פסיכה (גשושית)

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
פסיכה
Psyche spacecraft model.png
הדמיה של פסיכה
מידע כללי
סוכנות חלל נאס"א
ארגון המעבדה להנעה סילונית (JPL)
מפעיל המעבדה להנעה סילונית, נאס"א
יצרן SSL ואוניברסיטת אריזונה
תאריך שיגור אוגוסט 2022
אתר שיגור מרכז החלל קנדי, פלורידה
משימה
סוג משימה מקפת
תאריך כניסה למסלול 2026
מסלול 2026-2027
גרם שמיים 16 פסיכה
מידע טכני
משקל בשיגור 2600 ק"ג

פסיכהאנגלית: Psyche) היא גשושית מסוג מקפת של נאס"א למשימת מחקר של האסטרואיד 16 פסיכה הנמצא בחגורת האסטרואידים. הגשושית הראשונה שתחקור אסטרואיד המורכב רובו ממתכות ולראשונה יעשה שימוש בטכנולוגית תקשורת מבוססת לייזר. פסיכה מהווה חלק מתוכנית דיסקברי של נאס"א בעשור השלישי של המאה ה-21 ונבחרה כמשימה ה-14.

שם הגשושית[עריכת קוד מקור | עריכה]

השם לגשושית ניתן על שם האסטרואיד 16 פסיכה. שמו של זה ניתן לו על שם פסיכה, דמות של נערה יפה בת אנוש מהמיתולוגיה הרומית. הסיפור מתואר באפוס "חמור הזהב" (Metamorphoses) (בלטינית: Asinu aureus), מאת לוקיוס אפוליוס בסביבות אמצע המאה השנייה לספירה. המספר 16 בשם האסטרואיד ניתן לפי טבלת סדר הגילוי של גרמי שמיים ננסיים.

רקע היסטורי ופיתוח המשימה[עריכת קוד מקור | עריכה]

משימת פסיכה הוצעה עבור תוכנית דיסקברי יחד עם 27 הצעות נוספות לתחרות למשימות ה-13 וה-14 של נאס"א, שנפתחה בפברואר 2014. ב-30 בספטמבר 2015 נאס"א הכריזה על חמש הצעות שתמשכנה לשלב הסופי, ופסיכה ביניהן. ההצעות זכו בתקציב של 3 מיליון דולר כל אחת כדי לפתח תכנון משימה מעמיק ויסודי יותר.[1] ב-4 בינואר 2017 נבחרו לוסי (גשושית) ופסיכה, כמשימות מספר 13 ומספר 14 בהתאמה, כחלק מתוכנית דיסקברי. המשימות מתוכננות לשיגור באוקטובר 2021 ובאוגוסט 2022, בהתאמה.[2] תוכנית דיסקברי (Discovery Program) מהווה אחת משלוש התוכניות המנוהלות במשרד התוכנית למשימות פלנטריות (Planetary Missions Program Office), הממוקם במרכז טיסות החלל מרשל, רדסטון ארסנל, מחוז מדיסון, אלבמה ובאחריות מנהל האווירונאוטיקה והחלל הלאומי - נאס"א. שתי התוכניות האחרות שמנוהלות במשרד התוכנית למשימות פלנטריות הן תוכנית הגבולות החדשים (New Frontiers Program) ותוכנית משימות חקר מערכת השמש (Solar System Exploration Program).

הצעות המשימה הזוכות קיבלו מימון של 450 מיליון דולר לפיתוח ובנייה של המשימה, יחד עם מימון בונוס, אם המשימות יצליחו לשלב טכנולוגיות מסוימות. משימת פסיכה מהווה חלק מתוכנית דיסקברי שכוללת משימות בעלות בינונית יחסית. עלות המשימה מוערכת בכ-760 מיליון דולר הכולל פיתוח המשימה, תפעול והמחקר המדעי לאורך המשימה. המחיר אינו כולל את עלות השיגור ועלות המיכשור החדשני והניסיוני של התקשורת האופטית (חומרה ותפעול). העלות הכוללת המשוערת של משימת פסיכה עד לסופה, היא כ-850 מיליון דולר, נכון לשנת 2019.

