שביטים ומבצע "הדבורה מאיה"

1. שביטיםומבצע "הדבורה מאיה" מגישים: חוג מדעים כיתות ח' ביה"ס "גוונים", קדימה- צורן המורה המנחה: מירי אורן מרץ 2006

2. גרעין הילה שביט מורכב משלושה חלקים עיקריים: מבנה השביטים ותכונותיהם גרעין- עשוי מסלעים, אבק ומחומר קפוא- מים, מתאן, פחמן חד ודו חמצני, אמוניה, ציאניד המימן וכד'. בגלל הרכבו משתמשים לתיאורו בביטוי "קרח מלוכלך". הילה (coma)- ענן גזי אשר מרחף מסביב לגרעין ויוצר הילה. קוטרה: מ-100 אלף ק"מ עד מיליון ק"מ. זנב- מורכב משני זנבות נפרדים – זנב פלסמה (זנב יונים) – צבעו כחול, אורכו נע בין 10 מיליון ק"מ למאה מיליון ק"מ.זנב אבק - מופיע בדרך כלל בצבע צהוב/לבן אורכו נע בין מליון ק"מ לעשרה מליון ק"מ. הזנבות פונים בכיוון הפוך לשמש. זנב פלסמה זנב אבק

3. גרעין השביט • צורתו לא סימטרית • קוטרו קטן (50- 300 ק"מ). • מצבו של הגרעין משתנה בהתקרבו לשמש- חלק מהחומרים עוברים תהליך של המראה, וחומרים במצב צבירה גזי פורצים החוצה ממקומות מסוימים בגרעין (התופעה נקראת Gas jets). • כוח משיכה קטן מאוד (מיקרו גרביטציה). • לא ידועה מידת המוצקות של ה"קרקע". • נמצא כנראה בתנועה סביב עצמו. גרעין של השביט Wild 2 כפי שצולם על ידי ה – Stardust

4. עוד על שביטים • מהירותם משתנה – בקרבת השמש (פריהליון) מהירותם גבוהה ביותר, • בנקודה המרוחקת ביותר (אפהליון) – נמוכה ביותר (חוק שני של קפלר). • טמפ' משתנות בהתאם למרחק מהשמש. • כאשר השביט מתרחק מהשמש, החומר הופך להיות מוצק חזרה (הגרעין) אבל המסה קטנה משום שחלק מן החומר "השתחרר" במהלך המעבר בקרבת השמש.

5. תנועת השביט שביטים נעים סביב השמש במסלולים אליפטיים "שטוחים" (חוק ראשון של קפלר), בזוית שחוצה את המישור עליו נעים כדור הארץ וכוכבי הלכת (מישור המילקה)

6. מיקום השביטים השביטים נמצאים בשני אזורים עיקריים: עננת אורט: לא ניתן לצפות בה ישירות בגלל המרחק ( 50- 100 אלף יחידות אסטרונומיות) וגם בגלל שהשביטים אינם מאירים באזור זה. משערים כי מקור השביטים באזור זה הוא מכוכבי הלכת הגדולים של מערכת השמש. שביטים עוזבים את העננה כתוצאה מהשפעת כוח כבידה של כוכבים החולפים באזור. הערכה היא שכל שנה נכנסים כ- 10 שביטים לתוך מערכת השמש. שביטים אלו הם בעלי זמן מחזור ארוך. חגורת קויפר: שביטים בעלי מחזור קצר ( קטן מ- 200 שנה ) מגיעים מחגורת קויפר הממוקמת במרחק של 30- 60 יחידות אסטרונומיות

7. למה חשוב לחקור שביטים ? השביטים נוצרו באותו הזמן בו נוצרה מערכת השמש ומאותם חומרים. החומרים שבהם כמעט ולא השתנו, לכן חקירתם תסייע לנו להבין את אופן היווצרות היקום. החללית ג'יוטו גילתה ב- 1986 כי השביט האליי עשיר בארבעת היסודות: חמצן, פחמן, חנקן ומימן CHON)), המרכיבים את חומצות האמינו – אבני היסוד של החיים. לכן יתכן כי חקר השביטים יסייע גם במחקר על מקור החיים.

