המאמרים באתר מוגנים בזכויות יוצרים. ניתן לעשות שימוש למטרות פרטיות ולא מסחריות תוך קישור לעמוד המקורי ומתן קרדיט לגדי איידלהייט. לפרטים נא לפנות לאימייל gadieide@yahoo.com

יום רביעי, 24 בפברואר 2010

תצוה

המאמר לפרשת תצווה עבר לאתר פרשת השבוע.
ליחצו על הקישור למעבר מהיר לאתר פרשת השבוע

יום שלישי, 23 בפברואר 2010

שמש

סדרת עין צופיה מרכזת מאמרים בנושא אסטרונומיה בלי טלסקופ. את רוב הפעילויות המוזכרות ניתן לעשות תוך שימוש בעיניים בלבד המאמר הקודם בסדרה התמקד בתצפית בלווינים המאמר הפעם יתרכז בכוכב הקרוב אלינו ביותר השמש והוא מחולק לשני חלקים.

מידע כללי על השמש
השמש, כוכב צהוב בקוטר ממוצע של 1.4 מיליון קילומטר, ונפח המסוגל להכיל את כדור הארץ 1.3 מיליון פעמים, הינה הכוכב המרכזי במערכת השמש. מסת השמש מהווה למעלה מ-99% מכלל המסה במערכת השמש, והיא מורכבת בעיקר מהיסודות הקלים ממימן והליום. השמש הינה בעלת חשיבות עצומה עבורנו מאחר ואורה הוא שמאפשר את קיום החיים על פני כדור הארץ.
היסוד הליום


הליום הינו היסוד השני בטבלה המחזורית, והוא התגלה מחקירת הספקטרום של השמש בשנת 1868 וקיבל את שמו היווני של אל השמש (Helios). בכדור הארץ התגלה ההליום רק כ-30 שנה מאוחר יותר על ידי הכימאי האנגלי ויליאם רמזי. ההליום שימש כתחליף למימן הדליק במילוי ספינות אוויר, שגרם לאסונות תעופה, וגם כיום משתמשים בו למילוי בלונים לילדים. להליום שימושים רבים נוספים ותכונה מעניינת שלו היא שבלחץ רגיל הוא אינו נהפך למוצק, גם לא באפס המוחלט.



הוראות בטיחות

תצפית ישירה בשמש אסורה לחלוטין ומחייבת שימוש בפילטר שמש מיוחד. אין להביט בשמש ללא אמצעי הגנה מתאים (אמצעים כגון פילם של מצלמה, זכוכית מפוייחת, תקליטור או דיסקט ומשקפי שמש מתאים אינם מתאימים ועלולים לגרום לנזק ראייתי בלתי הפיך).

כמו כן תצפית שמש מתבצעת בשמש וכללי הזהירות הרגילים חלים: כובע, משקפי שמש, קרם הגנה ושתייה מרובה של מים. רצוי להימנע מתצפיות בשעות החמות כשהשמש גבוהה בשמים, מה שהופך את התצפית ללא נוחה ואף מסוכנת.

תצפית ישירה בשמש בשקיעה ובזריחה
מאז ומעולם נהנו בני אדם מהמחזה המרהיב של שקיעה וזריחה. זמן השקיעה והזריחה הוא הזמן היחידי לתצפית ישירה בשמש. השמש נמוכה בשמים, אורה מתעמעם מאד ומאפשר צפייה ישירה בעין (שימו לב: צפייה ישירה באמצעים אופטיים מסוכנת גם בשקיעה ובזריחה). במבט על השמש אפשר לשים לב שהשמש נראית כמו סגלגל ולא ככדור מושלם. אמנם השמש באמת אינה כדור מושלם אבל צורתה בשקיעה נובעת מכך שהקרניים בחלקה התחתון של השמש עוברות מרחק רב יותר באטמוספירה ונוצר עיוות הגורם לכך.

