הקדמה מאת אלי אשד

הפתיחה של הסיפור העתידני “כובשי החלל האמיצים” מאת הארי האריסון ומאק ראבוי – מסדרת פלאש גורדון מראשית שנות השישים – תיארה את המחקר בעתיד של כוכב הלכת השישי מהשמש שבתאי, הוא סטורן בלועזית, בידי ספינת חלל. הסיפור התממש בשנים האחרונות הודות לחללית “קאסיני”. לרגל התרסקותה של קאסיני על שבתאי, לפניכם המאמר הראשון מתוך כמה שיופיעו ב”יקום תרבות”, ויעסקו בכוכב הלכת היפה ביותר במערכת השמש, ובהופעותיו בספרות ובתרבות העברית והכללית.

מאת חיים מזר

ב-15 בספטמבר 2017 תגיע לסיומה אחת מטיסות החלל הבלתי מאוישות המוצלחות ביותר. יהיה זה כאשר החללית קסיני תיכנס לאטמוספירה של שבתאי, ותישרף. חללית זו, לאחר מסע של שבע שנים מרגע שיגורה, נכנסה למסלול סביב שבתאי. מדובר היה בתוכנית שאפתנית ביותר, שכללה את חקירת שבתאי, חקירת הירחים  שלו, וחקירת הטבעות  שלו. תוכנית העבודה היתה לארבע שנים, אולם מהנדסיה של החללית השכילו להאריך את המשימה כל פעם, עד שמלאי הדלק אזל בימים אלה.

לשבתאי למעלה מ-60 ירחים. אפשר לחלקם ל שלוש קבוצות על פי גודלם. קבוצה אחת ובה ירח אחד, הוא טיטאן. זהו הירח הגדול ביותר, קוטרו 5100 ק”מ. ייחודו של ירח זה הוא בכך שיש לו אטמוספירה משלו. הקבוצה השניה כוללת 6 ירחים שקוטרם נע בין 500 ק”מ  ל-1600 ק”מ, והקבוצה השלישית – שאר הירחים, שגודלם נע בין פחות מ-500  ק”מ לקילומטרים ספורים. ירחים אלה, בשל מידותיהם הקטנות, צריכים להיקרא ירחונים. צורתם אינה כדורית, והם יותר בבחינת הרים מעופפים. למעשה אין הם שונים מבחינה זו מהאסטרואידים, אותם גופים קטנים המקיפים את השמש במרחב שבין מאדים לצדק.
שבתאי הוא כוכב הלכת השני בגודלו, לאחר צדק, במערכת השמש. קוטרו 120,000 ק”מ, והיממה שלו נמשכת כ-10 שעות, כמו זו של  צדק. הוא מקיף את השמש פעם  ב-30 שנים ארציות. צפיפותו הממוצעת היא 0.9, קצת פחות מזו של מים.

נא לא לטעות, אין מדובר באוקיינוס של מים. האטמוספירה של שבתאי מכילה בעיקרה מימן וקצת הליום,  כמו זו של צדק. בתצפיות טלסקופיות לא נראו על פניו רצועות של רוחות כמו אלה שבצדק, אבל מתצפיות קסיני התברר כי מדובר בכוכב סוער ביותר. מופיעות באטמוספירה שלו בלי הפסק סערות הוריקן. נצפו גם ענני אמוניה, ויש גם מים, אבל בכמויות זניחות ביחס לגודלו של שבתאי. ככל שמעמיקים יותר באטמוספירה הלחצים גדלים, וכך גם עולה הטמפרטורה, כך שבשלב מסוים המימן וההליום יהיו נוזליים, ובעומקים גדולים עוד יותר המימן יקבל תכונות מתכתיות. החללית קסיני, כאשר תחדור לאטמוספירה, תחשוף עוד פרטים עליה.

