להגיע לירח

איך הגיעו לירח? איך עושים טיסה לחלל? בדף הבא תמצאו שיעור לילדים בכיתות היסודי, שגם יעניין מבוגרים. ילדים שמתענינים בנושא יכולים גם ללמוד את החומר ולהעביר בעצמם שיעור בכיתה (הבן שלי עשה את זה). הדף כתוב במיוחד לילדים. ניתן לעשות שימוש בחומרים למטרות חינוכיות תוך ציון המקור. התמונות מנאסא מותרות בכל שימוש לפי מדיניות נאסא.

כדי להעביר את השיעור יש להוריד את הקובץ המצורף ולשכפל לכל הילדים (מומלץ בצורה דו צדדית לחיסכון בנייר). את העותק למורה מומלץ להדפיס בגודל כפול  A3. ההסבר מתחיל מהצורך בטיל גדול כל כך בשביל להגיע לירח ובנסיון להתרשמות מהמימדים שלו (גובה ביחס לגובה של אדם ומשקל ביחס לפילים). כל התיאור של פעילות הטיל נמצא בצד שמאל של הדף (ומתחילים ממנו) לאחר מכן מדברים על החללית.

יש להדגיש את ההבדל בין הטיל לחללית. הטיל מיועד בשביל לתת את המהירות הנדרשת להגיע לירח אולם השימוש בו מסתיים לאחר זמן קצר מאד. כל יתר הזמן האסטרונטואים יהיו בחללית. חשוב גם להסביר את העקרון שכל מה שלא צריך יותר, משאירים מאחור על מנת לחסוך במשקל. כדי להניע יותר משקל צריך יותר דלק ורוצים להשתמש בכמה שפחות דלק. בגלל זה הטיל עצמו מחולק למספר שלבים וגם על הירח משאירים הרבה דברים.

וכעת להסברים מההתחלה:
הטיל סאטורן 5 הוא הטיל חזק וגדול מאוד. בשביל להביא אנשים לירח צריך טיל עוצמתי שיכול להרים משקל גדול לחלל (מונח המציין את חוזק הטיל מכונה דחף). כאשר שולחים אנשים צריך לשלוח הרבה מים מזון וחמצן. הם צריכים עוד הרבה דברים שאין במשימות לא מאוישות ולכן המשקל גדול בהרבה מאשר חללית ללא אנשים. הטיל מחולק לשלושה שלבים, כל שלב מאיץ את הטיל למהירות יותר ויותר גבוהה.

טיל סאטורן 5

 שלב ראשון
לכדור הארץ יש כח משיכה חזק מאד, על מנת לברוח ממנו יש להגיע למהירות עצומה. יותר קל לעשות את זה בשלושה שלבים ובצורה הדרגתית. לכן הטיל מורכב משלושה שלבים כשכל שלב גורם לחללית לנוע יותר ויותר מהר!  השלב הראשון בוער במשך שתיים וחצי דקות בלבד ומהווה חצי ממשקל הטיל! שלב זה מביא את הטיל לגובה של 60 ק"מ ולמהירות של 8600 קמ"ש. בסוף הבעירה, כל החלק מתנתק, ממשיך לטפס עד לגובה של 110 קילומטר  ונופל לים במרחק של 560 קילומטר מאתר השיגור!

שלב שני
השלב השני בוער במשך שש דקות נוספות בלבד ומביא את הטיל לגובה של 185 ק"מ ולמהירות של 24,600 קמ"ש. בסוף הבעירה השלב מתנתק ונופל לים. שימו לב שלאחר 8 דקות בלבד, רוב הטיל כבר לא קיים!! זה בגלל שלטיל יש מטרה אחת והיא לתת לחללית מהירות גבוהה כדי שתוכל לנוע לירח. לאחר מכן הוא כבר לא נחוץ.

שלב שלישי
השלב השלישי בוער במשך שתי דקות נוספות בלבד. שלב זה מביא את הטיל למסלול סביב כדור הארץ. כאשר הטיל במסלול הוא מהיר מדי בשביל ליפול לכדור הארץ אך איטי מדי בשביל להתחיל במסע לירח. הטיל מסתובב במשך שעתיים וחצי סביב כדור הארץ. לאחר שעתיים המנוע של השלב השלישי נדלק שוב למשך שש דקות ומביא את הטיל למהירות של 40,000 קמ"ש (עשר קילומטר בשניה – מהירות שמאפשרת הגעה מתל אביב לחיפה בעשר שניות). במהירות זו אפשר לברוח מכח המשיכה של כדור הארץ ולהגיע לירח. לאחר היציאה ממסלול כדור הארץ, גם השלב השלישי ניתק. הטיל סיים את תפקידו במסע לירח ונשארת רק החללית.