תנועת השמש בשמים
ניתוח תנועת השמש בשמים במאמר זה, יודגם עבור צופה הנמצא בישראל (קו רוחב 32 מעלות). בהמשך, נתאר את התנועה עבור צופה בקו המשווה ובקטבים. התופעה הקלה ביותר לזיהוי הינה מחזורית ונקראת "יום". השמש נראית כעולה במזרח ושוקעת במערב. משך הזמן בין זריחה אחת לשנייה הינו "יום".
תופעה מחזורית קשה יותר לזיהוי על בסיס יומי, אבל בולטת בהפרשים של כמה ימים היא השינוי במשך הזמן בו השמש שוהה בשמים (או במילים אחרות, אורך היום). הימים הולכים ומתארכים ואז שוב מתקצרים ואחר כך שוב מתארכים וכן הלאה. גם מקום זריחת השמש משתנה. למרות שמקובל לומר שהשמש זורחת במזרח, הרי שנקודת הזריחה משתנה בין דרום מזרח לצפון מזרח על פני תקופה, ולא במזרח בדיוק. בתצפית גם ניתן לראות את השמש כעולה בשמים עד לשיא גובהה בכל יום, ואז מתחילה להיראות כיורדת עד השקיעה. הזמן בו השמש בגובה מירבי נקרא מיצהר (מלשון צהריים) והוא בדיוק במחצית היום (הרגע בו השמש חוצה קו דמיוני בשמים המחבר בין צפון לדרום).
כאשר הימים ארוכים, השמש זורחת בצפון מזרח ומגיעה לגובה רב יותר בשמים. כאשר הימים קצרים השמש זורחת בדרום מזרח ומגיעה לגובה נמוך הרבה יותר בשמים.

תוך כמה סבבים כאלו נשים לב למחזוריות בין שני ימים בהם השמש מגיעה לגובה מירבי בשמים. משך הזמן הוא בערך אחת ל-365 יום. למחזור זה של 365 ימים נקרא: "שנה". במהלך השנה מתרחשות תופעות טבע ומזג אוויר (גשמים, פריחה, נדידות ציפורים, חום גדול וכו') מחזוריות, ובעקבות כך בוצעה חלוקה נוספת של השנה ל-"עונות". השנה חולקה לארבע עונות שאורכן כמעט זהה. אלו הם כל מושגי הזמן שאנו מגדירים בעזרת השמש. ברחבי העולם קיימים מבנים ארכיאולוגיים רבים הבנויים סביב תאריכי השנה כאשר הידוע שבהם הינו סטונהדג' שבאנגליה. תיאור המבנים ברחבי העולם ומשמעותם הינו מרתק אך חורג ממסגרת מאמר זה.

ביצוע תצפיות עקיפות בתנועת השמש
תצפית עקיפה (תצפיות בהן לא צופים באופן ישיר בשמש) אפשרית על ידי הסתכלות על צל השמש. בהסתכלות על צל השמש ניתן לצפות בתנועתה היומית המדומה בשמים. מעקב אחר התנועה היומית של השמש יכול להסביר לנו תופעות רבות וגם ללמדנו פרק בהיסטוריה של האסטרונומיה. ננסה להתחיל מלוח חלק, לבצע חלק מהתצפיות ולשחזר בקיצור נמרץ את המסקנות (המוטעות אמנם) שהגיעו אליהם המדענים הקדמונים. ניתן לבצע תצפיות אלו בקלות וזהו תרגיל מעניין ביותר. על מנת לעשות זאת כל מה שצריך הוא משטח החשוף לאור שמש לאורך כל שעות היום (גג, חצר) ומקל קטן. יש להעמיד את המקל בצורה ישרה ולעקוב אחרי תנועת קצה הצל לאורך היום. אפשר לבדוק פעם בשעה ולשרטט את קשת התנועה. יש לבצע ניסוי זה שלוש פעמים בשנה. ביום הארוך ביותר, ביום הקצר ביותר וביום השיווי. לחילופין ניתן לצלם את הצל כל כמה דקות ולערוך את רצף התמונות לסרט וידאו. התוצאה המתקבלת נראית כמו באיור הבא (מבט מלמעלה, במרכז האליפסה מצוי המקל המכוון בדיוק כלפי מעלה):
איור מספר 1: היטלי הצל בימי השיויון היום הקצר והיום הארוך כפי שנראה מישראל. המקל ממוקם במרכז האליפסה. השמש תמיד נמצאת במיצהר בדרום (ולכן הצל בצפון) ולעולם לא בזנית (בדיוק מעל הצופה). תנועת הצל מהווה היטל של תנועת השמש בשמים. ניתן לראות לפי אורך הקשת (האורכים בקירוב בלבד) שמשך הזמן שהשמש בשמים שונה מהותית בין היום הארוך לקצר. בבוקר הצל נמצא במערב התמונה ובערב במזרחה.
הזכויות שמורות לגדי איידלהייט