8. משימות קודמות לחקר שביטים Stardust • החללית סטארדאסט שוגרה לחלל לפני 7 שנים על מנת לאסוף חלקיקי אבק מזנב השביט- wild 2 • הנחות העבודה: • שביטים עשויים קרח ואבק ומהווים תוצר של תהליך שבו נוצרו כוכבי הלכת • התנגשויות של שביטים בכדור הארץ גרמו להיווצרות מים וחיים • חקירת החלקיקים תסייע למדענים ללמוד על היווצרות היקום ועל היווצרות החיים • סטארדאסט שבה בהצלחה לכדור הארץ בינואר השנה לאחר שחלפה ליד השביט ב-2003 צילמה אותו ואספה חלקיקי אבק. Deep Impact • מטרת החללית deep impact לשגר קליע שיפגע בשביט "טמפל 1" וייצור מכתש בקוטר של כ-100 מ' ועומק של כ-25 מ'. • מדוע "טמפל 1" ? • קוטרו של טמפל 1 , 16 ק"מ • קל יחסית להגעה • מיקומו יחסית לשמש יקל על צילום ההתנגשות • הפגיעה תסייע לנו: • ללמוד על המבנה הפנימי של השביט על ידי צילום וחקר החלקיקים שיתפזרו בעת הפגיעה • ללמוד על אופן התהוות מכתשים על גבי השביטים • ההתנגשות בוצעה בהצלחה ביום העצמאות של ארה"ב - ה-4 ביולי 2005

9. משימות קודמות לחקר שביטים (המשך) Rosetta החללית Rosetta שוגרה על ידי ארגון החלל האירופאי במטרה להנחית הגישושית Philae על גרעין השביט צ'ריומוב-גרסימנקו בשנת 2014. מטרת הגישושית – לאסוף מידע על הרכב ומבנה גרעין השביט על ידי ביצוע סדרת בדיקות: ניתוח המרכיבים שנמצאו על השביט ושליחת הנתונים לכדור הארץ,איתור שדות מגנטיים, זיהוי יסודות, מיפוי באמצעות גלים ועוד.

10. מבצע "הדבורה מאיה" - תהליך הנחיתה על השביט חללית האם מגיעה לקרבת גרעין השביט ומתמקמת במסלול מקביל וקרוב אליו, מול אחד הקטבים שלו (הנקודה שמסתובבת סביב עצמה) במידה ויש קוטב. הגישושית משוגרת מתוך חללית האם לעבר השביט כשהיא נשארת מחוברת אליה בכבל דק העשוי מ- Kevler. תוך כדי ירידת הגישושית לעבר השביט משוגרת מתוכה רשת שבהתחלה היא אסופה כגליל ונפרשת בצורה של מטריה. לקצוות הרשת מחוברים נעצים המדמים את עוקץ הדבורה. הרשת עשויה גם היא מ – Kevler ומחוברת לגישושית ב – Kevler. הגישושית "אוספת" את הכבל ויורדת לאורכו עד לרשת, שולחת "עוגן" כדי לייצב את הרשת ואת הגישושית. נוחתת על שלוש רגליים הנתפסות וננעלות על הרשת. תפיסת רגלי הגישושית על גבי הרשת עוקצי ה"רשת"

11. נחיתת הגישושית באזור קוטב השביט חללית האם כבל Kevler הגישושית קוטב השביט רשת עם "נעצים"

