אולימפיאדת חלל ע"ש אילן רמון תשע"ד – שלב הגמר

1. שמות חברי הקבוצה (לפי א-ב): אמונה נעם בן-ארי לירון בן-ארי עדי ברנע אור גוטמן מיכל גרייזל טלי וולצ'ק דריה חסידים נועה כץ אייל ממן רועי אולימפיאדת חלל ע"ש אילן רמוןתשע"ד–שלב הגמר מורה מנחה: יעל זיו

2. מבוא

3. בחרנו לחקור את הירח אנקלאדוס, מכמה סיבות: • זהו ירח גדול יחסית (הירח השישי בגודלו של שבתאי) • התגלו בו פעילויות געשיות • לאחרונה נודע כי יש בו מים הקדמה

4. אנקלאדוס(Enceladus) • הירח השישי בגודלו מבין הירחים של שבתאי • מורכב ברובו ממים ומקרח וצפיפותו כ-1.6 גרם/סמ"ק • יש בו אחוז גבוה מאוד של סיליקטים וברזל • הירח מלא מכתשים, בקעות, מישורים ורכסים, ובו גייזרים והרי געש רבים המגיעים לגובה 800 ק"מ • הלחץ האטמוספרי על פני הירח זניח (מאוד קטן) • הכבידה של הירח נמוכה מאד: • הטמפרטורה הממוצעת היא

5. איסוף מידע, תמונות ודגימות מהירח והעברת הנתונים לכדור הארץ: • גילוי הרכב המים על פני הכוכב • חקר הרכב קרקע הכוכב • צילום פני הכוכב • מידע זה יסייע בחקר מערכת השמש שלנו מטרות המשימה

6. הלווין מקבל את הנתונים ובהתאם למסלול יונחתו הגששיות • שליחת הנתונים לארץ לתכנון מסלול לגששיות • כניסה למסלול סביב אנקלאדוס, מיפוי וצילום פני השטח שלו • ביצוע המשימות ע"י הגששיות • הגעה לשבתאי והאטת מהירות החללית תרשים פתרון המשימה

7. מבנה החללית

8. הקפסולה (לווין) תשוגר מכדור הארץ על ידי טיל שיגור, למסלול סביב אנקלאדוס. שם, היא תשחרר 3 גששיות במספר מקומות מגובה 200-150 ק"מ מעל לפני הכוכב. המערכת: תיאור כללי

9. מטרה: חקר הקרח והקרקע • משקל: 300 ק"ג • גודל: 80 80 80 ס"מ • מרכיבים: סוללה, מעבדת ניתוח, מצלמה תחתית, שדר, אנטנות תקשורת, זרוע רובוטית, מקדח, וסת טמפרטורה גששיות א' ו- ב'

10. גששיות א' ו- ב'

11. מטרה: צילום בעזרת שש מצלמות • מרכיבים: מצלמה פנורמית, מצלמה קדמית, מצלמה אחורית, מצלמה אחת לכל פאה צדדית (4 סה"כ), אנטנות תקשורת, גנרטור רדיואיזוטופיתרמואלקטרי, מערכת חימום, מצבר, שדר • בעלת יכולת תזוזה • תצויד בשני סוגי אנטנות: אנטנת הגבר גבוה ואנטנת הגבר נמוך גששית ג'

12. גששית ג'

13. גששית ג' – חתך צידי

14. המערכת מורכבת משלד ובו 3 גלגלים בכל צד • הגלגלים הקדמיים ביותר והאחוריים ביותר בעלי מנוע; לכל הגלגלים מפרק צירי כפול שמאפשר תנועה לכל הכיוונים; הגלגלים בעלי זיזים למניעת החלקה. • על גב הגששית ישנה רקטה המיועדת למנוע את התרחקות הרכב מן הקרקע מערכת התנועה של גששית ג':