מודל המסביר את תנועת השמש
על מנת להסביר את תנועת השמש בשמים יש לצאת מתוך הנחות היסוד (שהיום אני יודעים כי הן שגויות) של האסטרונומיה הקדומה:
  • כדור הארץ הינו עיגול מושלם ונמצא במרכז היקום.
  • כדור הארץ זניח בגודלו לגבי שאר היקום.
  • שאר היקום הינו גם כדור מושלם הכולל את כל הכוכבים.
  • היקום סובב אחת ליממה סביב ציר העובר דרך מרכז כדור הארץ.
איור מספר 2: מסלולי השמש ביום הקצר הארוך והשיוויון: מקור: NASA
היקום הסובב הינו סטטי ולכן הכוכבים זורחים ושוקעים תמיד באותו המקום. לפי מודל זה גם השמש צריכה לשקוע ולזרוח באותו מקום אולם כפי שרואים בתצפית, לא כך הדבר ולכן יש לשכלל את המודל. המודל העתיק אינו מדעי, הוא אינו מציע תיאוריה ובוחן אותה מול התצפיות, אלא מנסה להתאים את המודל לתצפיות. על מנת להתאים את השינוי בתנועת השמש למודל, הופרדה השמש מכדור היקום והוצאה אל כדור משלה הנמצא בין הארץ לבין שאר היקום, שגם צירו עובר דרך מרכז כדור הארץ אבל בזווית מסוימת (בהמשך נראה איך מוצאים מהי זווית זו). התנועה המשולבת של שני הכדורים יוצרת את תנועתה היומית של השמש בשמים.
התוצאה של הוספת כדור השמש היא שלאורך השנה נוצרות 3 קשתות, הראשונה בה היום והלילה שווים באורכם (הנקראים ימי השיווי), השניה והשלישית ביום הארוך ביותר והקצר ביותר בשנה (הנקראים ימי ההיפוך) ובהם השמש מגיעה לגובה מירבי או מיזערי בהתאמה. מודל זה מתאים לתנועה הנראית של השמש בשמים.
על מנת להשלים את המודל יש למצוא את זווית ההטיה בין שני הכדורים (כדור השמש וכדור היקום) הסובבים את כדור הארץ. הדרך לקביעת הזווית מומחשת באיור מספר 3 (הזווית אותה אנו מחפשים הינה זווית D). האיור מטיל את תנועת השמש ממרחב תלת מימדי לתוך מישור דו מימדי. מציאת זווית D הינה בעיה גיאומטרית ודורשת קודם כל את מציאת זוויות A B ו-C. כדי למדוד את גובה השמש ביום נתון (ערכי הזוויות A ו-B) יש לשים מוט ישר באדמה, ולמדוד את אורך הצל (S) ואורך המקל (G) במיצהר (בזמן זה אורך הצל יהיה הקצר ביותר באותו יום). הזווית הינה תוצאות הפונקציה ArcCos(S/G). זווית C הינה למעשה קו הרוחב של הצופה. לא נדון במאמר בדרכים למדוד את זווית C.


איור זה מהווה היטל דו מימדי של מסלול השמש בשמים בימי השיוויון וההיפוך (קוים מקווקוים). זווית D הינה הנעלם שיש לחשב. בציור זה הזוויות בקירוב כבר נכונות ולכן ניתן למדוד את D באמצעות מד זוית, או כמובן באמצעות גיאומטריה.
הזכויות שמורות לגדי איידלהייט.


מציאת הזווית D הינה בעיה גיאומטרית ודורשת ידע גיאומטרי ומוצגת בצורה יפה בהרצאת הוידאו של דר יעבץ (בהרצאה גם מתוארות הבעיות הנוספות במודל זה, עליהן התגברו באמצעות הוספת עוד ועוד כדורים ומעגלים. המודל השמיימי השלם של תלמי -Almagest כלל למעלה מ-50 כדורים). לחילופין, מאחר והזוויות באיור מדויקות ניתן להשתמש במד זווית ולמדוד ישירות את זווית D. תוצאות החישוב או המדידה מראות שערך הזווית D הוא 24 מעלות.
לאחר שמצאנו את הערך של 24 מעלות (בקירוב), כל הערכים שנמדדו קודם מוסברים באופן הבא:
ישראל נמצאת בקו רוחב 32 ולכן גובה השמש ביום השוויון הינו: 90°-32°=58°
גובה השמש ביום הקצר ביותר: 90°-32°-24°=34° וביום הארוך ביותר:90°-32°+24°=82°
במחשבה לאחור הנוסחה פשוטה אף יותר: זווית הנטייה היא בדיוק מחצית מהפרש הזוויות בימי ההיפוך. בימינו ידוע כי זווית זו הינה זווית הנטייה של ציר כדור הארץ לעומת מישור מסלול ההקפה שלו (שימו לב שגם בגלובוס, כדור הארץ נוטה בזווית). הערך המדויק קרוב יותר ל-23.5°.