12. בעיות אפשריות בנחיתה על שביט והצעות לפתרון

13. הקידוח ואיסוף הדגימות המקדח קודח בצורה סיבובית במהירות איטית. קצה המקדח מצופה בשרף עם אבקת יהלומים שיסייע במידת הצורך במהלך הקידוח לחדור ביתר קלות לתוך גרעין השביט. בסוף הקידוח המקדח עם הדגימות בתוכו יוחזר לגישושית ושם ידחף לתוך מיכל בצורת גליל ותוך כדי כך יחולקו לתוך תאים מופרדים במחיצות, בכדי שנוכל אחר כך לבדוק את היחס בין שכבות החומר. מקדח הדגימות החלול

14. בעיות ופתרונות לאיסוף דגימות מהשביט

15. מכשירי מדידה בגישושית

16. החזרת הדגימות לכדור הארץ • אם הגישושית נחתה באחד הקטבים והיא מחוברת עדיין לחללית-האם, אפשר לשגר את מיכל הדגימות לאורך כבל ה- Kevler עד לחללית-האם. • אם חללית-האם מנותקת, אפשר להמריא את כל הגישושית למפגש עם חללית האם או רק את מיכל הדגימות. המיכל יכול לנווט לכיוון חללית-האם בעזרת מנועים רקטיים קטנים לפי פקודות שהחללית תשדר לו והוא ייתפס ברשת שתיפרס על ידי חללית האם ויוצמד אליה. • חללית האם תפעיל מנועים ותנוע בחזרה לכיוון כדור הארץ. • כשהיא תתקרב לכדור הארץ תשחרר חללית האם את מיכל הדגימות שיחדור דרך האטמוספרה ויצנח לים שם יאספו אותו.

17. 29/P Schwassmann-Wachmann 1 SW1 נתונים על השביט • התגלה ב: 15.11.1925 בידי ארנולד סצ'ווסמאן וארמו ארתור ווצ'מאן • הנקודה שבה השביט הכי קרוב לשמש (פריהליון): 5.722 AU • הנקודה שבה השביט הכי רחוק לשמש (איפליון) :6.25 AU • משתי הנקודות הנ"ל נובע שמסלול השביט הוא "אליפטי מעגלי" • תצפיות זיהו אחד או שני פרצי גזים בשנה. • זמן המחזור שלו: 14.65 שנים • נקודת הפריהליון האחרונה שבה הוא היה הייתה ב- 2004 • נקודת הפריהליון הבאה תהיה בשנת 2022

18. מסלול השביט מישור המלקה 29/P Schwassmann-Wachmann 1 מדוע בחרנו לנחות על השביט ?SW1 מכיוון שSW1 מרוחק יחסית מהשמש אנו מניחים כי הוא איבד פחות חומר משביטים שהם קרובים יחסית לשמש.המרחק מאפשר הגעה של חללית לשביט זה בפרקי זמן סבירים (כאשר מדובר במחקר בחלל). הידיעה כי קיימים פרצי גזים יאפשרו לנו לעקוב אחריהם ולנסות לקבוע מחזוריות של התופעה, וכך לבחור זמן ומקום מתאים לנחיתה. תרשים זה מדגים כיצד חוצה מסלול השביט את מישור המלקה מיקום מסלול השביט (ביחס למערכת השמש)

19. מהו סדר גודל של משך הזמן של המשימה ? • נקודת המפגש עם השביט תהיה לפחות במרחק של 3 יחידות אסטרונומיות, במקרה שלנו כ- 6 יחידות אסטרונומיות (AU) מהשמש. • מהירות מינימאלית של לווין היא כ-7000 קמ"ש מכאן נובע שבמסלול ישיר משך הזמן הדרוש לפחות 14 שנים בנקודת האפהליון. המשימה לשביט לא תהיה במסלול ישיר. • משימת "רוזטה" שהיא משימה דומה תארך 10 שנים (רק בכיוון אחד). • לכן – משימת הגעה על שביט תיקח כ 15 – 20 שנה וגם החזרה לכדור הארץ עשויה להמשך אותו זמן.

20. תודה