גלילאו (גשושית)

תקציר המשימה

שיגורה של הגשושית גלילאו התעכב זמן רב בשל אסון הצ'לנג'ר. הליכי בטיחות חדשים שהוצאו בעקבות האסון חייבו את נאס"א להשתמש בטיל האצה חלש יותר במקום טיל הקנטאור כדי לשגר את הגשושית מהמעבורת אטלנטיס לצדק ולכן שיגרו את הגשושית לעבר נוגה וכיוונו אותה גם לשני מפגשים עם כדור הארץ. תמרונים אלה סיפקו את המהירות הנוספת הנדרשת כדי להגיע לצדק. בדרך חקרה גלילאו את האסטרואידים גספרה ואידה השייכת למשפחת האסטרואידים קורוניס, וגילתה את ירחו של אידה, שזכה לשם דקטיל. ב-1994 הייתה גלילאו במיקום טוב כדי לצפות בהתרסקות רסיסי השביט שומייקר-לוי 9 על צדק. טלסקופים קרקעיים נאלצו לחכות להמשך סחרורו הצירי של צדק כדי לצפות באזורי ההתרסקות דקות ארוכות לאחר ההתרסקויות עצמן.
הגשושית תוכננה לחקור את מערכת צדק במשך כשנתיים. היא הקיפה את צדק במסלולים אליפטיים מוארכים, כאשר כל הקפה נמשכה כחודשיים. המרחקים השונים מצדק במסלול זה איפשרה לגלילאו לחקור חלקים שונים של המגנטוספירה החזקה של כוכב הלכת. המסלולים תוכננו כך שהגשושית תעבור בקרבת ירחיו הגדולים. מיד כשהסתיימה משימתה העיקרית, הוחלט על הארכת המשימה החל ב-7 בדצמבר 1997. הגשושית ביצעה כמה התקרבויות מסוכנות-יחסית לירחים אירופה ואיו. ההתקרבות הגדולה ביותר הייתה כשהגיעה ב-15 באוקטובר 2001 למרחק של 180 ק"מ מאיו. סביבת הקרינה ליד איו חזקה במיוחד והיא הזיקה למערכות גלילאו, וזו הסיבה שהתקרבויות אלה נשמרו לשלב ההארכה של המשימה, שבו אובדן אפשרי של הגשושית לא יגרום נזק ניכר.
מצלמותיה של גלילאו הושבתו ב-17 בינואר 2002, לאחר שספגו נזקי קרינה שלא איפשרו לתקנן. המהנדסים הצליחו לתקן מרחוק את מכשיר ההקלטה האלקטרוני, ואז חזרה גלילאו לשדר לכדור הארץ את הנתונים המדעיים משאר המכשירים, עד שהוחלט לרסקה על צדק ב-2003, כשהיא מבצעת ניסוי מדעי אחרון - מדידת מסת הירח אמלתיאה, כשגלילאו חלפה לידו.

הגשושית גלילאו

המעבדה להנעה סילונית (JPL) בנתה את הגשושית גלילאו וניהלה את המשימה עבור נאס"א. גרמניה סיפקה את מנועי הגשושית. מרכז המחקר איימס של נאס"א ניהל את משימת הגשושית הקטנה שחדרה את אטמוספירת צדק, שנבנתה על ידי חברת יוז איירקראפט.
בעת השיגור היה משקל המערך המשולב של הגשושית וטיל ההאצה 2,564 ק"ג וגובהו היה שבעה מטרים. חלק אחד של הגשושית הסתחרר במהירות שלושה סיבובים לדקה, וכך שמר על יציבותה של גלילאו והחזיק את ששת המכשירים שאספו נתונים מכיוונים שונים, לרבות מכשירים שמדדו את החלקיקים. חלקו השני של הגשושית שמר על יציבות ובו אוחסנו המצלמה וארבעה מכשירים שנדרשו כדי להצביע במדויק על מטרת הצילום בעוד הגשושית טסה בחלל. זו הייתה המשימה של מערכת בקרת הגובה. בנוסף לתוכנות המחשב שהפעילו את הגשושית ואשר עדכונים שלהן שודרו אליה מדי תקופה, הרי שעל כדור הארץ השתמשו אנשי הבקרה בתוכנה שכללה 650 אלף שורות קוד ששלטו על רצף הפעולות במסלול, 1,615,000 שורות קוד במערכת פרשנות הטלמטריה, וכ-550 אלף שורות קוד לצורך הניווט.
מערכות המחשוב של הגשושית לא היו מתקדמות במיוחד. המעבד המרכזי היה מדגם RCA 1802 במהירות 1.6 מגהרץ, שבו נעשה שימוש בחלליות וויאג'ר 1, וויאג'ר 2 וויקינג בשנות ה-70.