לחלקו השני של המאמר

קישורים נוספים

עין צופיה - הירח - חלק ראשון
עין צופיה - הירח - חלק שני
עין צופיה - הירח - חלק שלישי
עין צופיה - כוכבי לכת
סקירת הספר גלגלים ומזלות מאת עידו יעבץ

יום ראשון, 21 בפברואר 2010

טיל הורס כלב שמש - לראות את הקולות

במעמד הר סיני מתוארת תופעה משונה של ראיית הקולות: "וְכָל-הָעָם רֹאִים אֶת-הַקּוֹלֹת וְאֶת-הַלַּפִּידִם וְאֵת קוֹל הַשֹּׁפָר וְאֶת-הָהָר עָשֵׁן וַיַּרְא הָעָם וַיָּנֻעוּ וַיַּעַמְדוּ מֵרָחֹק (שמות כ' יט). אנו רגילים לשמוע קולות ולא לראות אותם אולם לפעמים לקול יש צורה שאפשר לראות.
בשיגור די רגיל של חללית מחקר לא מאוישת לחקר השמש (SDO), ארעה תופעה מענינת. החללית עברה דרך "כלב שמש" והרסה אותו לחלוטין. המעבר אירע בדיוק כשטיל עבר את מהירות הקול ויצר גל סופרסוני. האירוע נקלט בסרטי וידאו, למשל בסרט הבא שצולם על ידי אנה הרבסט בת 13. שימו לב לגל ההדף הנוצר בדיוק בזמן הנכון ומפזר את כלב השמש לכל הכיוונים. מאחר וקול הינו תנועה של אויר, ראיית הגל כמוה כראיית הקולות.

מהם כלבי שמש? כלבי שמש הם תופעה אטמוספירות הנוצרת מגבישי קרח בעננים היוצרים לשמש שתי דמויות נילוות (ומכאן המונח כלב) משני צדדיה, ונראות כמו נקודות בהירות. התופעה נדירה מישראל (כמו כל יתר התופעות הדורשות קרח), פשוט בגלל שלא קר כאן מספיק.
SDO has a close encounter with a sundog. Movie formats: 10 MB Quicktime, 1 MB mpeg-4. Credit: Anna Herbst of Bishop, California.
סרטון ארוך יותר ניתן לראות כאן (הפגיעה היא בזמן 1:56):


יום שלישי, 16 בפברואר 2010

תרומה

המאמר לפרשת תרומה עבר לאתר פרשת השבוע. ליחצו על הקישור לצורך הגעה קריאה והנאה מהמאמר.

