משתמש:Rtkgol/חללית לא מאוישת

{{subst:AFC submission/submit}} חלליות לא מאוישות (באנגלית: unmanned spacecrafts) אינן נושאות אנשים עליהן, ומשמשות לטיסות לא מאוישות. לחלליות לא מאוישות יש שלוש רמות שונות של אוטונומיה: שליטה מכדור הארץ בזמן אמת, אשר מוגדרות מבעוד מועד, ניתוח המצב וקבלת החלטה על ידי רובוט (בינה מלאכותית). הסוגים הכי שכיחים של חלליות לא מאוישות הם: חללית רובוטית, חללית להובלת משאות, גששיות וחלליות הנושאות טלסקופים.

היסטוריה

בעקבות הצלחת ברית המועצות בשיגור הלוויין הראשון לחלל, האמריקאים מיקדו את מאמציהם בשליחת גשושית לירח. הניסיון הראשון לעשות זאת נקרא "תוכנית פיוניר". כמו כן, גם לסובייטים היה תוכנית להגיע לירח. והיא הפכה למבצעית עם שיגור לונה 1. ב-4 בינואר 1959 הייתה לונה לגשושית הראשונה על הירח. בנוסף לתוכנית פיוניר, היו שלושה פרויקטים ספציפיים: תוכנית ריינג'ר, תוכנית לונר אורביטר ותוכנית סורוויור, שמטרתן לאתר נקודות נחיתה פוטנציאליות על הירח עבור חלליות של תוכניות נוספות.

תוכנית נוספת היא תוכנית "לונוחוד". זו הייתה תוכנית סובייטית שהנחיתה רוברים (רכבי חלל רובוטיים) על הירח והם חקרו אותו. התוכנית פעלה בין 1969 ל-1977 ובה היו הרוברים הראשונים שחקרו את מערכת השמש, והראשונים שנחתו על הירח.

הלונוחוד הראשון שוגר ב-1969, והוא הושמד בזמן השיגור.  ב-1970 שוגר עוד לונוחוד 1 וב- 1973 שוגר לונוחוד 2. הם נחתו על הירח, אך לונוחוד 3משאותו היו אמורים לשגר-ב977 לא שוגר לבסוף.

הלונוחודים תוכננו בעיקר כדי למצוא אתרי נחיתה נוחים על הירח לחלליות מאוישות, ולבסוף אולי גם לבניית מושבה על הירח. הם נועדו כדי לשמש בעיקר את המשימות המאוישות של ברית המועצות אל הירח (שמעולם לא יצאו

שיחזור של לונוחוד 1, במוזיאון החלל הרוסי

לפועל) וגם לחקור את הירח ולשלוח ממנו תמונות.

לאחר סיום משימות הלונוחוד, אף רובר לא נחת בשום מקום עד שהנחיתו את "מארס פאת'פיינדר", שנחת ב-1997 במאדים.

ב-2010, כמעט 40 שנה אחרי איבוד הקשר עם לונוחוד 1,  איתרו את הרובר וצילמו אותו ואת עקבות מסלולו.‏

רכיבי החלליות

קשה מאוד לתקן חלליות לא מאוישות, שנמצאות סביב כדוה"א, ואפילו בלתי אפשרי כשהן רחוקות ממנו, לכן רכיבן עוצבו בצורה קשיחה, אמינה ובצורה כזאת שיוכלו לבצע את משימתן. לעומת זאת, כשמסתכלים בהיסטוריה של החלליות הלא מאוישות, ניתן לראות שהמערכות שלהן עלולות להיכשל, ולכן ישנן משימות שלא ניתן לבצע, ולפעמים יכול להיות שכל המשימה אבודה.

בכדי שהחלליות הלא מאוישות יפעלו, הן זקוקות למחשבים, שמתוכנתים כדי לבצע את המשימה. בנוסף לכך, כדי שחלליות לא מאוישות ישדרו מידע אל כדור הארץ, והחוקרים בכדור הארץ ישלחו אליהן פקודות חדשות, הן זקוקות למשדרים. יתרה מזאת, קיימים עוד רכיבים שוליים רבים שעוזרים לביצוע המשימה, כמו לוחות סולאריים ועוד.