שבתאי וטיטאן

הירח המסקרן ביותר בתוכנית העבודה של מהנדסי החלל היה טיטאן, גם מבחינת  גודלו, וגם מבחינת הנוכחות של אטמוספרה עליו. כוח המשיכה על פניו של טיטאן הוא שישית מזה של כדור הארץ, כמו כוח המשיכה על פני הירח של כדור הארץ. אף על פי שהירח קטן יותר מטיטאן, וקוטרו 3480 ק”מ.
נשאלת השאלה, מדוע ירח כדור הארץ לא יכול להחזיק אטמוספירה? התשובה היא מרחקו מהשמש. מרחקו של הירח מהשמש הוא כמרחק כדור הארץ ממנה, 150 מיליון ק”מ. מרחקו של שבתאי מהשמש הוא 1.5 מיליארד ק”מ. בגלל מרחקו הקטן של ירח כדור הארץ מהשמש, חומה של זו היה מאייד את האטמוספרה שלו. על טיטאן זה לא יכול לקרות. האטמוספירה של טיטאן מכילה 94% חנקן, 5% מתאן וגזים אחרים מכילי פחמן. חומרי יסוד החיוניים להיווצרות חיים.
כאשר החללית קסיני נכנסה למסלול סביב שבתאי, היא תוכננה גם לצלם את הירחים הגדולים שלו. איך היא עשתה זאת? היא תמיד נעה בכיוון תנועתו של שבתאי סביב עצמו. מה שקרה הוא שכאשר המנוע הראשי שלה הופעל הוא הוסיף למהירות תנועת החללית סביב שבתאי. תוספת מהירות זו אפשרה לה להתגבר על כוח המשיכה של שבתאי, ובאמצעות הפעלת מנועי הניווט שלה נותבה החללית לעבר אחד הירחים. החללית חלפה ליד אותו ירח, צילמה ומדדה אותו, וחזרה לעבר שבתאי, ושוב הקיפה אותו. ואז, שוב בשיטה זו, חזרה לאותו ירח או לירח אחר. תוך כדי תנועתה זו יצא לעתים קרובות שהחללית חלפה ליד הירחונים, וכתוצר לוואי של הטיסה צילמה גם ירחונים אלה. כך הצליחה קסיני לשדר ארצה מאות אלפי תצלומים. לטיסה מסוג זה דרושות כמויות  גדולות  של דלק, וכמובן חייבים בכמויות דלק נוספות כעתודה, למקרה של תקלה.

בפועל התנהלו הטיסות הללו ללא בעיות, ולכן עם סיום תוכנית העבודה המקורית, נשאר במכלי הדלק מלאי גדול, שאפשר כל פעם להאריך את המשימה, עד לרגע הבלתי נמנע בו מגיעים לאפס דלק, מה שיקרה ב-15 בספטמבר. עם סיום המשימה יכניסו את החללית לתוך האטמוספרה של  שבתאי עד שתושמד על ידי הלחץ. כך מנצלים את החללית להפקת עוד מדע. תוך כדי כניסה לאטמוספירה החללית תמשיך לתצפת ולשדר מידע עד להפסקת עבודתם של משדרי החללית.
לחללית קסיני היתה צמודה חללית נוספת. זאת היתה הגשושית הויגנס, שיוצרה על ידי סוכנות החלל האירופית. עם התקרבות קסיני לשבתאי, שוחררה הויגנס, ונותבה לנחיתה מוצלחת על הירח טיטאן. במהלך כניסתה של הגשושית לאטמוספירה היא מדדה  אותה, וגם שדרה סדרה של תצלומים של פני הירח, לרבות מספר תצלומים  מפני הקרקע. זאת היתה הפעם  הראשונה שחללית כלשהי נחתה על גוף כלשהו במערכת השמש החיצונית, כלומר שמעבר למאדים.

טיטאן

קאסיני ליד טיטאן

באשר לטיטאן, האטמוספירה שלו צפופה פי 1.6 מזו של כדור הארץ. המשמעות היא שבנפח של סמ”ק על פני הקרקע שלו יש יותר גז מאשר בסמ”ק של אטמוספירת כדור הארץ. בהתחשב בכך שיש באטמוספירה מתאן, שהוא גז רעיל, והטמפרטורה הממוצעת על פני השטח היא 180 מעלות מתחת לאפס, לא מומלץ להסתובב שם בלי חליפת חלל.