יום שני, 15 בפברואר 2010

מעבורת החלל - נקודת מבט לא שגרתית

מעבורת החלל אנדוור ממשיכה בהצלחה במשימותיה השונות והתקינה מערכות נוספות בתחנת החלל הבינלאומית. במאמר הקודם על המעבורות, הופיע סרטון של המראת מעבורת מהקרקע. זהו הסרטון הסטנדרטי שאנו רגילים לראות. נאסא מצלמת את ההמראה מזוויות שונות ומשונות, זווית מצוינת הינה מהמאיצים הרקטיים (SRB) שמחוברים למיכל הדלק הענקי משני הצדדים ומשמשים כשלב ראשון של המעבורת. המאיצים שוקלים כ-1200 טון ושורפים כמות אדירה של דלק תוך שתי דקות. לאחר מכן, הדלק נגמר והמאיצים מהווים משקל עודף מיותר. מטען חומר נפץ קטן הודף אותם הצידה. המעבורת נמצאת בגובה 46 קילומטר בשלב זה. המאיצים ממשיכים לטפס באוויר עד לגובה של 67 קילומטר ומשם מתחילים ליפול בחזרה. המאיצים אינם יוצאים מהאטמוספירה ולכן יש צורך לשלוט במקום הנחיתה שלהם, למאיצים יש מצנחים שמבטיחים חזרה נקייה ואיטית לארץ. את המאיצים אוספים מהים וניתן לעשות בהם שימוש חוזר. המאיצים נוחתים במרחק של 226 קילומטר מאתר השיגור.
מצלמה המונחת על המאיצים מצלמת היטב את הצד האחורי של המעבורת, צילום זה הוא חיוני כדי לראות האם יש נזקים לאריחי הבידוד המגינים על המעבורת בזמן חזרתה לכדור הארץ. כזכור תקלה באריחים אלו גרמה לאסון קולומביה.
הסרטון הבא מציג את ההמראה מנקודת המבט של המאיצים משלוש זוויות שונות. הראשונה היא כלפי מטה
שימו לב ללהבות האש האדירות בהמראה ולהיפרדות המאיצים (2:15). הזוית האחרת מסתכלת מהמאיץ כלפי מעלה (3:15) ובהיפרדות נראית המעבורת ממשיכה לחלל בצורה פנטסטית (5:10). זוית שלישית נמצאת בנקודת זמן 6:10.
שימו לב שהמאיצים נופלים בתנועה סיבובת ושכתם האור הגדול הנראה בהם הם מנועי המעבורת.


יום ראשון, 14 בפברואר 2010

תורה בגויים - אל תאמין. אמונה בגויים - תאמין !


המדרש באיכה רבה (פרק ב' פרשה יג) אומר על הפסוק מהמגילה:


מלכה ושריה בגויים אין תורה - אם יאמר לך אדם: יש חכמה בגוים - תאמן... (ואם יאמר לך אדם)
יש תורה בגוים - אל תאמן, דכתיב: מלכה ושריה בגוים אין תורה"
באופן פשוט כוונת המדרש היא כי בעוד שניתן ללמוד את חוכמות הטבע מאומות העולם, לא ניתן ללמוד מהם תורה ואולם אירוע שחוויתי הבהיר לי כי אפשר ללמוד מהגויים רבות בענייני אמונה.
ביום שישי האחרון, נערך הכנס השנתי של האגודה הישראלית לאסטרונומיה. בין הדוברים בכנס היה גם ד"ר מוסטפה עספור, ממצפה הכוכבים משהד בנצרת בנושא בריאת המדע בראי המדע ושלושת הדתות המונותיאיסטיות. איני יודע אם הדובר הינו נוצרי או מוסלמי אך מאחר והקהל היה יהודי, הוא הביא את רוב דבריו מהמקורות היהודיים (שכנראה שימשו השראה גם לפסוקים מהקוראן).
המרצה הציג את עצמו בתחילת הדיון ואמר שאינו אדם דתי, אולי בלשוננו משהו שהיינו קוראים חילוני, אולם הכבוד הרב שרכש למסורת ולפסוקי התורה והתנ"ך, הינו משהו שאומר דרשני (אולי היינו מכנים אדם כמוהו מסורתי?).
השיא היה כאשר אחד מהשומעים טען בלשון שקרובה לזו: "מה אתה מביא הוכחות מהתנ"ך? זה ספר שמישהו כתב לפני שלושת אלפים שנה. סיפורים יפים, אדם שלא ידע כלום על כוכבים וגלקסיות...". המרצה היה קצת מופתע וניסה להשיב שכתבי הקודש אינם ספרים סתם, אלא יש להם ייחוד רב (במאמר מוסגר, ביהדות יש הבדלים ברורים בין סמכות התורה, כספר אלוקי שנמסר למשה רבנו אש שחורה על גבי אש לבנה, לעומת הנביאים והכתובים שהינם יצירות אנושיות שנכתבו בהשראת רוח הקודש).
באותו רגע הבנתי: אמונה בגויים - תאמין.

