איך לנחות על כוכב שביט

כמנהל משימת רוזטה, ברד יאנסן היה אחראי לנחיתה המוצלחת על כוכב השביט הידוע כ 67P צ'וריומוב-סרסימנקו ב 2014 . בהרצאה מרתקת ומצחיקה, יאנסן מגלה כמה מהחישובים המורכבים שנכנסו לנחיתת הגשוש פילאה על כוכב השביט במרחק 500 מליון קילומטר מכדור הארץ -- וחולק כמה תמונות מדהימות שצולמו בדרך.

הייתי רוצה לקחת אתכם
למסע אפי של החללית רוזטה.

כדי ללוות ולהנחית גשושית על כוכב שביט,

זו היתה התשוקה שלי במשך השנתיים האחרוונת.

כדי להצליח בזה,

אני צריך להסביר לכם משהו
על המקור של מערכת השמש.

כשאנחנו חוזרים ארבע וחצי מליון שנים,

היה ענן גז ואבק.

במרכז הענן, השמש שלנו נוצרה והוצתה.

יחד עם זה, מה שאנחנו מכירים עכשיו כפלנטות,
שביטים ואסטרואידים נוצרו.

מה שקרה אז, לפי התאוריה,

זה שכשכדור הארץ התקרר מעט אחרי הווצרותו,

שביטים פגעו מסיבית בכדור הארץ
וסיפקו מים לכדור הארץ.

הם גם כנראה סיפקו חומרים
אורגניים מורכבים לכדור הארץ,

וזה אולי התחיל את העליה של החיים.

אתם יכולים להשוות את זה
ללפתור פאזל של 250 חלקים

ולא פאזל של 2,000 חלקים.

אחרי זה, הפלנטות הגדולות כמו צדק ושבתאי,

הן לא היו במקום בו הן עכשיו,

וכוחות הכבידה שלהן פעלו אחת על השניה,

והן ניקו את כל פנים מערכת השמש,

ומה שאנחנו מכירים עכשיו כשביטים

הגיעו למשהו שנקרא עכשיו חגורת קויפר,

שהיא חגורה של עצמים מעבר למסלול של נפטון.

ולפעמים העצמים האלה מתנגשים אחד בשני,

והם מוסטים גרוויטציונית,

ואז הכבידה של צדק מושכת אותם
חזרה למערכת השמש.

ואז הם הופכים לשביטים
כמו שאנחנו רואים אותם בשמיים.

הדבר החשוב פה לשים לב אליו הוא שבינתיים ,

בארבע וחצי מיליארד שנים,

השביטים האלו ישבו מחוץ למערכת השמש,

ולא השתנו --

גרסאות קפואות לגמרי של מערכת השמש.

בשמיים, הם נראים כך.

אנחנו מזהים אותם לפי השובלים שלהם.

יש למעשה שני שובלים.

אחד הוא שובל אבק,
שמועף על ידי הרוח הסולרית.

השני הוא שובל יוני, שהוא חלקיקים טעונים,

והם עוקבים אחרי השדה המגנטי במערכת השמש.

יש את הקומה,

ואז יש את הגלעין,
שפה הוא קטן מדי כדי לראותו,

ואתם צריכים לזכור שבמקרה של רוזטה,

החללית היא בפיקסל המרכזי.

אנחנו רק 20,30,40 קילומטר מהשביט.

אז מה חשוב לזכור?

שביטים מכילים את החומר המקורי
ממנו מערכת השמש שלנו נוצרה,

כך שהם אידיאלים לחקר המרכיבים

שהיו נוכחים בזמן בו כדור הארץ,
החיים, התחילו.

שביטים נחשדים גם

שהביאו את המרכיבים שאולי התחילו את החיים.

ב 1983, ESA פתחה את
תוכנית הורייזון 2000 לזמן ארוך,

שהכילה אבן פינה אחת, שהיתה משימה לשביט.

במקביל, משימה קטנה לשביט,
מה שאתם רואים פה, ג'יוטו, שוגר,

וב 1986, טס ליד השביט האלי
עם ארמדה של חלליות אחרות.

מהתוצאות של המשימה, זה נעשה ברור מיידית

ששביטים היו גופים אידיאלים לחקר
להבנה טובה יותר של מערכת השמש שלנו.

ולכן, משימת רוזטה אושרה ב 1993,

ובמקור היא היתה אמורה להיות משוגרת ב 2003,

אבל בעיות עלו עם טיל האריאן.