בגלל המרחק הגדול מהשמש, שכבת העננים, והאובך, האופפים אותו, אור השמש הוא קלוש. משהו כמו בשקיעה על כדור הארץ, אור אפלולי. כמו ירח כדור הארץ גם טיטאן בתנועתו סביב שבתאי מראה לכוכב הלכת רק צד אחד. משך ההקפה שלו את שבתאי הוא 16 ימים ארציים, יממה  ארוכה מאוד. שבתאי מקיף את השמש פעם ב-30 שנים ארציות, ולכן שנה אחת על טיטן שווה ל-30  שנים ארציות. כמו לכדור הארץ גם לטיטן עונות שנה, אלא שהן ארוכות יותר. צילומי קסיני הראו שיש עליו ימים ונהרות. מים לא יכולים לזרום עליו, שהרי הם קופאים בטמפרטורה של 0 מעלות. מה שזורם שם הוא מתאן. המתאן שאנו מכירים אותו כגז הופך בטמפרטורות שבין 180 – 161 מתחת לאפס לנוזל. כך, את המים על כדור הארץ מחליף בטיטאן המתאן, ויוצר מחזור מתאן. מסיבה זו יש על פני טיטאן ארוזיה על ידי מתאן. זהו עולם שונה לחלוטין ממה שאנו מכירים. מכיון שנמצאו על טיטאן תרכובות אורגניות, יכול להיות שיש עליו חיים, אבל לא חיים שאנו מכירים.

איפה יש מים נוזליים על טיטן? מתחת לקרום הירח. מעט מאוד ידוע לגבי המים הללו. אולי יתאפשר לחקור אותם בטיסות עתידיות.

אנצלדוס


הירח שהפתיע את החוקרים הוא אנצלדוס. זהו גוף קטן שקוטרו 500 ק”מ, והנה בירח זה צולמו בזמן אמת התפרצויות גייזרים של מים. התברר שבקוטב הדרומי שלו יש הרבה גראבנים, שלושה מהם גדולים במיוחד ממש באזור הקוטב. גראבנים אלה קיבלו את השם “רצועות  הנמר”. התפרצויות הגייזרים באו מתוכם. ישנם מאות צילומים שלהם. תופעה מקבילה לכך לא מצויה בקוטב הצפוני של אנצלדוס.

קסיני ליד אנצלאדוס

התפרצויות אלה עוררו את המחשבה שכנראה יש בתוך הירח אוקיינוס מים. ההערכה היא שכמות המים באוקיינוס זה שווה או גדולה מכמות המים שבכל האוקיינוסים על כדור הארץ. מדידות נוספות שנעשו על ידי קסיני אוששו הנחה זו.

בגלל ייחודיותו  של  ירח זה הן בשל התופעות הגיאולוגיות שלו והן בשל ממדיו הקטנים   הוא בהחלט ראוי להיות יעד  לחללית אחת או יותר משלו.

אפשרות שכדאי לשקול  היא  חללית שתיכנס למסלול קוטבי סביבו.  חללית זו תוכל לעקוב באופן  רציף אחר הגייזרים. אפשר יהיה להעלות ולהוריד את מסלול הטיסה כך שתוכל לבצע תצפיות פנורמיות על הקטבים והן לקבל תצלומים  ברזולציות  גבוהות  של פני השטח במקומות אלה. מכיון שהתבליט של הירח  הוא נמוך אפשר יהיה להוריד את החללית  לגובה של 10 – 5 ק”מ מהקרקע ולקבל אפילו  צילומים  ברזולוציות של מספר סנטימטרים  לפיקסל. רק לחשוב שניתן יהיה לראות בתצלומים אלה גרגרי חול. אפשר יהיה גם לבצע חתכים סטרטיגרפיים  של ה –  grooves   צילומים כאלה יהיו  חגיגה לגיאולוגים. אפשרות  נוספת לצייד  את החללית  בזרוע  שתאסוף מדגמים  מהגייזרים  ולבחון אותם בחללית  עצמה. אם נלך קצת יותר רחוק  אולי לשלוח  אפילו רכב שטח אחד או יותר שידגמו את הקרקע עצמה . לצי כזה של חלליות צפויה עבודה, מסקרנת ועתירת מדע. למה לא לפתח אחת מחלליות אלה כאן בישראל ?