יום שבת, 13 בפברואר 2010

אסטרונומיה לקטנטנים

אסטרונומיה היא תחביב שניתן להתחיל איתו בכל גיל. בפוסט זה נתחיל מהגילאים הקטנטנים ביותר, מינקות ועד גילאי 4-5. בגילאים אלו, הרצאות, מצגות ואפילו תצפיות ארוכות לא מצליחות לעניין את הילדים לאורך זמן ויש להשתמש בחומרים אחרים פשוטים יותר.
בגילאי הינקות (שנתיים-שלוש) צעצועים, כדורים בצורת השמש, כדור הארץ והירח וספרים פשוטים לקריאה או עם תמונות בלבד יהוו פתרון מצוין. לצערי, המבחר בארץ לאביזרים וספרים בעברית די מוגבל, ולמרות שיצאו ספרים על החלל הם יותר לילדים שכבר יודעים לקרוא מגיל 6 ומעלה ונעסוק בהם במאמר אחר. מצד שני ספרי תמונות צריך בעיקר בשביל התמונות וכמה מילים באנגלית לא יפריעו.
עדיין, אסטרונומיה היא תחביב צפייתי וצריך לצפות במשהו, כדאי להשתמש בדברים היומיומיים ביותר ולהסביר לילדים את הקשר לאסטרונומיה. הניסוי הבא עובד מצוין עם ילדים בגיל ארבע  והוא מתייחס לאור וצל שממילא מענין ילדים. מחבינת גיל יש גיל מינימלי אבל אין גיל מקסימלי, גם ילדים יותר גודלים ואף מבוגרים יכולים להשתעש בניסויים פשוטים אלו, כהורים אפשר להרחיב ולהעמיד בהסברים על התופעות ככל שהילדים דורשים את זה (במאמרים נוספים נביא הצעות למחקר מדעי אמיתי שאפשר לעשות בתצפיות פשוטות ביותר כפי שיתוארו בהמשך).
הכוכב הראשון שאפשר לצפות בו הוא השמש. בשמש לא צופים ישירות. לא בעין ובודאי לא במשקפת, אבל אפשר לעשות תצפית עקיפה באמצעות הצל. הראו לילדים את הצל שלהם ביום בשעות שונות ואת הכיוון שלו, הראו להם שלא משנה איפה הם עומדים הצל באותו כיוון ורק כשעובר זמן והשמש זזה בשמים כיוון הצל משתנה (אפשר להדגים את זה לפני שהולכים לגן וכשחוזרים ממנו). במיוחד כדאי לעשות תצפית זו בשקיעה או בזריחה כשהצללים ארוכים מאד. כמה שהדבר נשמע לכם אלמנטרי, לילד זוהי תצפית חוויתית מדרגה ראשונה. גם בלילה אפשר לבצע ניסויים. כאשר הערב יורד עימדו מתחת לפנס וראו שכמעט אין צל, זוזו מעט וראו איך הצל זז איתכם. עברו על פני הפנס וראו איך הצל עובר מאחוריכם לפניכם. כשהולכים עם ילד ורוצים שיזדרז קצת אפשר להציע לו לעשות מרוץ עם הצל. ולהסביר לו שתמיד לפני הפנס הוא משיג את הצל ומיד לאחרי הפנס הצל משיג אותו. כך גם מתקדמים מהר (עבד אצלנו מצוין בדרך חזרה מבית הכנסת), גם משחקים עם הילד וגם מעניקים ידע מדעי. עם ילדים יותר גדולים אפשר לחשוב למה צל ביום מאור השמש לא משנה מיקום כשאנו זזים וצל מהפנס זז. רימזו לילדים על התשובה אבל תנו להם הזדמנות להגיע אליה בעצמם.
גרם שמים נוסף  שיעניין ילדים בגיל כזה (בתצפית בעין ולא בתמונות) הוא הירח. את הירח אפשר לראות בקלות  ולהסביר על השינויים בצורה שלו. גם תצפית בטלסקופ מומלצת. משקפת בגיל הזה אינה מומלצת. ילדים קטנים יתקשו מאד לכוון את המיקוד שלה ולהחזיק אותה יציבה מספיק. אפשר להסביר לילד קצת על הירח אבל בעיקר להנות מההתלהבות שלו לראות משהו כל כך גדול. אין טעם ללמד את הילד שמות מכתשים בירח אבל אפשר לנסות להסביר לו שגם על הירח יש הרים גבוהים כמו על כדור הארץ.

יום רביעי, 10 בפברואר 2010

יום שלישי, 9 בפברואר 2010

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.
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.


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.