תוכנית הגשושית פסיכה הוצעה על ידי קבוצת חוקרים במדעים פלנטריים בהובלת החוקרת הראשית ד"ר לינדה אלקינס טלטון, מנהלת בית הספר לחקר כדור הארץ והחלל, הקוֹלֶג' לאמנויות ומדעים ליברלים, באוניברסיטת המדינה של אריזונה, פיניקס, אריזונה. לינדה אלקינס אחראית להצלחת המשימה הכוללת של הגשושית פסיכה. המעבדה להנעה סילונית בפסדינה, קליפורניה, אחראית לניהול, תפעול, ניווט ובנית הגשושית יחד עם שותף מהתעשייה בשם לוראל מערכות חלל (Space Systems Loral (SSL)), מפאלו אלטו, קליפורניה, שהיא חברת בת של חברת מקסאר טכנולוגיות (Maxar Technologies) מסטמינסטר, קולורדו.

צוות המשימה כולל חוקרים ומנהלים מארבע עשרה מוסדות אקדמיים, מכוני מחקר וחברות מתעשיית החלל בארצות הברית, צרפת וגרמניה. הארגונים השותפים בפיתוח המשימה הם : אוניברסיטת אריזונה (UA), אוניברסיטת המדינה של אריזונה (ASU), אוניברסיטת ייל, אוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס (UCLA), המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), המעבדה להנעה סילונית (JPL), מכון המחקר הדרום-מערבי (SwRI), המכון למדע פלנטרי (PSI), המעבדה לפיזיקה יישומית (APL) באוניברסיטת ג'ונס הופקינס, מאלין מערכות מדעי החלל (MSSS), מכון סמית'סוניאן, מקסאר טכנולוגיות (Maxar Technologies (SSL)), המצפה (Côte d’Azur) בצרפת (OCA) והמרכז הגרמני לחקר החלל (DLR).

למשימת הגשושית פסיכה יש שישה שלבים (A-F) שנמשכים בטווח השנים 2015–2027, ונכון לשנת 2020 המשימה בשלב C, שימשך עד ינואר 2021. שלב זה מתמקד בתכנון סופי, ייצור, הרכבה ובדיקה של תת-מערכות הגשושית.

מטרות ויעדי המשימה[עריכת קוד מקור | עריכה]

יעדי המשימה[עריכת קוד מקור | עריכה]

משימת הגשושית פסיכה לאפיין, את הצורה, המבנה, ההרכב, השדה מגנטי והתפלגות המסה של האסטרואיד 16 פסיכה. המשימה תגדיל את ההבנה של תהליך היווצרות גרמי מערכת השמש והרכבם הפנימי.

  • הבנת אבני הבניה של היווצרות כוכבי הלכת : גרעין מתכתי.
  • בחינת תוכנם של כוכבי לכת ארציים על ידי התבוננות ישירה באסטרואידים
  • לחקור גרם שמימי המורכב ממתכת.

מטרות מדעיות[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • האם 16 פסיכה הוא גרעין בהתהוות או חומר לא מומס.
  • קביעת הגיל באזורים השונים של פני האסטרואיד.
  • האם גופי מתכת קטנים משלבים אותם אלמנטים קלים כצפוי בליבה של כדור הארץ.
  • לקבוע האם תנאי ההיווצרות של האסטרואיד דומים לתנאי ההיווצרות של כדור הארץ.
  • אפיון הטופוגרפיה של 16 פסיכה.
שאלות מדעיות שהמשימה תעסוק בהן
  • האם 16 פסיכה נוצר כגרעין פלנטסימל או נוצר כגוף העשיר במתכות, מהם אבני הבניה של כוכבי הלכת, האם פלנטסימלים שנוצרו בקרבת השמש שונים בהרכבם המרבי.
  • האם 16 פסיכה איבדה את המעטפת החיצונית, מתי ואיך.
  • אם 16 פסיכה נוצר מותך, האם 16 פסיכה התקרר מהפנים כלפי חוץ או מהחוץ כלפי פנים.
  • האם האסטרואיד יצר דינמו מגנטי כשהתקרר.
  • מהם סגסוגות המתכת המרכיבות את 16 פסיכה.
  • מהם מאפייני פני השטח הגאולוגיים והטופוגרפיים של 16 פסיכה לעומת גופים העשויים מסלע או קרח.
  • השוואת היווצרות מכתשים באסטרואיד מתכתי לעומת אסטרואיד סלעי או קרחי.