ירחי שבתאי האחרים

שבתאי כפי שהוא נראה מאחד מירחיו. צייר David Robinson

https://david-robinson.pixels.com/

שאר הירחים של  שבתאי הם מכותשים ויש בהם הרבה גראבנים. חלק ממכתשים אלה גודלם מאות קילומטרים, ואותם גראבנים אורכם יכול להגיע לאורך של מאות קילומטרים, ואפילו יותר. הירחונים, כפי שציינו, הם זעירים וחסרי צורה מוגדרת, ונראים כתפוחי אדמה. מקורם לא ברור. יש ביניהם שמכוסים  באבק, ויש ביניהם בעלי צורה יוצאת דופן שנראית לא-טבעית. ירח אחד כזה נקרא Methon, והוא נראה כמו ביצה שאורכה פחות מ-3 ק”מ.

ירח נוסף של שבתאי שהועלתה אפשרות לקיום אוקיינוס תת קרקעי עליו, הוא דיון, שקוטרו 1120 ק”מ. אותם אוקיינוסי מים תת קרקעיים מעלים הרהורים לגבי קיום חיים במקומות אחרים במערכת השמש.
מענין לציין כי המקום הראשון שבו העידו מדידות מחלליות על אוקיינוס, או מספר אוקיינוסים, תת קרקעיים, הוא אירופה ירחו של צדק.

כל הירחים הגדולים של שבתאי מופו.

טבעות שבתאי


התופעה הבולטת של שבתאי היא הטבעות שלו. במהלך השנים התברר ששבתאי אינו היחיד. גם לצדק, אורנוס, ונפטון, טבעות משלהם, אלא שהן בדידות. הטבעות של שבתאי באות ברובן ברצף זו אחר זו, אם כי יש במקומות מסוימים מרווח בין טבעות. במרווחים אלה יש מעט מאוד חומר, ובמקרה אחד מצוי בפער שכזה גם ירחון שלא ברור איך הגיע לשם. קיימות גם מספר טבעות בדידות המרוחקות מאוד משבתאי, והבולטת שביניהן נקראת טבעת F. טבעת זו מלווה בשני ירחונים זעירים המוגדרים כירחונים רועים, ולא פעם בתנועתם בסמוך אליה משפיעים על צורתה. הטבעת מקבלת עיוותים שונים, לעתים בצורת מקלעת. הטבעות עשויות מגושי סלעים, גרגרי אבק, וחלקיקי קרח, ואפשר להבחין בתוכן בתנועות גליות. רוחבן הכולל של הטבעות (להוציא את הטבעות הבדידות) קרוב ל-120,000 ק”מ, ועוביין  כ-1  ק”מ. המשמעות היא שיחסית לגודלן הן דקיקות מאוד.

ולעתיד?

Cumberland at Saturn by David Robinson

כמות המידע ששודרה ארצה מהחללית קסיני היא אדירה. עד היום פורסמו בכתבי העת המקצועיים עשרות מחקרים, ויפורסמו בהמשך עוד מחקרים. מכלול זה של מחקרים ישמש בסיס לתכנון חלליות לעתיד לבוא. כדי להבין באיזה סדר גודל של מחקר מדובר, די אם נציין שתכנונה של קסיני נמשך 7 שנים.
מחקר כוכבי הלכת החיצוניים הוא רק בראשיתו. אפשרויות שיש לחשוב עליהן הן חללית חדשה שתיכנס למסלול קוטבי סביב שבתאי. מה יתרונו של מסלול זה על מסלול אחר? בקוטב הצפוני של שבתאי מצויה באטמוספירה תבנית בצורה משושה. אורכה של כל צלע במשושה 12,000 ק”מ, כך שכל כדור הארץ יכול להיכנס לתוך התבנית. תצורה זו היא סוערת וגועשת, והובחנו בתוכה הוריקנים באורך של מאות קילומטרים. מה טיבה של תצורה זו לא ברור.
אפשרות נוספת היא להכניס חללית למסלול סביב טיטאן כדי לבחון את האטמוספרה שלו, תוך שימת דגש על האקלים שלו. במקביל אפשר להנחית נחתות על פני השטח. אפשרות שעובדים עליה כבר כיום היא בניית צוללת זעירה, שתחדור לתוך אחד הימים שלו. הירח השני שאותו מענין לחקור הוא אנצלדוס. גם סביבו אפשר להכניס חללית למסלול קוטבי. חללית זו תעקוב אחר התפרצות הגייזרים, ותדגום אותם. אפשר יהיה גם להוריד לתוך “רצועות  הנמר” חלליות זעירות, שתנוענה על פני הקרקע ותצלמנה אותן מקרוב. באשר לטבעות, אפשר לתכנן חללית שתקיף אותן תוך כדי תנועה מסביב לשבתאי, ותצלם אותן, ואת כל הדינמיקה שבתוכן. חללית כזו תנוע במרחק קצר מהטבעות, כך שאפשר יהיה לקבל תצלומים ברזולוציות גדולות ביותר. חללית נוספת שאפשר לשגר לטבעות, תצויד בתאי קליטה, כדי לאסוף מדגמים מהטבעות, במטרה להחזיר אותם לכדור הארץ, או לנתח אותם במקום.
שבתאי על מכלול התגליות שקסיני חשפה בפנינו, ראוי לא לחללית עתידית אחת, אלא לצי של חלליות, ולשם כך יש להתחיל בעבודה כבר עכשיו, תוך כדי שיתוף פעולה בינלאומי.