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:

יום רביעי, 3 בפברואר 2010

יום שני, 1 בפברואר 2010

מעבורת החלל




מעבורות החלל תוכננו כהמשך תוכנית החלל האמריקאית לאחר תוכנית אפולו שהסתיימה באופן רשמי בשנת 1975. בשונה מאפולו המעבורת תוכננה ככלי לשימוש רב פעמי (רוב רובה של חללית אפולו, נשאר בחלל או נשרף באטמוספירה. לא נעשה שימוש חזור בקפסולות חזרו ארצה והן מוצגות במוזיאונים שונים) שישוגר כטיל וינחת כמטוס. המעבורת הראשונה המריאה לחלל בשנת 1981. המפקד שלה היה ג'ון יאנג. שמו אינו מוכר לרבים, אבל הוא אסטרונאוט ותיק מאד ובעל הקריירה הארוכה ביותר ב-NASA. ג'ון יאנג היה שותף לטיסות ג'מיני, לשתי טיסות אפולו, באחת מהן (אפולו 16) הוא פיקד ונחת על הירח, והיה בחירה טבעית לטייס הראשון של החללית החדשה. המעבורת הראשונה שנבנתה היתה קולומביה והטיסה הייתה הצלחה.
לטיסות הראשונות היו בעיקר מטרות של מחקר או של הצבת לווינים במסלול. עם התחלת בניית תחנת החלל הבינלאומית, רוב משימות המעבורות היו לבניית התחנה. המעבורות מביאה חלקים לתחנה והאסטרונאוטים מרכיבים ומחברים אותם מבחוץ בהליכות חלל. עם התפתחות תחנת החלל יותר ויותר משימות מבוצעות על ידי רובטים חיצוניים.
התקלה הקטלנית הראשונה במעבורות הייתה ב-1986 במעבורת צ'אלנגר. שניות בלבד לאחר השיגור (ששודר כמובן בשידור חי) החללית התפוצצה באוויר כתוצאה מאטם דולף. זכרוני כילד רואה את השיגור בשידור חי ברחוב  ואת ההלם שהיכה בכולם. לאחר האסון קורקעה פעילות המעובורת לזמן ארוך, ונכתבו דוחות חקירה ארוכים ומפורטים. בצוות החקירה היה גם ריצ'רד פיינמן שמסמך החקירה האישי שלו (שפורסם במקביל למסמך הרשמי של הוועדה) מהווה כתב מופת וראוי לקריאה בפני עצמו. ריצ'רד פיינמן עמד על ליקויים רבים וחמורים, לא טייח כלום וביקרתות היתה נוקבת מאד. הדו"ח חשף כשלים רבים ב-NASA ופעילות המעבורות חודשה רק לאחר זמן רב.

למעבורות נרשמו הישגים רבים, אבל אסון נוסף, אסון הקולומביה בו נהרג אילן רמון, סימן למעשה את תחילת הסוף. קולומביה שוגרה בהצלחה, אולם תמונות ראשונות מהשיגור כבר הצביעו על כך שיש בעיה בבידוד של המעבורת.. הדוחות לאחר האסון הראו ששוב היו כשלים בהעברת מידע, בהחלטות של מנהלים בכירים ובשאננות יתר של "לי זה לא יקרה". בחזרתה לכדור הארץ, בידוד המעבורת לא היה תקין והחום הגדול הנוצר כתוצאה מהחיכוך באטמוספירה פירק את המעובורת וגרם לפיצוצה. את ההתרגשות שהיתה בארץ בזמן השיגור והמשימה קשה לשכוח, ורבים מאיתנו ראו את השיגור בשידור חי, נחיתת המעבורת הייתה בשבת ולכן שמענו על האסון רק במוצאי שבת.
מאחור (מימין לשמאל): אילן רמון, מייקל אנדרסון, לאורל קלארק,דייויד בראון
מלפנים (מימין לשמאל): ויליאם מק'קול, קלפנה צ'אולה, ריק האסבנד


לאחר השבתה נוספת בפעילות המעבורות הוחלט להוציאן משירות. לאחר אסון צ'אלנגר נבנתה מעבורות נוספת (אנדוור), אולם לאחר אסון קולומביה לא נבנתה מעבורת נוספת ומשימות רבות בוטלו. כיום, המעבורות מוצעות למכירה תמורת סכום צנוע של 29 מיליון דולר (לא כולל הוצאות העברה).