מערכת של חללית לא מאוישת מכילה תת-מערכות, המשתנות לפי המשימה. תת-המערכות בחללית שולטות על כיוון, תנועה, תקשורת, בקרה ואחסון מידע, אנרגיה, טמפרטורה, שיטות הנעה והמבנה.

שליטה בגישה

חללית לא מאוישת צריכה תת מערכת לשליטה בגישה כדי להתמצא בצורה הטובה ביותר בחלל ולקבל דחיפה חיצונית. בנוסף, היא צריכה כוחות שעובדים נכון. תת המערכת לשליטה בגישה מפעילה חיישנים שמופעלים ביחד בעזרת אלגוריתמים ובכך היא מתמצאת בצורה הטובה ביותר.

מדריך לניווט

מדריך הניווט מתייחס לחישוב הוראות כדי לכוון את החללית הלא מאוישת לאיפה שהיא צריכה להיות. משמעות הניווט היא קביעת אלמנטים ומיקום למסלול החללית. משמעות השליטה, היא ההסתגלות לדרך, שהחללית הלא מאוישת עוברת כדי להגיע לדרישות המשימה. בכמה משימות המדריך לניווט והשליטה בגישה משולבים ביחד לתת מערכת אחת.

בקרה ואחסון מידע

הבקרה ואחסון המידע מקבלות הוראות מתת המערכת של התקשורת, את ההוראות, הן מפצחות ומפיצות לתת המערכות המתאימות.

כמו כן, הבקרה ואסון המידע מקבלות מידע מדעי מתת מערכות אחרות, אותו הן אוספות לאחסון במקליטי נתונים, או משדרות לקרקע באמצעות מערכת התקשורת המשנית. פונקציות אחרות של הבקרה כוללות שמירה על השעון של החללית ופיקוח על תחזוקת המערכות השונות.

תקשורת

חללית לא מאוישת מנצלת מערכות תקשורת שונות לתקשורת עם תחנות על פני כדור הארץ וגם לתקשורת בין חלליות אחרות בחלל. הטכנולוגיה המנוצלת כוללת תדרי רדיו ותקשורת אופטית. בנוסף לכך, כמה מהמטענים של החלליות הם לתקשורת עם לוויינים קרקעיים בעלי התקנים אלקטרונים הקולטים ומשדרים אותות.

אנרגיה

חללית לא מאוישת צריכה כוח חשמלי, כדי לתפעל את המערכות השונות. לחלליות הנמצאות ליד השמש יש לוחות סולאריים הממירים את אנרגיית השמש לאנרגיה חשמלית ובכך פותרים את בעיית האנרגיה. ישנן חלליות שבהם יש RTG (גנרטור רדיואיזוטופי תרמואלקטרי) המספק אנרגיה חשמלית: החשמל עובר דרך ציוד הממזג אותו לפני שמגיע לתת המערכות השונות. כמו כן, לשלד החללית יש בטריות המספקות חשמל כאשר המקור הראשי לא פועל.

בקרה תרמית

חלליות לא מאוישות חייבות להיות מהונדסות כדי להתמודד עם סביבת החלל ועם האטמוספרה של כדור הארץ כאשר הן עוברות דרכה. הן חייבות לפעול בריק אשר בו יכולות להיות טמפרטורות של כמה מאות מעלות וגם בנוכחות פלזמה. הדרישות מהחומרים האלא הם: עמידות בחום וחומרים בצפיפות נמוכה כגון: בריליום ופחמן מחוזק. דבר זה בא לידי ביטוי, בכך שיש משימות בהן חלליות לא מאוישות צריכות לפעול על משטח של גוף פלנטרי אחר, אשר יכול להיות בעל טמפרטורות גבוהות או נמוכות. בנוסף לכך, תת המערכת של הבקרה התרמית יכולה להיות פסיבית, תלוי בבחירת החומרים. לעומת זאת, בקרה תרמית אקטיבית עושה שימושים במחממים חשמליים ובמפעילים מסוימים כמו תריסים אשר שולטים בטווח הטמפרטורות של החללית.

מבנה

חללית לא מאוישת חייבת להיות מהונדסת לעמוד בזריקת מטענים לא רצויים לאחר השיגור, וחייבת להיות לה נקודת חיבור עם תת המערכות אחרות. בהתאם למשימה, החללית תצטרך לזרוק מטענים כאשר היא נכנסת לאטמוספרה של גוף פלנטרי אחר וגם כאשר היא נוחתת על שטח של גוף פלנטרי אחר.