מכשור מדעי ומבנה הגשושית[עריכת קוד מקור | עריכה]

מכשור מדעי[עריכת קוד מקור | עריכה]

למשימת הגשושית פסיכה, מתוכננים ארבעה מסלולי הקפה עיקריים סביב האסטרואיד 16 פסיכה : מסלול הקפה ראשון - 41 הקפות לאפיון האסטרואיד במשך 56 ימים ובגובה 700 ק"מ מפני השטח בזמן 32 שעות, מסלול הקפה שני - 162 הקפות למיפוי טופוגרפי במשך 76 ימים ובגובה 280 ק"מ בזמן 11.25 שעות, מסלול הקפה שלישי - 369 הקפות למחקר כבידתי במשך 369 ימים ובגובה כ -170 ק"מ בזמן 6.5 שעות ומסלול הקפה רביעי - 585 הקפות למיפוי יסודי במשך 100 ימים ובגובה 75 ק"מ בזמן 4.1 שעות. סיום המשימה מתוכנן לאוקטובר 2027. בכדי להשיג יעדים אלה, הגשושית תישא מטען של 30 ק"ג מיכשור מדעי, הכולל ארבעה מכשירים מדעיים לחישה מרחוק.

  • Multispectral image - תמונה רב-ספקטרלית לצילום תמונות ברזולוציה גבוהה באמצעות מסננים שיוכלו להבחין בין חומרים מתכתיים לחומרים סיליקטיים. המכשיר מורכב מזוג מצלמות זהות המיועדות לקבלת נתונים גאולוגיים, הרכבים מינרליים וטופוגרפיים. מטרת המצלמה השנייה היא לספק ניווט אופטי קריטי למשימה. המכשיר מפותח על ידי צוות מאוניברסיטת המדינה של אריזונה.
  • Gamma-ray and Neutron Spectrometer - ספקטרומטר קרינת גמא לאיתור ומיפוי היסודות הכימיים וספקטרומטר נייטרוני לאיתור ומיפוי מים וקרח בפני השטח. המכשיר מותקן על מוט באורך שני מטר בכדי להרחיק את החישנים מקרינת רקע שנוצרת מחלקיקים אנרגטיים המקימים אינטראקציה עם הגשושית ובכדי לספק שדה ראייה ללא הפרעות. המכשיר מפותח במעבדה לפיזיקה יישומית באוניברסיטת ג'ונס הופקינס ובאוניברסיטת המדינה של אריזונה.
  • Magnetometer - מגנטומטר למדידת ומיפוי השדה מגנטי של האסטרואיד, הבנוי משני חיישני שדה מגנטי זהים, בעלי רגישות גבוהה הממוקמים בקצה החיצוני והאנצעי של מוט באורך שני מטר. המכשיר מפותח על ידי צוות מהבמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ומאוניברסיטת לוס אנג'לס בקליפורניה.
  • X-band Gravity Science - מיכשור מדעי לחקירת כוח שדה הכבידה בדיוק רב בעזרת גלי מיקרו איקס והשילוב עם טופוגרפיה מתמונות, יספק מידע על המבנה הפנימי של האסטרואיד. פיתוח המכשיר מבוצע על ידי צוות מהמכון הטכולוגי של מסצ'וסטס ומהמעבדה להנעה סילונית.

מבנה הגשושית[עריכת קוד מקור | עריכה]

שלדת המבנה[עריכת קוד מקור | עריכה]

גודל הגשושית בפריסה מלאה הכולל את הגוף המרכזי המכיל את המכשירים המדעיים, אמצעי התקשורת, מערכת ההנעה ושני מערכי הפאנלים הסולאריים, הוא באורך של מגרש טניס. אורך הגשושית הוא 24.76 מטר וברוחב 7.34 מטר. גודל הגוף המרכזי הוא באורך 2.4 מטר, רוחב 2.1 מטר ובגובה 1.1 מטר. הגוף המרכזי מבוסס על שלדת לווין מדגם (SSL - 1300). המשקל היבש של המרכב הוא 1400 ק"ג. בליבת המרכב מתוכנן גליל העשוי מחומר מרוכב גרפיט והוא האלמנט המרכזי בשילדת המבנה. הגליל מכיל שבעה מיכלים מבודדים ביריעות תרמיות, של 82 ליטר כל אחד, המכילים סה"כ 1,064 ק"ג של קסנון לדחף הגשושית.