משימה מתוקשרת אחרת של המעבורת הייתה STS-125. משימת שירות לטלסקופ החלל על שם האבל. הטלסקופ נמצא בחלל כבר זמן רב ומודלים רבים בו התקלקלו. המשימה אושרה בלחץ הקהל, ובגלל חשיבתו של הטלסקופ למדע ולתרבות האנושית בכלל. לא היה טלסקופ אחר שהעשיר את עולמנו כל כך. למרות הסיכון והעלות הגובהה המשימה אושרה ועברה בהצלחה מלאה. טלסקופ האבל ישרת אותנו לפחות עד 2015.
בלי קצת נתונים טכניים אי אפשר.
המעבורת ממריאה תמיד מפלורידה מאחד משני כני שיגור (כיום רק אחד מהם פעיל, השני כבר עובר הסבה לדור הבא של רכבי החלל). המעבורת מורכבת במבנה ענק. המבנה בעל קומה האחת הגבוה ביותר בעולם עם הדלתות הגדולות ביותר בעולם ומוסע על רכב מיוחד לכן השיגור. מהירות הנסיעה היא, תחזיקו חזק, כחצי קילומטר בשעה... המעבורת מחוברת למיכל דלק חיצוני ענק ולשני מאיצים. בזמן השיגור המאיצים ומנועי המעבורת יוצרים דחף עצום, ולאחר שתיים וחצי דקות המאיצים מתנתקים ונופלים בחזרה לאוקינוס האטלנטי. המעבורת ממשיכה מכח המנועים שלה עוד שמונה דקות. אז גם נגמר הדלק במיכל החיצוני והא מתנתק ונופל באוקינוס ההודי.
לאחר שהמעבורות בחלל היא עושה את משימותיה או מתחברת לתחנת החלל. כדי לנחות המעבורת פשוט מאיטה ומתחילה ליפול לכדור הארץ (האטה של 200 קמ"ש מספיקה). בזמן הנפילה המעבורת מאטה מאד בגלל החיכוך באויר ומגובה מסוים מתחילה בדאייה עד לנחיתה. מהרגע שתהליך הנחיתה התחיל אין אפשרות לעצור אותו. ההתחלה המדויקת נקבעת לפי מיקום הנחיתה. לרוב רצוי לנחות בפלורידה, אולם יש אפשרות לנחות גם בקליפורניה. מעבורת שנוחתת בקליפורניה עושה את דרכה לפלורידה על מטוס בואינג מיוחד בעלות של עוד מיליון דולר. ברחבי העולם יש שדות תעופה נוספים שבהם באופן תיאורטי מעבורת יכולה לנחות, במקרה שיש תקלת חירום המחייבת נחיתה מיידית, בפועל, מעולם לא בוצעה נחיתה מחוץ לגבולות ארצות הברית.

מעבורת החלל אנדוור תשוגר בשבוע הבא אל תחנת החלל עם מודולים נוספים. זמן השיגור הוא כרגע ל4:39 זמן מקומי בלילה (11:39 בבוקר בישראל)  וזהו השיגור הלילי האחרון המתוכנן. זמן השיגור יכל להשתנות. החל מתקלות וליקויים שמתגלים כמה ימים לפני השיגור ועד ביטול שיגור, ממש דקות או שניות לפני תחילתו (כאשר האסטרונאוטים, כבר יושבים בחליפותיהם ומוכנים), בגלל תקלת מחשב, מזג אויר גרוע ואפילו בגלל מטוס חוצפן שנכנס למרחב השיגור. עדכונים, ספירה לאחור וצפייה בשיגור אפשריים באתר NASA. צפייה במעבורת ובתחנה אפשריים כשהם בחלל, כפי שפירטתי במאמר קודם.

הערה: תוכנית החלל האמריקאית נתונה לשינויים רבים בשנה האחרונה, מאז כניסת אובמה לנשיאות והחלפת ראש נאס"א. ייתכן והשימוש במעבורות יוארך במספר משימות נוספות לאור העובדה כי קיים פער שלא יאפשר לאמריקאים שיגור אנשים לתחנת החלל למשך כמה שנים והם יצטרכו להיות תלויים ביכולות הרוסיות בלבד. גם לרוסים היית המעבורת משלהם, בוראן, שהייתה חיקוי משופר אך לא זכתה לטיסת חלל משלה והתפרקה בקריסת ההאנגר בו שהתה.