עם זאת, מחלקת יחסי הציבור שלנו,
בהתלהבות שלה,

כבר יצרה 1,000 צלחות דלפט כחולות

עם השם של השביט הלא נכון.

אז מאז לא הייתי צריך לקנות
צלחות יותר. זה החלק החיובי.

(צחוק)

ברגע שכל הבעיה נפתרה,

עזבנו את כדור הארץ ב 2004

לשביט החדש שנחקר, צ'ורימוב-גרסימנקו.

השביט הזה היה צריך להבחר במיוחד

מפני שראשית, אתם חייבים
להיות מסוגלים להגיע אליו.

ושנית, הוא לא היה צריך להיות
במערכת השמש זמן רב.

השביט המסויים הזה היה
במערכת השמש מאז 1959,

זו הפעם הראשונה שהוא הוסט על ידי צדק,

והתקרב מספיק לשמש כדי להתחיל להשתנות.

אז זה שביט ממש טרי.

רוזטה עשתה כמה דברים הסטורים ראשונים.

זה הלווין הראשון שמקיף שביט,

ומלווה אותו בכל מסללו במערכת השמש --

הגישה הכי קרובה לשמש, כמו שנראה באוגוסט,

ואז הרחק שוב החוצה.

זו הנחיתה הראשונה אי פעם על שביט.

אנחנו למעשה במסלול מסביב לשביט
בשימוש במשהו שלא

נעשה באופן נורמלי עם חללית.

באופן רגיל אתם מביטים בשמיים
ויודעים לאן אתם פונים והיכן אתם.

במקרה הזה, זה לא מספיק.

אנחנו מנווטים על ידי הסתכלות
על נקודות ציון על השביט.

אנחנו מזהים פני שטח -- סלעים, מכתשים --

וכך אנחנו יודעים איפה אנחנו יחסית לשביט.

וכמובן, זה הלווין הראשון
שעבר את המסלול של צדק

על תאים סולריים.

עכשיו, זה נשמע יותר הרואי משזה באמת,

מפני שהטכנולוגיה לשימוש
בגנרטורים תרמיים של רדיו איזוטופים

לא היתה זמינה באירופה באותו זמן,
אז לא היתה לנו ברירה.

אבל המערכים הסולריים האלה גדולים.

זו כנף אחת, ואלה לא אנשים
שנבחרו קטנים במיוחד.

הם כמוני וכמוכם.

(צחוק)

יש לנו שתי כנפיים כאלה, 65 מטר מרובעים.

עכשיו מאוחר יותר, כמובן, כשהגענו לשביט,

אתם מגלים ש 65 מטר של מפרשים

קרוב לגוף שפולט זה לא תמיד בחירה מועילה.

עכשיו, איך הגענו לשביט הזה?

מפני שהיינו צריכים להגיע לשם
למטרה המדעית של רוזטה

מאוד רחוק -- פי ארבע מהמרחק
של כדור הארץ מהשמש --

וגם במהירות גבוהה בהרבה
משיכולנו להשיג עם דלק,

מפני שהיינו צריכים לקחת
פי שש דלק ממשקל כל החללית.

אז מה עשינו?

אתם משתמשים במעופים כבידתיים, קלע,

בו אתם חולפים ליד פלנטה בגובה מאוד נמוך,

כמה אלפי קילומטר,

ואז אתם מקבלים את המהירות
של הפלנטה ההיא סביב השמש בחינם.

עשינו את זה כמה פעמים.

עשינו את כדור הארץ, את מאדים,
את כדור הארץ שוב פעמיים,

וגם חלפנו ליד
שני אסטרואידים לוטטיה וסטיינס.

אז ב 2011, הגענו כל כך רחוק מהשמש
שאם החללית היתה בצרות,

לא היינו יכולים למעשה
להציל יותר את החללית,

אז היינו בתרדמת.

הכל כובה חוץ משעון אחד.

פה אתם רואים בלבן את המסלול,
והדרך בה זה עובד.

אתם רואים שמהעיגול בו התחלנו,

הקו הלבן, למעשה אתם מקבלים
יותר ויותר ויותר אליפסה,

ואז לבסוף אנחנו מתקרבים לשביט

במאי 2014, והיינו צריכים להתחיל
לעשות תמרוני התקרבות.

בדרך לשם, חלפנו ליד כדור הארץ וצילמנו
כמה תמונות כדי לבדוק את המצלמות שלנו.

