החללית האמריקאית שהגיעה לפלוטו לפני שלוש שנים תבקר מחר בעצם השמימי המרוחק ביותר שחללית הגיעה אליו אי פעם

במפות של יוון העתיקה ורומא העתיקה ת'וּלֶה (Thule) היה האי הצפוני ביותר. בין השאר הוא מזוהה כיום עם איי סקוטלנד, איסלנד או גרינלנד. מהמפות ההלניות צמח הביטוי אוּלְטִימָה ת'וּלֶה – הת'ולה האחרון – מונח שאפשר לתרגמו כ"קצה העולם" – המקום הרחוק ביותר. בספרות ימי הביניים קיבל הביטוי משמעות של מקום שהוא מעבר לגבולות העולם המוכר. לכן השם, שנבחר במשאל ציבורי של סוכנות החלל האמריקאית, מתאים מאוד לעצם השמימי המרוחק ביותר שחללית תבקר בו.

רואים בקושי

החללית האמריקאית New Horizons (אופקים חדשים) שוגרה ב-2006 לחקור את כוכב הלכת הננסי פלוטו. אחרי כמעט עשור של טיסה היא חלפה לידו ביולי 2015 וצילמה מקרוב אותו ואת ירחיו. גם זמן רב לאחר המעבר המשיכה החללית להעביר תמונות מפלוטו ומידע נוסף עליו ועל ירחיו. פלוטו הוא העצם הגדול ביותר המוכר לנו באזור המכונה חגורת קויפר (Kuiper Belt) – אזור עצום המכיל אסטרואידים וגרמי שמיים אחרים בחלק החיצוני ביותר של מערכת השמש. אחרי המעבר ליד כוכב הלכת הננסי, התכנית הייתה שהחללית תצלם מקרוב עצמים נוספים בחגורת קויפר, והחיפוש אחר היעד הבא החל עוד לפני שהיא התקרבה ליעדה המקורי.

העצם שנבחר בסופו של דבר התגלה ב-2014 בתצפיות של טלסקופ החלל האבל (Hubble), שנעשו בדיוק למטרה זו. שמו הרשמי הוא בינתיים 2014MU69, והשם שנבחר צפוי לקבל אישור רק לאחר מעבר החללית לידו. הגילוי כלל לא הרבה יותר מאשר את עצם קיומו של הגוף הזה וחישוב המסלול שלו, כך שיצטלב עם מסלולה של החללית המתרחקת מהשמש במהירות של יותר ממיליון קילומטרים בכל יום, ויכולתה לשנות כיוון מוגבלת ביותר. לאחר ששום טלסקופ קרקעי לא הצליח לזהות גרמי שמיים רלוונטיים בחגורת קויפר, בגלל המרחק העצום, פנו החוקרים לטלסקופ החלל. למרות שהמרחק בינו לבין הטלסקופים הקרקעיים הוא רק כ-500 קילומטר, האבל יכול לראות רחוק הרבה יותר, משום שהוא נמצא מחוץ לאטמוספרה והיא אינה בולעת ומעוותת את האור המגיע אליו.

האור המוחזר מאולטימה ת'ולה כה חלש, עד שרוב התצפיות עליו אינן ישירות: בטלסקופים שאינם נמצאים בחלל, כולל טלסקופ SOFIA המותקן על מטוס, החוקרים מצליחים להבחין בו רק כשהוא מסתיר את האור של כוכבים רחוקים. זו שיטת תצפית מאתגרת ביותר, הדורשת תזמון מדויק מאוד של התצפית וצפייה בדיוק מהזווית הנכונה. לכן מאז גילויו בוצעו בהצלחה רק תצפיות מעטות עליו, והידע על אודותיו דל מאוד.

