ניסוי הסטת אסטרואיד כפול

ניסוי הסטת אסטרואיד כפול
Double Asteroid Redirection Test (DART)
	; ;
	הגשושית DART לפני ההתנגשות עם דימורפוס (איור)
מידע כללי
סוכנות חלל	נאס"א / המעבדה לפיזיקה יישומית
מפעיל	המעבדה לפיזיקה יישומית, מרכז טיסות החלל מרשל
יצרן	המעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
תאריך שיגור	24 בנובמבר 2021, 06:21:02 UTC
משגר	פאלקון 9 בלוק 5
אתר שיגור	בסיס חיל האוויר ונדנברג מתחם שיגור 4
	nasa.gov/planetarydefense/dart
משימה
סוג משימה	ניסוי הסטת אסטרואיד, הגנה פלנטרית
אתר נחיתה	דימורפוס
משך המשימה הכולל	24 בנובמבר 2021 – הווה (שנתיים ו־20 שבועות)
משך המשימה	10 חודשים ויומיים
מידע טכני
משקל בשיגור	610 ק"ג
כוח	6.6 ואט
אורך	1.8 מ'
רוחב	1.9 מ'
גובה	2.6 מ'
קישורים חיצוניים
מספר קטלוג לוויינים	49497
מאגר המידע הלאומי	2021-110A

ניסוי הסטת אסטרואיד כפול (באנגלית: Double Asteroid Redirection Test או בקיצור DART) הוא משימת חלל של נאס"א שמטרתה לבחון שיטה להסטת אסטרואידים מפני גופים קרובי ארץ שנמצאים במסלול התנגשות עם כדור הארץ. בניסוי נבדקת היכולת של גשושית להסיט אסטרואיד ממסלולו על ידי התנגשות מכוונת בו. האסטרואיד שנבחר לניסוי הוא דימורפוס, הקטן יותר במערכת האסטרואיד הכפול דידימוס (אנ'), מהווה ירח במערכת ואינו מאיים על כדור הארץ.

הניסוי משותף לנאס"א ולמעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, מנוהל על ידי משרד תיאום ההגנה הפלנטרית של נאס"א (אנ'), ומקבל תמיכה טכנית ממעבדות וממשרדים של נאס"א.

הגשושית דארט (DART) שוגרה ב-24 בנובמבר 2021^[1], והתנגשה בהצלחה בירח דימורפוס ב-26 בספטמבר 2022^[2]^[3] (27 בספטמבר שעון ישראל). הגשושית נשאה איתה לוויין קיובסאט זעיר שאותו שחררה ב-11 בספטמבר, כשבועיים לפני ההתנגשות. תפקיד הלווין הזעיר הוא לצלם את רגע ההתנגשות, ולאחר מכן לשדר נתונים שיאפשרו לחשב את השינוי בכיוונו ובמהירותו של דימורפוס כתוצאה מההתנגשות. ב-11 באוקטובר הכריזה נאס"א על הצלחת המשימה כאשר התצפיות אשרו שזמן ההקפה של דימורפוס התקצר ב-32 דקות^[4] בעוד הרף התחתון להצלחה היה האטה של לפחות 73 שניות.

רקע והיסטוריה

מדענים מעריכים שקיימים כ-25,000 אסטרואידים גדולים במערכת מערכת השמש, כשרק 8,000 מתוכם התגלו. לכן נאס"א מנסים לפתח תוכנית יעילה להגנת כדור הארץ מפני אסטרואיד קרוב שעלול לפגוע בו^[5].

כבר ב-2005 הצליחה גשושית להסיט גוף שמימי ממסלולו: הגשושית פגיעה עמוקה התנגשה בשביט טמפל 1 במטרה לנתח את המבנה וההרכב שלו. האימפקטור, שמשקלו 370 ק"ג, ומהירותו בעת הפגיעה 10.2 ק"מ לשנייה שחרר בעת ההתנגשות 19 מיליארד ג'ול של אנרגיה (שווה ערך ל-4.8 טון TNT)^[6], יצר מכתש ושינה את מסלולו ב-10 ס"מ^[7].

עד לשנת 2015, סוכנות החלל האירופית (ESA) ו-NASA היו שותפות במשימה לבדיקת האפשרות להסטת אסטרואידים בשם AIDA‏ (אנ') (Asteroid Impact & Deflection Assessment). הן תכננו שני שיגורים נפרדים של גשושיות הפועלות בשיתוף פעולה^[8]^[9]^[10]: הגשושית האירופית, AIM הייתה אמורה להיות משוגרת בדצמבר 2020, ולהקיף את האסטרואיד הגדול יותר דידימוס כדי לחקור את תכונותיו וירחו; שיגור הגשושית האמריקאית DART תוכנן ליולי 2021, כך שתפגע בירח האסטרואיד דימורפוס בספטמבר 2022, במהלך התקרבותו לכדור הארץ.^[9] AIM הייתה עתידה למדוד את השפעת התנגשות הגשושית על מסלול הירח סביב האסטרואיד.

בשנת 2016, לאחר שגרמניה החליטה לבטל את חלקה במימון הפרויקט, הוחלט לבטל את שיגור הגשושית AIM והשפעות ההתנגשות של DART ינוטרו מטלסקופים קרקעיים וממכ"ם^[11]^[10]. בשנת 2018 הוחלפה AIM בגשושית קטנה יותר בשם Hera (אנ') שתשוגר ארבע שנים לאחר DART כדי לחקור את המכתש שנוצר על האסטרואיד.

