נאס"א אספה דגימה מאסטרואיד

אחרי "ריקוד חיזור" שנמשך כמעט שנתיים, התקרבה החללית האמריקאית "אוזיריס רקס" (OSIRIS-REx) למרחק נגיעה מהאסטרואיד בֶּנוּ (Bennu), ובעזרת זרוע מיוחדת הצליחה ליטול ממנו דגימה של קרקע ואבק. בסוכנות החלל האמריקאית (נאס"א) עדיין לא יודעים כמה חומר הצליחה החללית לאסוף. התקווה הייתה ליטול דגימה של לפחות 60 גרם. המבצע המורכב התנהל בצורה אוטונומית בגלל המרחק העצום – האסטרואיד והחללית נמצאים מעברה השני של השמש, במרחק של יותר מ-330 מיליון קילומטר מאיתנו. ממרחק כזה, לוקח כ-18 דקות עד שהאות מהחללית מגיע אלינו, כך שאין אפשרות לשלוט בהתרחשויות בזמן אמת.

זרוע האיסוף של החללית מתקרבת לפני השטח של האסטרואיד בנו. צילום מאחת החזרות לקראת גיחת האיסוף | מקור: NASA/Goddard/University of Arizona

מעניין ומסוכן

בנו נבחר כיעד לאיסוף הדגימה מכיוון שהוא אסטרואיד מרתק. הוא עשיר במים, והחוקרים מקווים לגלות באמצעות הדגימות שייאספו עד כמה המים האלה דומים למים שלנו מבחינת הרכב האיזוטופים שלהם, ואולי לאשש (או להחליש) את התיאוריה כי מקור המים על כדור הארץ הוא אסטרואידים ושביטים שהתנגשו בכדור הארץ הקדום. בנוסף, בנו עשיר בפחמן, שהוא מרכיב חשוב במולקולות המרכיבות את אבני הבניין של החיים, וייתכן שהחומרים שיימצאו בו יספקו לנו רמזים באשר לראשית החיים על כדור הארץ, ואולי במקומות נוספים במערכת השמש. הוא גם מכיל כנראה מתכות יקרות, כמו פלטינה, ועשוי לספק רמזים בדבר הכדאיות של כמה תוכניות לכריית מחצבים יקרי-ערך מאסטרואידים. נוסף על כל אלה, יש סיכוי זעיר שהאסטרואיד יתנגש בכדור הארץ בעוד כ-160 שנה, וחקר הרכבו יאפשר לתכנן מראש כיצד למנוע התנגשות כזו, כך שניני הנינים שלנו יוכלו להציל את עצמם.

סיור על האסטרואיד בנו - סרטון של נאס"א (באנגלית): 

אף על פי שמדובר ביעד מעניין מאוד, איסוף הדגימות ממנו הציב אתגר הנדסי וטכנולוגי לא פשוט. מדובר באסטרואיד שקוטרו כ-500 מטרים, יעד זעיר במיוחד למשימת חלל, ובגלל שהכבידה שלו אפסית, אין אפשרות מעשית לנחות עליו. יתרה מזאת, פגיעה בפניו במהירות גבוהה מדי, הייתה גורמת לחללית להיהדף ממנו, בלי להספיק ליטול את הדגימה. כמו כן, הוא מסתובב סביב עצמו, ומשלים סיבוב כל ארבע שעות לערך, מה שמשאיר זמן קצר לביצוע הדגימה. בנוסף, למרות שהוא קטן יחסית הוא "הררי" ומסולע מאוד, והשילוב של פני השטח המורכבים, הסיבוב העצמי והצורך להתקרב באיטיות, מגדילים את הסיכון לפגיעה של אחד הסלעים הגדולים בחללית. אם אין די בכך, מנגנון נטילת הדגימות מיועד לאסוף אבנים קטנות ואבק, אבל במבט מקרוב התברר שכמעט אין על בנו מקומות כאלה, ורוב פני השטח שלו מכוסים אבנים גדולות מדי.