חללית אפולו
החללית מורכבת משלושה שלבים. תא הפיקוד בו נמצאים האסטרונאוטים, תא שירות – מכיל בעיקר חמצן לנשימה וכן מנועים נוספים לתיקון המסלול לירח ובחזרה לארץ וחללית הנחיתה על הירח. מכל חלקי החללית רק תא הפיקוד הקטן (3 מטרים גובה) חוזר לכדור הארץ.

חללית אפולו - תא הפיקוד ותא השירות

לאחר היציאה מכדור הארץ מזיזים את חללית הירח לקצה הקדמי ומחברים אותה לתא הפיקוד. כאשר מגיעים לירח יש להאיט את מהירות החללית והיא נכנסת למסלול סביב הירח. בשלב זה עוברים שני אסטרונאוטים לתא הירח, מתנתקים מהחללית ויורדים לכיוון הירח. הם נוחתים על הירח יוצאים מן החללית הולכים על הירח, לוקחים משם אבנים ומבצעים משימות מדעיות אחרות.

עם תום המשימה על הירח האסטרונאוטים ממריאים בחצי העליון של החללית (כדי לחסוך במשקל ובדלק. החצי התחתון של החללית נשאר למזכרת על הירח) ומתחברים לתא הפיקוד וחוזרים אליו. לאחר מכן מנתקים את חללית הירח והיא מתרסקת על הירח. האסטרונאוטים מכוונים את החללית בחזרה לכדור הארץ. כאשר הם מתקרבים, הם מנתקים את תא השירות לחלל ונשאר רק תא הפיקוד הקטן. הוא מתחיל ליפול לכיוון כדור הארץ. כאשר הוא נכנס לאטמוספירה הוא מתחמם מאד (עד 2500 מעלות) ויש סכנה של שריפה (אסון כזה קרה לחללית קולומביה עם אילן רמון ז"ל).

לאחר הכניסה לאטמוספירה מפעילים מצנחים כדי להאט את מהירות התא והוא צונח לאוקיינוס שם פותחים את התא ואוספים את האסטרונאוטים לאוניה.אפולו 11 – החללית הראשונה שהגיעה ונחתה עם אנשים על הירח.המריאה ב- 16 ליולי 1969 . נחתה על הירח 4 ימים לאחר מכן  וחזרה ב-24 ליולי לכדור הארץ עם האסטרונאוטים:ניל ארמסטרונג ובז אולדרין (שהלכו על הירח) ומייקל קולינס (שנשאר בתא הפיקוד).

חללית אפולו - רכב הנחיתה על הירח, שימו לב לחלוקת רכב הירח לשנים. רק החלק העליון חוזר אם האסטרונאוטים לחללית הראשית (וגם חלק זה מושלך לפני החזרה לכדור הארץ)

סיפור שאמיתותו לא ברורה אומר שניל ארמסטרונג (שהוא נוצרי מאמין) ביקר בירושלים בהר הבית ואמרו לו שפה עמד בית המקדש (ושישו הלך על אותן מדרגות שהוא הולך עליהן), הוא אמר שהוא מתרגש יותר מאשר כשהלך על הירח.

אפולו 11 על רקע הירח

עוד על הירח

קובץ להורדה להגיע לירח

שביל החלב מתחנת החלל

סרט חדש מקסים שצולם מתחנת החלל הבינלאומית. התחנה חולפת מעל אפריקה, שביל החלב זורח. הסערות על היבשת השחורה נראות היטב (כל ההבזקים הינם ברקים), השביט Lovejoy (שביט מפתיע שהצליח לשרוד מפגש מאד קרוב עם השמש) נראה החל מהשניה ה-11 ממש מימין שביל החלב, וכמובן הבוקר שעולה במהירות בגובה של 300 קילומטר ובמהירות של כ-7 ק"מ בשנייה.הסרטון צולם ב-29/12/2011 משעה 20:55 ועד 21:14 (זמן גריניץ) ועובר מעל מרכז אפריקה, מדגסקר והאוקינוס ההודי.