ראו גם :

שבתאי  ממצאים חדשים -חלק ראשון

שבתאי :ממצאים חדשים חלק שני

טיטאן :ממצאים חדשים :חלק ראשון

טיטאן :ממצאים חדשים -חלק שני

ספינת החלל העתידנית “אנטרפרייז” ליד שבתאי

3 תגובות

  1. לפני מספר שנים חשבו להוציא את הקסיני ממסלולה סביב שבתאי ולשלוח אותה לנפטון. מבדיקת הנושא התברר שטיסה זו תימשך 20 שנה וויתרו על כך.

  2. זהו: בערך לפני ארבע שעות קסיני נכנסה לשמי שבתאי ונשרפה שם .
    ובערך באותו זמן צפון קוריאה על כדור הארץ שלנו שלחה טיל נוסף מעל שמי יפן .
    הגדולה של המין האנושי והשפל של הרוח האנושית שניהם מתחוללים במקביל ושניהם מתגלמים ברקטות.

  3. RIP, Cassini: Historic Mission Ends with Fiery Plunge into Saturn

    By Calla Cofield, Space.com Senior Writer | September 15, 2017 07:16am ET
    https://www.space.com/38167-cassini-spacecraft-plunges-into-saturn.html

    PASADENA, Calif.— And just like that, it was gone.
    NASA received its last data transmission from the Cassini spacecraft at 4:55:46 a.m. PDT (7:55:46 a.m. EDT, 1146 GMT) today (Sept. 15), before losing contact with the probe as it hurtled into Saturn’s atmosphere. It was a fiery grand finale for the probe, which spent 13 years orbiting the ringed planet. NASA officials expect that Cassini broke apart about 45 seconds after that final transmission, due to the intense friction and heat generated by the fall.

    “I hope you’re all … deeply proud of this amazing accomplishment,” Earl Maize, the Cassini program manager, said to the mission team after the spacecraft signal was lost. “Congratulations to you all. This has been an incredible mission, an incredible spacecraft, and you’re all an incredible team. I’m going to call this the end of mission.” [In Photos: Cassini’s Last Views of Saturn at Mission’s End]

    The Cassini spacecraft has plunged into Saturn, sending back its final communications before burning up in the ringed planet’s atmosphere.
    The Cassini spacecraft has plunged into Saturn, sending back its final communications before burning up in the ringed planet’s atmosphere.

    The final stream of data from Cassini was received at NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) in southern California. The spacecraft communicated with Earth via the Deep Space Network, a series of telescopes around the world that keep contact with spacecraft that fly beyond the moon. The Deep Space Network is managed from JPL.

    During Cassini’s final moments, mission scientists and team members watched anxiously as data continued to come in from the spacecraft as it hurtled through Saturn’s atmosphere. The signal was lost when Cassini could no longer keep its antenna pointed at Earth, due to the intense friction created by its fall through the atmosphere. Maize said he anticipated that the probe would completely break apart about 45 seconds later. The team members stood and applauded somberly when Maize announced end of mission.

    “This is a historic moment, and I think the mood reflects that,” Morgan Cable, a research scientist at JPL, said of the event. “This is a celebration of an amazing mission and incredible legacy.”

    In Cassini’s final months and days, scientists and the public alike have voiced their affection for the space probe and the incredible discoveries it made.