מערכת הנעה

לחלליות לא מאוישות לא חייב להיות מערכת הנעה, ואם כן אז זה תלוי אם המשימה מצריכה מערכת הנעה. חלליות לא מאוישות הנמצאות במסלול הלווייני הנמוך כוללות מערכת הנעה, במטרה לצאת מכבידת כדור הארץ וגם כדי לעשות תמרונים. החלקים במערכת ההנעה מכילים: דלק, מכליות, תעלות, צינורות ומבערים. כמו כן, מערכת הבקרה התרמית קשורה לתת מערכת ההנעה, בכך שהבקרה התרמית מודדת את הטמפרטורה של החלקים במערכת ההנעה, ומחממת מראש את המכליות ואת המבערים, בשביל להכין את החללית לפעולה.

מטרת החלליות הלא מאוישות

למה עדיין לא שלחנו מישהו למאדים? למה כל המשימות לא מאוישות?

ראשית, המסע קשה באופן פיזיולוגי לגוף האדם. יש חלקים של תאוצה גבוהה, כמו בהמראה מכדור הארץ, אשר גורמת לאסטרונאוטים להרגיש שהם, או שהכוח כבידה שעליהם פתאום גדל.

בחללית, יש אפס כבידה(מיקרו כבידה) והאסטרונאוטים "מרחפים", בגלל שהם נמצאים במצב של נפילה חופשית. זאת בעיה, בגלל שאסטרונאוטים רבים מרגישים בחילה בהתחלה של הטיסה ולחלקם לא עוברת ההרגשה הזאת אפילו אחרי כמה ימים. בעיה בריאותית חמורה נוספת, היא שאחרי תקופה ארוכה(חודשים ושנים), העצמות של האסטרונאוטים נחלשות, אבל הפרטים האלה עדיין לא נחקרו לעומק.

עדיין לא שלחנו אסטרונאוטים למאדים, בגלל שהמסע למאדים יקח כמה חודשים ויהיה לו השפעה גדולה על העצמות של האסטרונאוטים. דבר זה בא לידי ביטוי בכך שתאונות קטנות של האסטרונאוטים יגרמו לשבירת העצמות שלהם. בנוסף, ישנה אפשרות שהעצמות שלהם ישברו בזמן שמופעל עליהם כוח ג'י גבוה, שיכול להיות כשהם נוחתים על מאדים או כשהם חוזרים לכדור הארץ.

סכנה נוספת שיש לבני אדם בזמן מסע, היא חשיפה לקרינה. ישנם 2 סוגים של קרינה, שפוגעים בבני אדם:

1. קרינה של אנרגיה אלקטרומגנטית גבוהה כוללת גלי רדיו, גלי מיקרו, קרינת אינפרה אדום, אור נראה, קרינה אולטרה סגולה, קרני רנטגן וקרני גמא.
2. קרינה חלקיקית.

בכל אופן, בחלל אין אטמוספרה שתגן עלינו, ולכן צריך לעשות את החללית מוגנת מהקרינה, אך זה לא מעשי.

בעיה נוספת בשליחת אנשים לחלל היא המחיר. אנשים הם כבדים יותר ביחס למכשירים אלקטרוניים מודרניים, ואנשים זקוקים להרבה ציוד, כמו מים ואוויר, וציוד למחזרם. בנוסף, בני האדם צריכים הרבה מזון למשלחת גדולה, ואמצעים למחזור פסולת מוצקה.

שימושים כיום ובעבר

בעבר השתמשו בחלליות הלא מאוישות לשימושים קצרי טווח, כגון: ריגול, משימות מסוכנות, שבני אדם אינם מסוגלים לבצעם ועוד. כיום, הבינו את ערך החלליות הלא מאוישות לשימושים ארוכי טווח כגון- חקר החלל, טלסקופים ועוד.

הבדלים ודמיון בין חלליות מאוישות לחלליות לא מאוישות

בניגוד לחלליות מאוישות החלליות הלא מאוישות בנויות לזמן עבודה ארוך יותר. בדרך כלל החלליות הלא מאוישות בנויות לביצוע משימות מסוכנות מדי לבני אדם ולכן נותנים לחלליות לבצע אותם, בנוסף לכך, החלליות הלא מאוישות חוסכות גם כוח עבודה רב. את החלליות הלא מאוישות קל יותר לשגר מכיוון שגודלם זעיר ביחס לחלליות מאוישות, בחלליות לא מאוישות אין צורך בהנגשת המבנה למגורי אדם ומחייה.