שריפה? השתקפות השמש

מרחוק היה נראה כאילו הבניין עולה באש

בניין עולה באש?

אולם זוהי בסך הכל השתקפות של אור השמש בבנינים מרוחקים. הבניין רחוק למדי ממקום הצילום בערך 7.5 קילומטרים בקו אוירי. השמש נמוכה מאד בשמים מה שמסביר את הצבע האדום העז והזווית יצאה מתאימה בדיוק כך שההחזרה תגיע בכיוון הנכון. המראה השתנה במהירות. ההתחלה הייתה בבהירות נמוכה ובשלב מסוים (כנראה הזווית הייתה ישרה לגמרי, דקות ספורות לפני השקיעה), יצא האפקט המופיע בתמונה למעלה שנראה כמו בניין בוער באש!
אין מה לדאוג, לבניין שלום. הנה כמה תמונות ממרחקים משתנים

הבניין עדיין נראה בוער

כבר רואים שמדובר בהשתקפות של השמש

הבניין מרחוק

מגנטים

מחפשים מגנטים לאירוע? אתם באים הביתה ועל הדלת אתם מוצאים מגנט פרסומת, אחד או שניים. יש כאלו שישר זורקים אותם לפח, יש כאלו ששמים אותם על המקרר להחזיק ניירות אחרים, שזה בדיוק מה שמפרסמי המגנטים רוצים, יש כאלו שנותנים לדלת להתמלא (יש לכם דלת מלאה מגנטים? שילחו תמונה) ויש כאלו שרכשו דלת מיוחדת שעליה אי אפשר להדביק מגנטים, דבר שאינו עוזר מאחר והם פשוט צריכים להרים את המגנטים מהרצפה, אבל אפשר גם להשתמש במגנטים אלו לניסוי מדעי פשוט וללמוד קצת על מגנטים.
צפו בסרטון או קיראו את ההסברים

אז בואו ניקח שני מגנטים כאלו ונשחק איתם קצת. אין לכם שני מגנטים? תחכו יום יומיים. נסו לשים את שני המגנטים אחד על השני. יכולות להיות שתי אפשרויות. באפשרות הראשונה המגנטים ייצמדו בחוזקה (בכל זאת מגנטים). באפשרות השנייה המגנטים ייצמדו בצורה חלשה מאד או שלא ייצמדו כלל. איך יודעים אם ההיצמדות חזקה או חלשה? נענוע אחד קליל והתשובה תתגלה. בהצמדות חזקה המגנטים ישרדו את הנענוע ובהיצמדות חלשה לא. ניקח את הזוג שנצמד בצורה חזקה וננסה להניע את המגנטים אחד על פני השני. בכיוון מסוים הם ינועו בצורה חלקה לגמרי אולם בכיוון הניצב לו, הם ינועו בצורה מחוספסת וקפיצית ואפילו תוך השמעת רעש.
למה כל זה קורה? הסבר מפורט על מגנטים מצריך שימוש במונחים, כמו אלקטרונים, מטענים, שדה חשמלי ושדה מגנטי. לא ניכנס לכל זה אבל נזכיר שלכל מגנט יש שני צדדים שמכונים בכינויים צפון ודרום או חיובי ושלילי. הצד החיובי והשלילי נמשכים זה לזה בעוד שמגנטים באותו צד ידחו זה את זה. שני צדדי המגנט ייצמדו למשטחים ניטראליים שאינם מגנטים. זו הסיבה מדע חלק מכלי השחמט מתחברים אחד לשני, חלק דוחים אחד את השני, אבל כולם מתחברים ללוח. גם למגנטים שמצמידים לדלת יש שני קטבים, שלילי וחיובי אולם הם פרוסים במעין רצועות אורך על המגנט, משהו כמו באיור הבא:

לכן כאשר מצמידים שני מגנטים בכיוון בו הפסים מאונכים אחד לשני, לא תהיה התחברות או שההיצמדות תהיה חלשה מאד. חלק מהמגנט מושך חלק אחד וחלק מהמגנט דוחה חלק אחר והכוחות פחות או יותר מאוזנים ונייטראליים. גם אם יש התחברות נענוע קל, המהווה הפעלת כח חיצוני יפרק את החיבור. זה היה המקרה שדי בתנועה קלילה כדי להפריד בין המגנטים אבל גם כשהמגנטים צמודים, מאחר והמגנט אינו אחיד ומכיל שדות בעלי כיוונים מנוגדים באותו מגנט עצמו, כאשר מנסים להצמיד את המגנטים הם יכולים לברוח טיפה ימינה או שמאלה עד למקום ההיצמדות הנוח ביותר (שדות מנוגדים חיובי מחובר לשלילי), הבריחה הזו דומה לקפיצה קטנה והיא מסבירה את התנועה הלא חלקה של המגנטים אחד על השני. המקרה של התנועה החלקה הוא כאשר מזיזים בכיוון הרצועות והמגנט כבר מחובר. במקרה כזה ההיצמדות נשארת והתנועה חלקה לחלוטין.
למה מגנטים למקרר בנויים ככה? בעיקר כי הם מאד מאד דקים וכדי להשיג כח מגנטי חזק משתמשים בשני הקטבים של המגנט (זכרו, המקרר והדלת נייטרלים ולכן שני הצדדים יימשכו אליהם). התוצאה היה שצידו השני של המגנט, הצד עם התמונה/פרסומת הוא נייטרלי כמעט לחלוטין, ולכן גם בהצמדה של המגנטים אחד לשני בצד של התמונה, לא תהיה היצמדות כלל.

עובדות מרתקות על כוכב הלכת פלוטו

כוכב הלכת פלוטו, זכה למעמד של כוכב הלכת התשיעי במשך 76 שנה. מגילויו בשנת 1930 על ידי קלייד טומבאו Clyde Tombaugh ועד לסילוקו מרשימת כוכבי הלכת בועידה האסטרונומית השנתית של שנת 2006 בפראג.
פלוטו היה כוכב הלכת הראשון שהתגלה באמצעות מצלמה. הוא גם כוכב הלכת הראשון שנתגלה במצפה אמריקאי (מצפה לוואל באריזונה). צילומים של אותו איזור בשמים בימים שונים הראו הבדלים קטנים בין התמונות. הנקודה שזזה הייתה ככוכב לכת. כיום מגלים בשיטה זו עשרות ומאות כוכבי לכת ננסים ואסטרואידים וגם נובות וסופרנובות וכוכבי שביט מתגלים בשיטה זו בדיוק. קלייד טומבאו עבד קשה להשוות בין התמונות. מכשיר מיוחד איפשר צפייה בשתי תמונות בו זמנית כך שבלחיצת כפתור פשוטה היה אפשר לעבור מתמונה לתמונה. בצורה כזו כל שינוי בתמונות קופץ מיד לעין. לשינויים יש סיבות רבות. לכלוך, אבק, שריטה, תנאי שמים שונים והעבודה מפרכת. כיום מחשבים משוכללים עושים את העבודה (אולם גם הם מוצאים הרבה פעמים שינויים שאינם גרם שמים חדש). לאחר פסילת כל האפשרויות הקודמות, ולקיחת צילומים נוספים, ניתן לחשב מסלול של הנקודה הזזה ולהיווכח שהיא באמת מהווה כוכב לכת.

ברשימת העובדות בהמשך נעזרתי במאמר של מגזין Universe Today עובדות ידועות יותר ופחות על פלוטו. המגזין מאשר להשתמש בכל החומרים שבו בהינתן קרדיט נאות.

פלוטו הוא קטן
לא פלא שפלוטו עבר להיות מוגדר כוכב לכת ננסי. הוא באמת קטן. לא רק שהוא הקטן ביותר מבין כוכבי הלכת האחרים, הוא קטן יותר משבעה ירחים במערכת השמש כולל הירח שלנו, ארבעת הירחים הגדולים של צדק, טיטאן וטריטון.