תצפית מדויקת של הסתרה. ת'ולה אולטימה חולף לפני כוכב (בעיגול האדום) ומסתיר אותו להרף עין | צילום: NASA
תצפית מדויקת של הסתרה. ת'ולה אולטימה חולף לפני כוכב (בעיגול האדום) ומסתיר אותו להרף עין | צילום: NASA

קרוב אבל רחוק

החוקרים מעריכים כי אולטימה תולה הוא גוף שאורכו 30-20 קילומטרים וצורתו מוארכת יחסית. מתצפיות אחדות עולה כי ייתכן שהוא בעל צורה כללית של שני כדורים מחוברים, וכמה חוקרים העלו את ההשערה שהם אינם מחוברים, אלא חגים זה סביב זה במרחק קצר מאוד. על פי חישובי המסלול הוא משלים הקפה של השמש כל 296 שנים (הקפה של פלוטו נמשכת 248 שנות ארץ), במרחק של כ-6.5 מיליארד קילומטרים שהם בערך 43 יחידות אסטרונומיות (כלומר 43 פעמים המרחק של כדור הארץ מהשמש).  

אם הכל יתנהל כשורה, החללית New Horizons תעבור ב-1 בינואר במרחק של כ-3,500 קילומטרים בלבד מאוּלְטִימָה ת'וּלֶה. זה אמנם נשמע רחוק אבל זה שליש מהמרחק שממנו צילמה החללית את כוכב הלכת הננסי פלוטו. אוּלְטִימָה ת'וּלֶה הוא כמובן גוף קטן הרבה יותר, אבל החוקרים עדיין מצפים שהמצלמות המשוכללות של החללית יספקו להם גם ממרחק רב תמונות איכותיות שיאפשרו להבחין בפרטים בגודל של כ-30 מטר על פני גרם השמים הזעיר.

מכיוון שהחללית נעה במהירות של יותר מ-14 קילומטר בשנייה, המעבר כולו יהיה קצר מאוד. שיאו אמור להתרחש ביום שלישי בשעה 7:33 בבוקר (שעון ישראל). עם זאת, בשל המרחק העצום שלה מכדור הארץ, יידרשו לא פחות משש שעות עד שהאותות ממנה יגיעו אלינו, כך שרק אחר הצהריים נוכל לראות תמונות ראשונות של הגרם השמימי הרחוק ביותר שחללית הגיעה אליו.

מעבר קצר שאמור לחשוף גרם שמימי לא נודע. הדמיה של New Horizons ליד ת'ולה אולטימה (לא בקנה מידה) | מקור: NASA
מעבר קצר שאמור לחשוף גרם שמימי לא נודע. הדמיה של New Horizons ליד ת'ולה אולטימה (לא בקנה מידה) | מקור: NASA

עד סוף העולם

במהלך המעבר הקצר קרוב לאוּלְטִימָה ת'וּלֶה תצלם החללית תמונות רבות ותמדוד נתונים נוספים כמו טמפרטורה, קרינה, ריכוז החלקיקים בחלל ועוד. לאחר שתשלח תמונות ראשונות מיד לאחר המעבר הקרוב, אמורה החללית להמשיך לשגר לכדור הארץ נתונים ומידע מהמעבר במשך כמעט שנתיים, עד ספטמבר 2020, זאת בשל רוחב הפס המצומצם המונע ממנה לשלוח את כל המידע בזמן קצר. החוקרים מקווים ללמוד מהנתונים האלה פרטים רבים על אוּלְטִימָה ת'וּלֶה: המבנה שלו, הרכבו הכימי, הסיבוב העצמי, אם יש סביבו גזים או חלקיקים אחרים, ועוד. על סמך המידע הזה ינסו החוקרים להבין טוב יותר את ההיסטוריה של חגורת קויפר ולנסות להשלים את תמונת היווצרותה של מערכת השמש כולה.

לאחר המעבר תמשיך New Horizons להתרחק מהשמש במהירות עצומה – יותר מ-50 אלף קילומטרים בשעה. למעשה, אין אפשרות לעצור אותה – הדלק שהיא נושאת מיועד לתיקוני כיוון, אך אינו מספיק כדי להאט אותה כך שתיכנס למסלול סביב גוף פלנטרי, או אפילו סביב השמש. עם זאת, בשנים הקרובות לא צפויה החללית לפגוש שום עצם נוסף. לפי שעה המשימה שלה אמורה להסתיים באמצע 2021, אך אם מכשיריה ימשיכו לתפקד אפשר שבנאס"א ינסו לאתר גוף נוסף בחגורת קויפר ולכוון אותה למעבר לידו.