    “[I’m] feeling the love, if I may be so corny,” Maize said when asked about the public outpouring. “It’s just very heartening. Because it’s part of what we try to do — to extend everybody out to Saturn. It’s not [just for] scientists in the ivory tower; it’s for humanity. And so for everybody to get on the ride … it is just phenomenal.” [Cassini’s Greatest Discoveries at Saturn]

    Cassini’s descent into Saturn was intentional. The spacecraft was rapidly running out of fuel, after spending nearly 20 years in space, and NASA scientists decided to make use of the mission’s inevitable conclusion. By crashing into Saturn, Cassini had the opportunity to see what the planet’s upper atmosphere is made of, and that’s the data that the probe sent back to Earth during its final few moments of life. The probe took its last images of the Saturn system yesterday (Sept. 14), and transmitted those images back to Earth the same day, ahead of its plunge.

    Members of the Cassini team and other JPL employees watch the final minutes of the Cassini mission, next to a full-scale model of the spacecraft.
    Members of the Cassini team and other JPL employees watch the final minutes of the Cassini mission, next to a full-scale model of the spacecraft.

    During its 13-year tenure at Saturn, Cassini captured breathtaking images of the ringed planet, revealing swirling storms and a hexagonal jet stream swirling around Saturn’s north pole. The probe saw strange features in the planet’s ring system, found evidence of meteors crashing through the rings in the past, and watched as the planet’s many moons caused the rings to change and evolve.

    The spacecraft discovered new moons around Saturn; the planet has 53 named moons and another nine unnamed moons, and there are many more small objects that might one day be confirmed as moons. Cassini found geysers erupting from the surface of the large, icy moon Enceladus. Further study of the geysers has since indicated that Enceladus’ subsurface water ocean might have conditions suitable for life. Cassini revealed new details about the strange surface of the moon Titan, which is dotted with liquid methane lakes, rivers and oceans.

    This is the last image taken by NASA’s Cassini spacecraft before it dove into Saturn’s atmosphere. Cassini captured this view on Sept. 14, 2017 at 12:59 p.m. PDT (3:59 p.m. EDT; 19:59 GMT). It shows the location where the spacecraft would enter the planet’s atmosphere hours later.
    This is the last image taken by NASA’s Cassini spacecraft before it dove into Saturn’s atmosphere. Cassini captured this view on Sept. 14, 2017 at 12:59 p.m. PDT (3:59 p.m. EDT; 19:59 GMT). It shows the location where the spacecraft would enter the planet’s atmosphere hours later.
    Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
    “We left the world informed but still wondering,” Maize said during a news conference Wednesday (Sept. 13). “I could not ask for more.”

    The $3.26 billion Cassini-Huygens mission — a joint effort by NASA, the European Space Agency and the Italian Space Agency — launched in 1997 and arrived at the Saturn system in 2004. In 2005, the Huygens lander dropped onto the surface of Saturn’s largest moon, Titan, revealing the hidden world beneath its opaque, orange atmosphere. The Cassini orbiter’s initial mission was meant to last until 2008 but was extended twice, stretching the spacecraft’s life to 2017. [How the Cassini Mission to Saturn Worked (Infographic)]

    The Cassini team cheers, hugs and cries after receiving the final signal from Cassini that indicated the mission had come to an end with the spacecraft’s disintegration in Saturn’s atmosphere.
    The Cassini team cheers, hugs and cries after receiving the final signal from Cassini that indicated the mission had come to an end with the spacecraft’s disintegration in Saturn’s atmosphere.
    Credit: Joel Kowski/NASA/UPI/Newscom
    “One of the greatest legacies of the mission is not just the scientific discoveries it makes, and what you learn about, but the fact that you make discoveries that are so compelling that you have to go back,” said Mike Watkins, director of JPL. “We will go back and fly through the geysers of Enceladus, we will go back and look at Titan, because the Cassini findings are just groundbreaking.”

    ECalla Cofield, Space.com Senior Writ

השאר תגובה

אנו שמחים על תגובותיכם. מנגנון האנטי-ספאם שלנו מייצר לעתים דף שגיאה לאחר שליחת תגובה. אם זה קורה, אנא לחצו על כפתור 'אחורה' של הדפדפן ונסו שוב.

הזן את תגובתך!
הזן כאן את שמך

4 × אחד =