זה הירח עולה מעל כדור הארץ,

וזה מה שאנחנו קוראים לו עכשיו סלפי,

שבאותו זמן, דרך אגב,
המילה הזו לא היתה קיימת. (צחוק)

זה במאדים, זה נלקח על ידי מצלמת CIVA.

זו אחת המצלמות על הנחתת,

והיא מסתכלת ממש מתחת למערכים הסולריים.

ואתם רואים את הפלנטה מאדים
והמערך הסולרי במרחק.

עכשיו, כשיצאנו מתרדמת בינואר 2014,

התחלנו להגיע במרחק

של שני מליון קילומטר מהשביט במאי.

עם זאת, המהירות שהיתה לחללית
היתה מהירה מדי.

טסנו 2,800 קילומטר בשעה
יותר מהר מהשביט, אז היינו צריכים לבלום.

היינו צריכים לעשות שמונה תמרונים,

ואתם רואים פה, כמה מהם היו ממש גדולים.

היינו צריכים לבלום את הראשון
כמה מאות קילומטר בשעה,

ולמעשה, משך התהליך היה שבע שעות,

וזה דרש 218 קילו של דלק,

ואלה היו שבע שעות מורטות עצבים,
מפני שב 2007,

היתה דליפה במערכת הדחף של רוזטה,

והיינו צריכים לסגור ענף,

כך שהמערכת למעשה פעלה בלחץ

שהיא מעולם לא תוכננה או אושרה אליו.

אז הגענו לקרבת השביט,
אלה היו התמונות הראשונות שראינו.

תקופת הסיבוב האמיתית של השביט היא 12 שעות,

אז זה מואץ,

אבל אתם תבינו
שמהנדסי דינמיקת הטיסה שלנו חשבו,

שזה לא הולך להיות משהו שקל לנחות עליו.

קיווינו לסוג של צורה של תפוח אדמה

עליו תוכלו לנחות בקלות.

אבל היתה לנו תקוה אחת: אולי הוא היה חלק.

לא, גם זה לא עבד.(צחוק)

אז בנקודת זמן זו, זה היה לגמרי בלתי נמנע:

היינו חייבים למפות את כל הגוף הזה
בכל הפרטים שנוכל להשיג,

מפני שהיינו חייבים למצוא
אזור שטוח בקוטר 500 מטר.

למה 500 מטר? זו השגיאה
שיש לנו בהנחתת הגשושית.

אז עברנו את התהליך, ומיפינו את השביט.

השתמשנו בטכניקה שנקראת פוטו קלינומטריה.

אתם משתמשים בצללים שמוטלים על ידי השמש.

מה שאתם רואים פה
זה סלע שיושב על פני השביט,

והשמש מאירה מלמעלה.

מהצל, אנחנו, עם המוח שלנו,

יכולים לקבוע מייד בגסות מה הצורה של הסלע.

אתם יכולים לתכנת את זה לתוך מחשב,

אז אתם מכסים את כל השביט,
ויכולים למפות את השביט.

לזה, טסנו במסלולים מיוחדים החל מאוגוסט.

ראשית, במשולש בעל צלע של 100 קילומטר

במרחק של 100 קילומטר,

ואז חזרנו על כל התהליך במרחק 50 קילומטר.

באותו זמן, ראינו את השביט מכל מיני זוויות,

ויכולנו להשתמש בשיטה למיפוי כל השביט.

עכשיו, זה הוביל לבחירה של אתרי נחיתה.

כל התהליך הזה שהיינו צריכים לעשות,
לעבור ממפוי השביט

למציאת אתר הנחיתה הסופי, היה 60 יום.

לא היה לנו יותר.

כדי לתת לכם מושג, משימת מאדים ממוצעת

דורשת תכנון של מאות מדענים במשך שנים כדי

להסכים על היכן ננחת?

היו לנו 60 יום, וזהו.

לבסוף בחרנו את אתר הנחיתה הסופי

והפקודות הוכנו לרוזטה לשגר את פילאה.

הדרך בה זה עובד היא שרוזטה
צריכה להיות במקום המתאים בחלל,

ומכוונת כלפי השביט,
מפני שהנחתת היא פסיבית.

הנחתת נדחפת אז החוצה ונעה כלפי השביט.

רוזטה היתה צריכה להסתובב

כדי שהמצלמה שלה תביט למעשה
על פילאה בעודה עוזבת

ולהיות מסוגלת לתקשר איתה.

עכשיו, תהליך הנחיתה
של כל המסלול אורך שבע שעות.