15. הלווין מצויד במצלמות, שממפות את הקרקע • הנתונים מהלוויין נשלחים לכדור הארץ, שם מרכיבים מסלול עבור גששית ג' ומיקומי נחיתה עבור גששיות א' ו-ב'. נתונים אלה נשלחים בחזרה ללוויין, שמעביר הוראות ביצוע לגששיות • הלווין נשאר במסלול שלו סביב אנקלאדוסכל הזמן הניווט

16. בכל גששית יהיו מחשב ראשי ומחשב משני, שתפקידם: • לשלוח מידע לכדה"א על מיקום הגששיות • לקבל הוראות פעולה מכדה"א לצורך משימות הגששיות • המחשבים יכילו זיכרון המוגן מפני הקרינה מהחלל • המחשבים יגבו זה את זה למקרה של תקלה מערכות המחשב בגששיות

17. מערכות הצילום

18. מערכת החיישנים

19. גששיות א' ו- ב': בעלות סוללה הנטענת לפני השיגור בכדור הארץ • גששית ג': מפיקה אנרגיה באמצעות גנרטור רדיואיזוטופיתרמואלקטרי מקורות האנרגיה

20. נשתמש במכשיר לייזר עוצמתי על מנת לחדור את שכבת הקרח • למקדח יוצמד מד טמפרטורה אשר יסייע בהבחנת מצב הצבירה של החומר שאתו הוא נמצא במגע, ובכך יוכל לזהות מתי הלייזר הגיע לשכבת המים • בעזרת משאבה מיוחדת הגששית תשאב דגימות מים לצורך בדיקתן המקדח

21. הלווין וכל הגששיות יצוידו בשני סוגי אנטנות: • אנטנות הגבר גבוה HGA • אנטנות הגבר נמוך LGA • במשימתנו נשתמש במשדר רדיו דיגיטלי תקשורת

22. המעבדה מכשיר APSX, שישמש לקביעת הרכב הקרקע מכשיר CheMin (Chemistry and Mineralogy), שישמש לכימות מינרלים ולבחינת המבנה המינרלי של הקרקע

23. לו"ז המשימה

24. אוגוסט 2030 ינואר 2017 ינואר 2014 נובמבר2021 הטיל מגיע לאנקלאדוס קבלת אישור לפרויקט השגת כל המימון סיום בנית המערכת ושיגור* לוח זמנים לפרויקט *זהו המועד המוקדם ביותר בו ניתן לשגר את הטיל בהתחשב במשקל המטען שהוא אמור לשאת (לפי אתר ESA)

25. הגששית תשוגר על ידי הטיל אטלס 501 בנובמבר 2021 המשקל המקסימלי של המטען יהיה 2099 הטיל יגיע באוגוסט 2030 (משך הטיסה כ-8.8 שנים) השיגור לא יתרחש בחורף, על מנת למנוע קיפאון של המכשירים בזמן השיגור הטיל ישוגר מקייפקנוורל, פלורידה, ארה"ב השיגור

26. כדי לעבור מרחק עצום כל כך, החללית תשתמש במערכת של מקלעות כבידתיות: • טיסה אל נוגה, להשתמש בכבידתה כדי להאיץ ולשנות את כיוונה • חזרה לכדור הארץ ושימוש בכבידתו כדי להאיץ • שימוש בכוח המשיכה של צדק כדי להאיץ עוד יותר מסלול החללית ליעד

27. כניסת הלוויןלמסלול סביב הירח • הורדת שלוש הגששיות בזמנים שונים • האטת מהירותה של כל גששית באמצעות הפעלת כח דחף כנגד כיוון הטיסה, על מנת לאפשר את צניחתה • הפעלת המנועים עד לעצירה מוחלטת • משך הצניחה: כ- 30 דקות הנחיתה