תקשורת[עריכת קוד מקור | עריכה]

מבנה הגשושית תכלול בנוסף מכשיר נסיוני הנקרא תקשורת אופטית בחלל העמוק (Deep Space Optical Communications או DSOC) מבוססת טכנולוגית לייזר. השימוש בקרן ליזר צפוי לשפר את יעילות תקשורת הגשושית, פי עשרה עד פי מאה לעומת טכנולוגיה נוכחית המבוססת על גלי רדיו (Radio frequency (RF וללא צורך בהגדלת משקל מטען הגשושית. פרויקט זה מנוהל על ידי המעבדה להנעה סילונית בפסדינה, קליפורניה. האנטנה המרכזית של הגשושית היא אנטנה פרבולית בקוטר 2 מטר המותקנת על חלקו העליון של המרכב האמצעי, והיא מיועדת לתקשורת בתדר גבוה. בנוסף לכך, מותקנות שלוש אנטנות לתדרים נמוכים. התקשורת תעשה בעזרת מגבר של 100 וולט, המאפשר שידור של עד 180 קילובייט לשנייה (TWTA). תקשורת מהווה אחד מארבעת האתגרים בתכנון גשושית; תקשורת, מקור אנרגיה, ניווט והנעה.

מערכת הנעה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מערכת ההנעה של הגשושית מורכבת ממנוע יונים והנעה חשמלית סולארית. החשמל שנוצר בתאים הסולאריים מועבר למנוע חשמלי רקטי. הדחף יספק 4.5 קילו וואט ויוכל לספק פרקי זמן ארוכים יותר בדחף של 900 וואט. השימוש בתצורה זו של המנוע, יאפשר לגשושית להגיע מהר יותר וביעילות רבה יותר ליעדה לעומת השימוש במנוע הנעה כימי שגרתי. בשלדת מבנה הגשושית יותקן מיכל עם 425 ק"ג של גז קסנון לדחף הגשושית המספק מסת דחף של 8.5 ק"ג. ההנעה הסולארית-חשמלית של הגשושית ניבנת על ידי חברת הבת SLL מתאגיד Maxar, בארצות הברית. לשילדת הגשושית מחוברים ארבעה מדחפי פלזה מקובעים מדגם (SPT-140), משמשים להנעת הגשושית. בקרת השיוט וייצוב שלושת צירי הגשושית, מושגת באמצעות ארבעה גירוסקופים למדידת התאוצה הזוויתית של הגשושית לצורך ניווט והנחיה, והמידע לכך מסופק על ידי עוקב כוכבים וחיישן שמש.

פאנלים סולאריים[עריכת קוד מקור | עריכה]

המערכת הסולארית בנויה משני מערכי פאנלים סולאריים שכל אחד מורכב מחמישה פאנלים מודולריים זהים בגודלם ובתפוקתם בתצורת צלב יווני בפריסה מלאה. הצעה קודמת למערכת הסולארית, הייתה בתצורה של ארבעה פנלים סולאריים זהים מכל צד. התאים הפוטו־וולטאיים של המערכת הסולרית תיצר ותספק את החשמל הנידרש לכל המכשירים המדעיים בנוסף להנעה החשמלית הסולארית. שני המערכים הסולאריים מחוברים למרכב המרכזי בעזרת שני מוטות מתקפלים. כל אחד משני המערכים, המורכב מחמישה מקטעים נפרדים, יהיו מקופלים במהלך השיגור ויפרסו בחלל.

מהלך המשימה לחלל[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • 2022 – שיגור הגשושית פסיכה ממרכז החלל קנדי, פלורידה.
  • 2023 – הגעה לכוכב הלכת מאדים לצורך תימרון בשיטת המקלעת כבידתית.
  • 2026 – הגשושית פסיכה מגיעה לאסטרואיד 16 פסיכה.
  • 2026–2027 – כניסה למסלול היקפי סביב האסטרואיד 16 פסיכה.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא פסיכה בוויקישיתוף

אתרים רשמיים[עריכת קוד מקור | עריכה]

אתרי מדיה ועיתונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Dwayne C. Brown / Laurie Cantillo, NASA Selects Investigations for Future Key Planetary Mission, NASA, Headquarters, Washington, September 30, 2015.
  2. ^ Dwayne Brown / Laurie Cantillo, NASA Selects Two Missions to Explore the Early Solar System, NASA, Headquarters, Washington, January 4, 2017.