עכשיו תעשו חישוב פשוט:

אם המהירות של רוזטה סוטה בסנטימטר בשניה,

שבע שעות זה 25,000 שניות.

זה אומר 252 מטר טעות על השביט.

אז היינו חייבים לדעת את המהירות של רוזטה

הרבה יותר טוב מסנטימטר לשניה,

והמיקום שלה בחלל טוב יותר מ 100 מטר

במרחק של 500 מליון קילומטר מכדור הארץ.

זה לא דבר פשוט.

תנו לי לקחת אתכם במהירות
דרך חלק מהמדע והמכשירים.

אני לא אשעמם אתכם
עם כל הפרטים על כך המכשירים,

אבל יש לה הכל.

אנחנו יכולים להריח גז,
אנחנו יכולים למדוד חלקיקי גז,

הצורה שלהם, ההרכב,

יש מגנטומטרים, הכל,

זו אחת התוצאות מהמכשירים שמודדים דחיסות גז

במיקומה של רוזטה,

אז זה גז שעזב את השביט.

הגרף התחתי הוא ספטמבר שנה שעברה.

יש שינוי בטווח ארוך, שבעצמו לא מפתיע,

אבל אתם רואים את הפיקים החדים.

זהו יום של השביט.

אתם יכולים לראות את ההשפעה
של השמש על אידוי הגז

והעובדה שהשביט מסתובב.

אז ישנה נקודה אחת, מסתבר,

בה יש הרבה חומר שיוצא,

הוא מתחמם בשמש, ואז מתקרר בצד האחורי.

ואנחנו יכולים לראות
את שינוי הדחיסות של זה.

אלה גזים ומרכיבים אורגניים

שאנחנו כבר מדדנו.

אתם תראו שזו רשימה מרשימה,

ויש עוד הרבה הרבה שמגיע.

מפני שיש עוד מדידות.

למעשה, יש ועידה שמתרחשת כרגע ביוסטון

בה הרבה מהתוצאות האלו מוצגות.

כמו כן, מדדנו את החלקיקי האבק.

עכשיו, בשבילכם, זה לא יראה מאוד מרשים,

אבל המדענים התרגשו כשהם ראו את זה.

שני חלקיקי אבק:

הימני קוראים לו בוריס,
והם ירו בו עם טנטלום

כדי להיות מסוגלים לנתח אותו.

עכשיו, גילינו סידן ומגנזיום.

מה שזה אומר לכם זה
את הריכוז של שני החומרים האלה

בזמן הווצרות מערכת השמש,

אז למדנו דברים על איזה חומרים היו שם

כשהפלנטה נוצרה.

כמובן, אחד האלמנטים החשובים הוא תמונות.

זו אחת המצלמות על רוזטה, מצלמת OSIRIS,

וזה למעשה היה השער של מגזין סיינס

ב 23 בינואר של השנה.

אף אחד לא ציפה שהגוף יראה כך.

בולדרים, סלעים -- אם בכלל,
זה נראה יותר כמו חצי הכיפה ביוסמיטי

מאשר משהו אחר.

ראינו גם דברים כמו זה:

דיונות, ומה שנראה כמו, בצד ימין,
צללים של דברים שנשאו ברוח.

עכשיו אנחנו מכירים את אלה ממאדים,
אבל לשביט אין אטמוספירה,

אז זה מעט קשה ליצור צללים של רוח.

זה אולי גזים נפלטים,

חומר שעולה ואז יורד למטה.

אנחנו לא יודעים, אז יש הרבה דברים לחקור.

פה, אתם רואים את אותה תמונה פעמיים.

מצד שמאל, אתם רואים באמצע בור.

מצד ימין, אם תביטו בקפידה,

יש שלושה סילונים שיוצאים מתחתית הבור.

אז זו הפעילות של השביט.

מסתבר, בתחתית הבורות האלה
נמצאים האזורים הפעילים,

והמקום בו מתאדה החומר לחלל.

יש סדק מאוד מעניין בצוואר השביט.

אתם רואים אותו מצד ימין.

הוא באורך קילומטר, וברוחב שניים וחצי מטר.

כמה אנשים מציעים שלמעשה,

כשאנחנו מתקרבים לשמש,

השביט אולי יתפצל לשתיים,

ואז נהייה צריכים לבחור,

לאיזה שביט אנחנו הולכים?

הנחתת -- שוב, הרבה מכשור,

בעיקר דומה חוץ מהדברים
שדופקים לתוך האדמה וקודחים, וכו.