בשנת 2038 צפויה החללית להגיע למרחק של 100 יחידות אסטרונומיות ולמעשה לחצות את חגורת קויפר ולצאת מההֶלְיוֹסְפֵרָה – טווח ההשפעה של רוח השמש – אל האזור הבין-כוכבי שבו משייטות כיום שתי חלליות וויאג'ר. אם מערכותיה עדיין יעבדו – זה יהיה יותר מהצפוי על פי התכנון המקורי אך בהחלט בגדר האפשר – היא תוכל להצטרף לחלליות האלו, המעבירות כיום מידע מהחלל החיצון ממש. החללית מקבלת את אספקת החשמל מגנרטור המנצל את החום הנוצר בהתפרקות גרעינית של פלוטוניום. אם הפלוטוניום יאזל והמכשירים יפסיקו לעבוד, תצא New Horizons ממערכת השמש כקופסה קרה ודוממת, וכנראה תמשיך במסלולה עד קץ הדורות. לנו היא תשאיר כמה שיאים, כמו הצילומים הרחוקים ביותר מכדור הארץ, ומורשת מפוארת של החללית הראשונה, בינתיים גם היחידה, שחקרה מקרוב עצמים בחגורת קויפר – קצה העולם המוכר לנו.

6 תגובות

  • מוטי

    איך המידע מועבר מהחללית לארץ?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתי נבו

    תשובה

    שלום מוטי,
    המידע מתורגם לסימנים ומועבר בגלי רדיו.

  • ישראל

    מהירות החללית

    שלום איתי,
    כיצד החלליות מגיעות למהירות כזו של למעלה מ 14 ק"מ לשניה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתי נבו

    מהירות

    שלום ישראל,
    חלליות היוצאות לעומק החלל נעזרות בדרך כלל בשיטת "מקלעת כבידתית" (gravity assist) - יעף סמוך לכוכב לכת המאפשר להן להשתמש בכבידה של כוכב הלכת כדי להגדיל את האנרגיה שלהן, ולפיכך את מהירותן. ניו הורייזנס עשתה מהלך כזה ליד כוכב הלכת צדק ב-2007.

  • יניב

    חלליות

    שלום איתי
    כיצד חלליות נאסא מנווטות ?האם יש להם נווט אוטונומי ממוחשב או שכל הנווט מתבצע מכדור הארץ ממרכז בחלל של נאסא עם נווט אנושי .
    האם המסלול נקבע כולו מראש או שהחלליות מקבלות פקודות כל הזמן לתיקון ומעקף
    בברכה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתי נבו

    ניווט מרחוק

    יניב שלום,
    "חלליות נאס"א" זה מונח כללי מאוד. לכל חללית יש מערכת ניווט שונה, מותאמת למשימה ולצרכיה. באופן כללי, חלליות שפועלות רחוק מכדור הארץ אי אפשר להפעיל בניווט אנושי בזמן אמת, בגלל הפרשי הזמן. אותות שנשלחים מ"ניו הורייזנס" מגיעים לארץ אחרי שש שעות, ובחלליות במסלול סביב מאדים יש הפרש זמנים של 4-20 דקות לכל כיוון, תלוי במיקום היחסי של מאדים וכדור הארץ. חלליות שצריכות לבצע רצף מורכב של פקודות, כמו נחיתה על מאדים, מצוידות בדרך כלל במחשב שמוציא לפועל את הרצף הזה, ויכול גם להגיב במידה מסוימת של אוטונומיות לאירועים בשטח. בחלליות כמו ניו הורייזונס הדברים פחות מסובכים, אם כי היא תידרש לבצע רצף מסובך של פעולות ומדידות בזמן קצר יחסית: הפעולות האלה מוזנות מראש למחשב ומבוצעות בזמן שנקבע מראש. לגבי הניווט עצמו, במקרה שלה מדובר רק בתיקוני מסלול קטנים, והם נעשים בהפעלת מנוע שמתוזמנת מראש לזמן קצוב. כמו שנאמר בכתבה, המסלול במקור נקבע מראש עד פלוטו, והיעד הבא נבחר סופית רק לאחר המעבר המוצלח. גם עכשיו, אם המעבר יתנהל כשורה, יחליטו בנאס"א על היעד למעבר הבא של החללית בעוד כמה שנים.