ביוני 2017 נאס"א אישרה לפרויקט לעבור משלב פיתוח הרעיון לשלב התכנון המקדים^[12], ובאוגוסט 2018 אישרה להתחיל את שלב התכנון וההרכבה הסופיים^[13].

ב-11 באפריל 2019, נאס"א הודיעה שפאלקון 9 של חברת SpaceX ישמש לשיגור DART, כמטען משני בשיגור מסחרי, כדי לחסוך בעלויות.

ב-27 ביולי 2022 צולמה לראשונה המטרה על ידי מערכת ה-DRACO. הצילום מאפשר לצוות הבקרה לבצע תיקונים לקראת המפגש-פגיעה, ולחללית לנווט אל המטרה בצורה אוטונומית כאשר תגיע לכדי ארבע שעות שיוט אל עבר המטרה^[14].

ב-27 בספטמבר 2022, בשעה 2:14 בלילה (שעון ישראל), התנגשה הגשושית באסטרואיד דימורפוס, שקוטרו כ-160 מטרים^[15]. בקרת המשימה הודיעה על ההתנגשות המוצלחת בשעה 19:14, ב-26 בספטמבר 2022, לפי שעון החוף המזרחי בארצות הברית^[16]. האסטרואיד היה במרחק של יותר מ-11 מיליון קילומטרים מכדור הארץ והגשושית פגעה בו במהירות של 22 אלף וחצי קמ"ש^[17].

הגשושית

המנוע היוני NEXT

DART משתמשת במנוע NASA Evolutionary Xenon Thruster או NEXT (אנ') של נאס"א, סוג של הנעה חשמלית סולארית (אנ') שמשתמשת בחשמל שנוצר מהמערכים הסולריים של החללית כדי להאיץ את הגז קסנון הנושא מטען חשמלי (יוני) למהירות של עד 40 ק"מ לשנייה^[11]^[18]^[19]. NEXT יכול לצרוך 6.9 קילוואט כדי לייצר דחף של 237 ניוטון, עם מתקף סגולי של 4,170 שניות. מערכים סולאריים בגודל 22 מ"ר ייצרו את 3.5 הקילוואט הדרושים להנעת מנוע הקסנון^[20].

DART לא זקוקה למנוע ה-NEXT כדי להגיע למטרתה, שכן הפאלקון 9 יאיץ אותה למהירות הנדרשת. השימוש במנוע נועד לשם הדגמת הטכנולוגיה שיכולה להחליף דלק רקטי במשימות לחלל העמוק^[19].

המערכים הסולאריים ROSA

סרטון פיתוח המערכים הסולריים ROSA

DART מצוידת במערכים סולאריים Roll Out Solar Array (ROSA)(אנ') המסוגלים להתגלגל החוצה לאחר השיגור. מערכים אלו קלים ברבע ממערך סולארי רגיל בעל צירים מכניים, ותופסים רבע מנפחו, כך שהם מוזילים את עלות השיגור. המערכים הסולאריים ROSA ייפרשו כשהגשושית תהיה במסלול סביב כדור הארץ וזאת תהיה המשימה המבצעית הראשונה שתשתמש בהם, לאחר שנוסו בתחנת החלל הבינלאומית ביוני 2017 במסגרת משלחת 52^[19]^[21].

ניווט

DART נושאת חיישנים לניווט כגון חיישן שמש (אנ'), עוקב כוכבים ומצלמת הניווט DRACO.

המצלמה DRACO

מצלמת הניווט Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optica (DRACO) תספק תמונות שיאפשרו לגשושית לנווט אוטונומית ללא צורך בהתערבות מכדור הארץ ולפגוע במרכז האסטרואיד דימורפוס, שקוטרו 160 מ' בעוד היא נעה במהירות יחסית של 6 ק"מ לשנייה^[19]. תוכנת הניווט "SMART Nav" תשתמש בתמונות אלו ותקבע את המסלול האידיאלי עבור הגשושית.

DRACO תשמש גם כדי להשיג תמונות ברזולוציה גבוהה של פני השטח של דימורפוס רגע לפני הפגיעה. החלק האופטי של DRACO הוא טלסקופ Ritchey–Chrétien(אנ') המצויד בעדשת טלפוטו בעלת אורך מוקד של 208 מ"מ, שדה ראייה של 0.29° וצמצם של f/12.60. לחיישן מסוג CMOS יש 2560 × 2160 פיקסלים. הרזולוציה של התמונות שיצולמו רגע לפני הפגיעה היא 20 סנטימטרים. החיישן קולט אורך גל בטווח שבין 0.4 ל-1 מיקרון (נראה ואינפרא אדום קרוב). המסה של המצלמה היא 8.66 קילוגרם^[22].

הקיובסאט LICIACube

הגשושית נושאת עימה את הקיובסאט LICIACube(אנ'), שהתנתק מהגשושית ב-11 בספטמבר, ויתעד ויעביר לכדור הארץ את תמונות ההתנגשות ואחרי. לאחר מכן LICIACube יבצע מעוף קרוב לפני השטח של Didymos .