אבל בדומה לרוזטה,
וזה בגלל שאתם רוצים להשוות

מה שאתם מוצאים בחלל
למה שאתם מוצאים על השביט.

אלה נקראים מדידות נאמנות לקרקע.

אלה התמונות של ההתקרבות לקרקע

שנלקחו על ידי מצלמת OSIRIS .

אתם רואים את הנחתת
מתרחקת יותר ויותר מרוזטה.

מימין למעלה, אתם רואים תמונה
שנלקחה ממרחק 60 מטר על ידי הנחתת,

60 מטר מעל פני השטח של השביט.

הסלע שם הוא בגודל של 10 מטר.

א זו אחת התמונות האחרונות
שצילמנו לפני שנחתנו על השביט.

פה, אתם רואים את כל התהליך שוב,
אבל מנקודת מבט שונה,

ואתם רואים שלוש הגדלות משמאל למטה למרכז

של הנחתת שנעה מעל פני השביט.

אז, למעלה, יש תמונות
של לפני ואחרי של הנחיתה.

הבעיה היחידה עם התמונה
של אחרי היא, אין נחתת.

אבל אם אתם מביטים בזהירות
בצד ימין של התמונה,

אנחנו ראינו את הנחתת עדיין שם,
אבל היא קפצה.

היא עזבה שוב.

עכשיו, בנימה מעט קומית פה

רוזטה במקור היתה מתוכננת
שתהייה לה נחתת שתקפץ.

זה בוטל בגלל שזה היה יקר מדי.

עכשיו, שכחנו, אבל הנחתת ידעה.

(צחוק)

במהלך הקפיצה הראשונה, במגנטומטרים,

אתם רואים פה את המידע מהם,
משלושת הצירים, x, y ו z.

בחצי הדרך, אתם רואים קו אדום.

ובקו האדום הזה, יש שינוי.

מה שקרה, מסתבר, זה שבמהלך הקפיצה,

במקום כלשהו, פגענו בקצה
של מכתש עם אחת הרגליים של הנחתת,

ומהירות הסיבוב של הנחתת השתנתה.

אז היה לנו הרבה מזל

שאנחנו במקום שאנחנו.

זו אחת התמונות האיקוניות של רוזטה.

זה עצם מעשה ידי אדם, רגל של נחתת,

עומד על שביט.

זו, בשבילי, היא אחת התמונות הטובות ביותר
של חקר החלל אי פעם.

(מחיאות כפיים)

אחד הדברים שעדיין אנחנו צריכים לעשות
זה למעשה למצוא את הנחתת.

האזור הכחול פה הוא המקום
בו אנחנו יודעים שהיא חייבת להיות.

לא היינו מסוגלים למצוא אותה עדיין,
אבל החיפוש ממשיך,

כמו גם המאמצים שלנו להתחיל
לגרום לנחתת לעבוד שוב.

אנחנו מקשיבים כל יום,

ואנחנו מקווים שבין עכשיו ומתי שהוא באפריל,

הנחתת תתעורר שוב.

הממצאים של מה שמצאנו על השביט:

הדבר הזה יצוף על מים.

הדחיסות שלו היא חצי מהדחיסות של מים.

אז זה נראה כמו סלע מאוד גדול, אבל זה לא.

עליית הפעילות שראינו ביוני,
יולי ואוגוסט שנה שעברה

היתה עליה של פי ארבע בפעילות.

עד הזמן שנגיע לשמש,

יעזבו את השביט 100 קילו בשניה:

גז, אבק, מה שלא יהיה.

זה 100 מיליון קילו ביום.

אז, לבסוף, יום הנחיתה.

אני לעולם לא אשכח -- שיגעון טוטלי
250 צוותי טלוויזיה בגרמניה.

ה BBC ראיינו אותי,

וצוות אחר שעקב אחרי כל היום

צילם אותי מרואיין,

וזה המשיך כך כל היום.

הצוות של ערוץ דיסקברי

למעשה תפס אותי כשעזבנו את חדר הבקרה,

והם שאלו את השאלה הנכונה,

ובחיי, התחלתי להעלות דמעות,
ואני עדיין מרגיש את זה.

במשך חודש וחצי,

לא יכולתי לחשוב על יום הנחיתה בלי לבכות,

ועדיין יש בי רגשות.

עם התמונה הזו של השביט,
היתי רוצה להשאיר איתכם.

תודה לכם.

(מחיאות כפיים)