מתוך שני הסוגים של חלליות לא מאוישות, ראשונה מבצעת מבצעים בסביבת כדוה"א, והשניה טסה לירח, לכוכבים שונים או לפנים החלל. חלליות בדרך כלל לא צריכות ניווט אחרי שהן מגיעות למסלול, לעומת זאת, חלליות לא מאוישות מסתמכות בעיקר על ניווט שהן מקבלות. חלליות יכולות לקבל פקודה כמעט מידית מהקרקע. גששיות בין כוכביות צריכות להיות אוטונומיות, או לפחות להיות עצמאיות במבצעים שגרתיים. משימות מרובות וגאוגרפיה מסובכת מעכבות גששיות בין כוכביות מלהיות בקשר מתמיד עם שלוש תחנות הקשר החלליות. לכן הבסיס לטיפול בגששית בין כוכבית הוא זיהוי כשל ותיקון, ולעומת זאת חלליות מתמקדות באבטוח החללית עד שתחנות על הקרקע יוכלו לעזור.

המחשבים של החלליות הלא מאוישות מתוכנתים לעבוד יותר זמן ולצרוך מעט אנרגיה, משום שבניגוד לחלליות מאוישות, אין בהן אנשים שיכולים לעזור למחשבים ולתקן תקלות. משימה מאוישת טיפוסית נמשכת שבוע או פחות. לעומת זאת, משימה לא מאו

ישת יכולה להימשך כעשור! חלליות מאוישות בדרך כלל סוחבות יחידות של  "כוחות עזר" המכילות טכנולוגיה כגון: אנרגיה לרפואה, ניסויים ומחשבים. חלליות מאוישות במסלול סביב כדוה"א תלויות לעיתים קרובות בלוחות סולאריים, שמייצרים כוח טבעי חלש. גששיות בין כוכביות משתמשות בלוחות סולאריים או במחולל רדיו-איזוטופי.

הרבה חלליות מאוישות ליד כדור הארץ השתמשו בגרסאות שונות של אותו מחשב שפותח במרכז טיסות החלל "גודדארד", ואילו במעבדה להנע הסילון של המכון הטכנולוגי של קליפורניה, התעסקו בבניית מחשבים לטיסות חלל רחוקות ועיצוב. זה מייצג את התוצר היפה ביותר של נאס"א בחקירת מחשבים. מחשבים בחלליות מאוישות פותחו ממחשבים אחרים. מחשבים במשימות קרקעיות הובאו ממכונות מסחריות. למרות זאת, מחשבים בחלליות לא מאוישות עוצבו בהתאמה מיוחדת. במקרים אלו, נאס"א לא הייתה רק המייצגת של המחשבים, אלא גם מעורבת באופן פעיל בפיתוחם. מחשב החלל הראשון והפשוט בנאס"א, שלט במספר משימות במסלולים סביב כדור הארץ. אפשר להסיק לפי השם, שנאס"א עיצבה אותו ביצע משימות שונות ומרובות, אשר תרמו מאוד. לדוגמא, גם המשימה: "סולר מקסימום" ומשימת "טלסקופ החלל האבל" השתמשו במחשב זה. מרכז טיסות החלל  "גודדארד" הביא לפיתוח המכשיר במשך 10 שנים מסוף שנות ה-60 עד סוף שנות ה-70.

דוגמאות לחלליות לא מאוישות

"דיוקן עצמי" של הגשושית קיוריוסיטי

החללית Orbiter - חללית ביון ירחית ארה"ב (2009).

LCROSS - גששית ירח לנחיתות קשות ארה"ב (2009).

שנז'ה 2 - חללית ירחית סינית (2010).

הגשושית הסינית- צ'נייה-3 (2013)

הערות שוליים

http://history.nasa.gov/computers/Part2-intro.html :Nasa

http://www.spaceil.com/he/mission/ :SpaceIL

כתבה:?Manned or Unmanned

אתר:http://www.braeunig.us/space/systems.htm

הידען: http://www.hayadan.org.il/managing-unmanned-space-missions-190809