הרוח וההזדמנות – משימות גישוש למאדים

לאחר שכתבנו באופן כללי על כוכב הלכת מאדים, נעמיק יותר בשני רכבי החלל שנמצאים עליו כבר שש שנים.  הרכבים SPIRIT ו-OPPORTUNITY (להלן יקראו ספיריט ואופרטיוניטי) שוגרו בשנת 2003 (בהפרש של כחודש) ונחתו על מאדים לאחר כחצי שנה. שיגורים למאדים מתבצעים כאשר הארץ ומאדים בגיאומטריה המאפשרת מסלול קצר ביותר.

עדכון - פברואר 2019
משימת אופרטיוניטי הסתיימה לאחר שנסיונות ליצור קשר עם החללית לא צלחו במשך שמונה חודשים. סופת אבק כיסתה את התאים הסולאריים של החללית והקשר איתה אבד ביוני 2018. לאחר מאות ניסיונות תקשורת, לא הייתה ברירה אלא להודיע על סיומה המולצח של משימה אדירה זו.
משימת ספיריט הסתיימה כבר בשנת 2011.

הנה סרטון סיכום של נאסא:



וכעת למאמר המקורי:

הנה מפת המסלול. כדור הארץ מסתובב סביב השמש מהר יותר ממאדים ולכן צריך להגיע לעמדה שמאדים משיג במקצת את כדור הארץ. השיגור מתבצע לא לכיוון מאדים, אלא למיקום בו מאדים יהיה בעוד חצי שנה. שיגור ישיר למאדים יפספס אותו במיליוני קילומטרים.

מסלול השיגור מהארץ למאדים: NASA JPL

כדי להרוויח עוד זמן בדיקות וניסויים, הרכבים משוגרים עם תוכנה מינימלית ביותר. צוותי הפיתוח בכדור הארץ ממשיכים בבדיקות ופיתוח התוכנה ושולחים עדכון כשהרכבים על מאדים.
המשימה המדעית העיקרית של הרכבים הייתה לחקור את פני הקרקע של מאדים בנסיון לגלות מים. לשם כך הם מצוידים במעין מעבדה גיאולוגית ניידת המאפשרת להוציא חומרים מהאדמה ולחקור אותם באמצעות סנסורים שונים ומשונים. בנוסף מצוידים הרכבים המצלמה סטריאוסקופים (תלת מימידת) המדמה את מאדים כפי שיראה אותו בן אדם שנמצא שם.

חלק חיוני ברכבים, הם קולטי השמש. כידוע אין תחנות דלק או כח על מאדים והרכבים צריכים אנרגיה. מקור האנרגיה הזמין היחידי הינו אור השמש והרכבים מצוידים בקולטים. הרכבים צריכים אנרגיה לכמה מטרות, לתנועה, להפעלת המנועים, להפעלת המכשור ואמצעי התקשורת, ולחימום בחורף הקר של מאדים. קולטי השמש נתקלו בבעיות מרובות. סופות חול על המאדים לכלכו אותם מאד וגרמו להפקת אנרגיה פחותה (דבר דומה קורה לדודי השמש שלנו אחרי סופת אבק, מומלץ לשטוף את הקולטים ופתאום המים יהיו שוב רותחים). במצבים כאלו מערכות התנועה והמחקר מושבתות ורק המערכות החיוניות של החימום והתקשרות עובדות בהספק המינימאלי האפשרי. למרבה המזל רוחות אחרות העיפו את כל האבק והקולטים נהיו נקיים. בעיה נוספת קשה בקולטים היא שהם אינם מתכווננים ואינם יכולים לשנות זווית. לכן כדאי להגיע לקליטה מקסימאלית צריך כל הרכב לשנות מיקום ולצודד כלפי השמש. תמרונים כאלו עושים לקראת כל חורף, להגיע לזוויות שיאפשרו הפקת אנרגיה מקסימאלית. המחקר והתנועה ממשיכים בקיץ.

רכבי החלל MER ספיריט ואופרטיוניטי. מקור JPL NASA

הרכבים נעים לאט מאד. מטרים בודדים ביום. אחרי 6 שנים של פעילות אופרטיוניטי עברה פחות מעשרים קילומטרים. הסיבה לאיטיות היא זהירות. הרכבים נעים מעט, מצלמים את סביבתם, אולי מגלים אבן מעניינת ומתעכבים אליה כמה שבועות, ובעיקר מחכים להוראות מכדור הארץ. בגלל המרחק, הזמן התקשורת למאדים נע בין חמש לעשרים דקות לכיוון אחד, בארץ מנתחים את המצב ושולחים הוראות המשך וכך הלאה. לדוגמה כאשר הרכבים ניסו לרדת למכתש היה צורך בזהירות מרובה שלא יתהפכו או ידרדרו. והתהליך היה שכל פקודה מכדור הארץ גרמה לתזוזה של כסנטימטר בודד, והערכת מצב חדשה. לפעמים על כדור הארץ לא יודעים מה לעשות ולכן מנסים בשטח. יוצרים תבניות גבס וחול המדמות את מיקום הרכבים בצורה מושלמת ועושים ניסויים. לכן כל התקדמות היא איטית מאד.

אכן תקלות לא חסרות, תקיעה בחול (אין אפשרות להזמין גורר), מנועים שהתקלקלו, ועוד. עד היום הצליחו להתגבר על כל התקלות האלו, או לפחות לעקוף אותן (למשל לנסוע רק אחורנית...), אבל לפני כמה חודשים, ספיריט נתקע בצורה חמורה במיוחד ומאמצים לחלץ אותו במשך חצי שנה לא צלחו. לפיכך החליטו בנאסא להפוך אותו למעבדה נייחת ולא לנסות להזיז אותו יותר. לרוע המזל הרכב היה בזווית שלא מאפשרת לו לקבל מספיק אור שמש ולכן נעשו מהלכים במשך שלושה שבועות שגרמו לתזוזה של 34 סנטימטרים לצורך שיפור עמדות. ניתן לראות את התנועה בסרטון הבא.
מבחינת המשימה המדעית הרכבים הם הצלחה אדירה. המשימה תוכננה לשלושה חודשים בלבד, בשטחים מוגבלים והרכבים כבר שש שנים על מאדים, עברו מרחקים גדולים, חקרו מכתשים וגילו חומרים וסלעים שלא ידעו על קיומם במאדים.

מידע רב,משחקים לילדים וסרטוני וידאו נוספים ניתן למצוא באתר NASA מיוחד המוקדש לרכבים. אפיילו קומיקסים עשו עליהם:

רכב חלל זנוח. מקור XKCD