכן, הכל על הסיפון [ו] החללית תעוף את עצמה ", אומר ג'פרי אומלנד, המהנדס המכני הראשי במשימת InSight הנוכחית של נאס"א למאדים ומשתף פעולה במערכת הלכידה וההכלה. יש לנו את הדבר היקר הזה ויש לזה קצת אינרציה, � אומר יונס. זה זז וזה מסתובב בקצב איטי, והאתגר הוא עכשיו לתפוס את הדבר הזה, באופן רובוטי, על מסלול, ולהכניס אותו למערכת שלנו, לארוז אותו למכל כדי שנוכל לאטום אותו ולהביא אותו זה בחזרה לכדור הארץ. מעולם לא עשינו שום דבר מסובך בעוד שסוכנות החלל האירופית מפתחת את האורביטר החוזר כדור הארץ, מהנדסים ב- JPL מעצבים את מערכת הכיבוש וההכלה על סיפונה של החללית. בחלק הקדמי של אותה מערכת תהיה חרוט לכידת, עם חבילה של חיישנים שיגלו מתי המכולה נמצאת בפנים לחלוטין ובאותה נקודה המכסה ייסגר במהירות (תוך שתי שניות) מעל חלקו של החרוט לפני שיש למכולה סיכוי לפגוע בחלק האחורי של החרוט ולהתפזר בחלל. � חשבו על זה פחות או יותר כמלכודת עכברים, אבל אנחנו טסים לעכבר, � אומר אומלנד. בתוך הקונוס, זרוע מכאנית שהודבקה על ההנעה הייתה מתנדנדת מעל המכולה ודוחפת אותה כלפי מטה לכיוון החלק האחורי של חרוט הלכידה ולתוך כלי הכלה. מכשיר אחר, אולי סוג של מנגנון מגב, היה מטאטא את המכולה בכדי לכוון אותו כך שצינורות הדגימה יאוחסנו בצד ימין כלפי מעלה ביחס למגן החום של החללית. מתכנני המשימה מאמינים כי לאוטמים הרמטיים על הצינורות יש את הסיכוי הטוב ביותר לשרוד אם הם היו מתרחקים מכיוון הנסיעה בזמן חזרה ומגיעים לכדור הארץ, אפשרי לטווח נחיתה במדבר יוטה. זה לא כמו שכותבי מדע בדיוני מדמיינים באופן מסורתי את המאדים המגיעים לכדור הארץ. אבל אם זה יצליח, אנו עשויים סוף סוף להשיג עדויות לחיים בעולם אחר.                       קרא עוד



footer
Top