יעד קטן וקשה להשגה. מכתש נייטינגייל, עם ציון של אתר האיסוף במרכזו | צילום: NASA/Goddard/University of Arizona

נַשֵק וסע

החללית אוזיריס רקס שוגרה ב-2016 ואחרי מסע של יותר משני מיליארד קילומטר שארך יותר משנתיים, נכנסה למסלול סמוך לאסטרואיד. בין שאר המדידות היא צילמה את האזורים השונים שלו, בחיפוש אחר אתר מתאים לאיסוף הדגימות. בסופו של דבר נמצא מכתש זעיר, שקיבל את השם מכתש נייטינגייל (Nightingale), שקוטרו כ-20 מטרים בלבד. החללית תוכנתה להנמיך בהדרגה אל המכתש הזה, ולהצמיד את הקרקע זרוע רובוטית באורך של כ-3.3 מטר, שבקצהה נמצא מכשיר האיסוף: כשהמתקן נוגע בפני השטח, מוזרם אליו גז חנקן בלחץ גבוה, המעיף חול ואבנים קטנות מפני השטח. החומר שמתרומם אמור להיאסף בתאים שבשולי המתקן, ומשם לעשות דרכו למיכל אחסון בגוף החללית. כל המגע אמור להימשך חמש שניות בלבד.

איסוף הדגימות היה אמור להתבצע ביולי השנה, אבל נדחה בין השאר בגלל מגפת הקורונה, והשפעתה על הפעילות במתקנים של סוכנות החלל. בשל כך גם נאלץ הצוות המפעיל את החללית לצמצם את מספר החזרות על תרגולת האיסוף.

בנאס"א מקווים כאמור כי החללית הצליחה לאסוף לפחות 60 גרם של חומר, ואולי אפילו עברה את כמות החומר שהביאה החללית הרוסית לונה-24 מהירח ב-1976 – 170 גרם – שיא האיסוף למשימת חלל לא מאוישת. ואולם, לא פשוט לדעת כמה חומר אספה החללית, כשאי אפשר לשקול דברים בתנאי חוסר כבידה. בימים הקרובים ינסו המדענים לנתח את התמונות מהמצלמה בתוך מתקן האיסוף, בניסיון להעריך כמה חומר התרומם כשהמתקן היה צמוד לקרקע. לאחר מכן החללית תיכנס למעין סחרור איטי ומכוון, כשהזרוע מושטת הרחק ממנה. באמצעות השוואה למהירות הסחרור לפני האיסוף, המהנדסים מקווים לקבל אומדן של שינוי המסה של הזרוע, וללמוד כמה חומר נאסף.

אם יתברר שהאיסוף נכשל, יש לחללית מספיק חנקן לבצע שתי גיחות איסוף נוספות. יש לה גם זמן. היא אמורה להישאר במסלול קרוב לאסטרואיד עוד כחצי שנה, ורק אז להיכנס למסלול חזרה. החללית צפויה לשוב לכדור הארץ עם הדגימות רק בספטמבר 2023. היא תישרף בכניסה לאטמוספרה, אבל מיכל הדגימות תוכנן לשרוד את השלב הזה ולצנוח בבטחה במדבריות יוטה.

כיתוב TAGSAM_HEAD: כך זה עבד: חנקן בלחץ גבוה מרים את החומר. תרשים של ראש מתקן האיסוף | הדמיה: NASA/JPL

שיתוף פעולה 

למרות ההתלהבות מההישג ההנדסי, אוזיריס-רקס אינה החללית הראשונה המיועדת לאסוף דגימות מאסטרואיד. כבר לפני 15 שנים הצליחה החללית היפנית היאבוסה (Hayabusa) לאסוף דגימת קרקע מאסטרואיד דומה בגודלו לבֶּנוּ, אבל היפנים הסתפקו בדימת חומר של כגרם אחד בלבד. ממשיכת דרכה, החללית היאבוסה-2 הנחיתה לפני כשנתיים שני רכבי שטח קטנים על האסטרואיד ריוגו (Ryugu), ולאחר מכן אספה דגימות מהאסטרואיד בשיטה אחרת מהמשימה האמריקאית: היא ירתה מטען נפץ אל האסטרואיד, ולאחר מכן התקרבה אליו ואספה דגימות קטנות מהחומר שהתרומם בפיצוץ, בלי לנחות. היא עושה את דרכה אל כדור הארץ, והדגימות אמורות להגיע בעוד כמה חודשים. המשימה האמריקאית אמורה להתעלות על המשימות היפניות: גם להתמקד באסטרואיד קטן יחסית, וגם לאסוף ממנו כמות משמעותית יותר של חומר. על אף התחרות, האמריקאים והיפנים משתפים ביניהם פעולה וחולקים את המידע המדעי והטכנולוגי הקשור למשימות המקבילות על אסטרואידים, בתקווה להגדיל את מאגר הידע של האנושות כולה.

השידור המלא של מבצע האיסוף בערוץ היוטיוב של נאס"א (באנגלית):