28. סיכום

29. עלויות * עלות משוערת מעט יותר מעלותה של קאסיני-הויגנס

30. לא ניתן לנווט את גששית ג' ישירות ממרכז הבקרה שבכדור הארץ מכיוון שהזמן שלוקח למידע להגיע דרך גלי הרדיו מאנקאלדוס לכדור הארץ ולהפך הוא כשעה; לכן כל פקודה שתינתן תגיע באיחור • גייזרים של מים פורצים מהקרקע בתדירות גבוהה • רובו של הכוכב מורכב מקרח ועפר - ישנו קרום דק מאוד של קרח ומתחתיו מים נוזליים • הטמפ' הממוצעת על פני הירח נמוכה מאד אתגרים

31. כוח המשיכה קטן יחסית () – יהיה צורך ביותר דלק כדי להגיע לשדה המשיכה של הירח לפני שהוא ימשוך את החללית • אין מספיק מידע קיים על אנקלאדוס • סכנות מקרינה ואסטרואידים • ישנו קושי להשאיר את הגששית במסלול של הכוכב • זמן השהייה על הכוכב מוגבל וקצר אתגרים, המשך

32. מיפוי פני הירח על ידי הלווין ושליחת התוצאות למרכז הבקרה בכדור הארץ. במרכז הבקרה יתוכנת מסלול לגששית ג' וימצא מקום לנחיתת גששיות א' ו-ב'. • התכנון ישלח ממרכז הבקרה אל הלווין שיוציא פקודות לגששיות שיפעלו על פיהן. הצעות לפתרון האתגרים

33. הגדלת מספר הגששיות מגדילה את המשקל היוצא מכדור הארץ • הגדלת מספר הגששיות מגדילה גם את עלות הפרויקט חסרונות מסתמנים של הפתרון שלנו

34. באמצעות שימוש במספר גששיות, נוכל לצלם ולחקור שטח גדול יותר • מאחר שכל גששית מבצעת משימה אחרת, ניתן לבצע את המשימה בזמן קצר יותר; חשוב במיוחד לאור משך השהייה המוגבל על הירח • הרס גששית אחת אינו מונע את המשך ביצוע המשימה יתרונות הפתרון שלנו

35. השארת הלווין במסלול, מאפשרת את המשך המחקר גם לאחר הרס הגששיות • מאחר שלא נשלחים אסטרונאוטים, אין סכנה לחיי אדם, ואין צורך להשקיע כסף נוסף במכשור הנדרש לכך • שימוש בטכנולוגיה קיימת חוסך עלויות פיתוח • בהיבט של עלות-תועלת: פחות יקר לייצר שתי גששיות(א' ו-ב') על בסיס אותו הליך פיתוח יתרונות הפתרון שלנו, המשך

36. זוהי הפעם הראשונה בהיסטוריה בה נשלחות גששיות מחקר לאנקלאדוס • שימוש במספר גששיות מגדיל את סיכויי הצלחת המשימה חדשנות

37. אתר NASA- http://www.nasa.gov/ • אתר ESA - http://www.esa.int/ESA • ויקיפדיה - http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page • http://www.wpclipart.com/space/ships/Curiosity/curiosity_parts/ChemCam_Instrument.jpg.html • http://www.dlila.co.il/uploads/file/Presentations/shabtai.pdf • http://abcnews.go.com/Technology/Space/travelers-guide-planets-ultimate-adventure-travel/story?id=9820736 • http://mars.jpl.nasa.gov/msl/multimedia/images/?ImageID=4074 • http://www.lr.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/LR/Organisatie/Afdelingen_en_Leerstoelen/Afdeling_SpE/Space_Systems_Eng./Space_Links/doc/Space_mission_cost_v1.02.xls&lang=en • אתר "הידען" http://www.hayadan.org.il/ • אתר "המרכז הישראלי למידע אסטרונומי" http://education.org.il/ • אתר "מכון דוידסון לחינוך מדעי" http://davidson.weizmann.ac.il/ ביבליוגרפיה

38. להנהלת בית הספר • למורתנו לפיזיקה יעל זיו • למהנדס אלי כץ • לפרופסור ניר ברנע תודות

39. תודה על ההקשבה!