לפלוטו יש אטמוספירה
לפלוטו אטמופסירה דלילה המורכבת מגז מתאן ופחמן דו חמצני. האטמוספירה משנה מצבי צבירה מגז למוצק בהתאם למרחקו של פלוטו מהשמש. אטמוספירה זו התגלתה רק בשנת 1985, כאשר פלוטו כיסה כוכב מרוחק. התברר שמעט לפני הכיסוי הייתה ירידה בבהירות הכוכב, דבר הנובע מכך שהוא היה מאחורי האטמוספירה של פלוטו (אבל לא מאחורי הכוכב עצמו). יצא לי פעם לראות תופעה דומה בצדק. הכוכב היה נראה בלוע מעט בתוך צדק לפני שנעלם וכך.

לפלוטו יש ירחים
לפלוטו ארבעה הירחים, כארון הידרה וניקס ועוד אחד שהתגלה ממש לאחרונה בתצלום של האבל. הירח כארון גדול מאד יחסית לפלוטו ולמעעשה הם מהווים מערכת בינארית הסובבת סביב נקודה משותפת באמצע הדרך ביניהם. המרחק ביניהם זעום פחות מעשרים אלף קילומטר! גם כדור הארץ והירח סובבים סביב נקודה משותפת, אולם זו נמצאת כ-1500 קילומטר בעומק כדור הארץ ולא בחלל ולכן אי אפשר להתייחס אליהם כמערכת בינארית.

כוכב הלכת הננסי פלוטו וארבעת ירחיו - צילום טלסקופ האבל נאסא

למה פלוטו לא כוכב לכת
הסיבה העיקרית שפלוטו אינו כוכב לכת היא כי התגלו עוד גופים כמוהו והיה חסר לו ייחוד מסוים. מסלול של פלוטו משונה מאד וגם אינו נקי. אחת מההגדרות החדשות לכוכב לכת דורשת שהמסלול יהיה נקי, כלומר לא יהיו בו דברים אחרים מלבד כוכב הלכת (או הירחים שלו). מסתבר שבמסלול של פלוטו יש המון מסה (חומר), שאם נאסוף אותה תהיה  כמותה פי 14 מפלוטו עצמו! לשם השוואה איסוף כל החומר במסלול כדור הארץ (למעט הירח) יהיה פחות ממיליונית ממסת הארץ. להרחבה ראו את הסקירה על הספר  How I killed Pluto (הסקירה והספר באנגלית)

פלוטו קרוי על שם אל (ובאנגלית after a god and not after a dog)
פלוטו קרוי על שם אל השאול הרומי. כאשר הוא התגלה הוא כונה פלנטה X (השם בו אחר כך יכנו את הכוכב לכת הבא שיתגלה) . השם הוצע על ידי ילדה בת 11 מאנגליה במסגרת תחרות בחירת שמות והתקבל על ידי צוות המצפה.

לפלוטו צפוי עתיד מזהיר ככוכב שביט
פלוטו מורכב מסלע וקרח ביחסים זהים ובכך דומה לכוכבי שביט רבים. מכה קטנה שהוא יקבל ותזרוק אותו לשמש, תגרום לקרח להפוך לגז ולפלוטו להפוך לשביט ענקי ומרשים... אם אתם באזור, תנו איזו דחיפה לפלוטו לכיוון השמש...

משהו באמת יהיה שם עוד מעט
החללית אופקים חדשים New Horizons (ולא מדובר על תוכנית של משרד החינוך) בדרכה לפלוטו. החללית שוגרה בשנת 2005 ותגיע לאיזור ב-2015. הגעתה תתרום רבות לחקר פלוטו ועדכונים יבואו בעתיד.

פלוטו לא תמיד הכי רחוק
מסלולו המוזר של פלוטו גורם לו לפעמים לחדור לתוך מסלול נפטון. זה קורה למשך עשרים שנה מתוך 246 שנה של זמן ההקפה ובפעם האחרונה בין השנים 1979-1999. כרגע עדיין פלוטו יחסית קרוב לשמש, לשיא המרחק הוא יגיע בעוד כמאה שנים ובעוד מאתיים שנה שוב יהיה קרוב יותר מנפטון. דרך אגב, עובדה זו שמסלולו של נפטון לא נקי לגמרי, גרמה לציניקנים לשאול האם גם מעמדו של נפטון ככוכב לכת בסכנה אולם מסתו האדירה של נפטון, בולעת את פלוטו בלי להרגיש. לחובבי הפיצוצים, מסלוליהם של נפטון ופלוטו במישורים שונים ואין סכנה של התנגשות ביניהם...