השבתת האנטנה

התקלה הגדולה ביותר בפרויקט הייתה השבתת האנטנה בעלת השבח הגדול (High Gain Antenna) של הגשושית, אשר הייתה אמורה להיפרש כמטריה. מסיבות אשר אינן מובנות כל צרכן, האנטנה לא נפתחה כראוי. אנטנה זו אמורה הייתה להעביר לכדור הארץ שידורים בקצב 134 קילוביט בדקה - תמונה בכל דקה. התקלה אילצה את נאס"א להסתמך על אנטנה קטנה יותר (Low Gain Antenna), אשר תפקידה היה למצוא את כדור הארץ אם הגשושית חלילה תאבד את הכיוונים.
בנאס"א הבינו מיד את משמעות התקלה. מכיוון שהאנטנה הקטנה לא אמורה הייתה להעביר מידע מדעי, יהיה ניתן לשלוח תמונות בקצב 10 ביט בדקה - או תמונה אחת בחודש. לאחר שבועות ארוכים של חרדה, נמצא הפתרון. מנהלי המשימה החליטו לטעון למחשב הגשושית תוכנה חדשה, שתאפשר את דחיסת המידע שישודר מהאנטנה המשנית. חלפו שנים עד שהתוכנה נטענה למחשב. לאחר מכן, הסתבר שהיא מסוגלת לשלוח כ-200 תמונות בחודש. אמנם קצב זה היה נמוך מהמתוכנן, אך הוא הציל את המשימה מכישלון צורב. הקרינה החזקה בקרבת צדק נתנה גם היא את אותותיה על החלקים האלקטרוניים בגשושית, שקיבלה את האנרגיה שלה מפלוטוניום רדיואקטיבי.

תגליות עיקריות בצדק

בין התמונות המרהיבות ביותר מבין 14 אלף התמונות שהעבירה גלילאו, בולטות אלו שצולמו בירח איו. הגשושית קלטה כמה מ-150 הרי הגעש הוולקנים על הירח בעת פעילותם, יורקים לבה לוהטת וענני אבק וגזים. בין השאר חשפו תמונותיה ירחים רבים החגים סביב צדק, שהיו קטנים מכדי להיראות מכדור הארץ. על-פי הערכה הנוכחית, לצדק לא פחות מ-61 ירחים. בנוסף, צילמה הגשושית כמה אסטרואידים - וכן את כוכב השביט "שומייקר-לוי 9", וגילתה כי סביב אחד האסטרואידים חג ירח.
חצי שנה בטרם הגיעה לצדק, היא שחררה לווין מחקר קטן במשקל 339 ק"ג, שתפקידו היה להיכנס לאטמוספירת צדק (חצי שנה לאחר השחרור). לאחר החדירה לאטמוספירה, שלח הלוויין אל הגשושית במשך שעה ארוכה נתונים חשובים לגבי המבנה הכימי של צדק, הרוחות, הקרינה וסביבתו הטבעית. ללווין המחקר לא הייתה מערכת ניווט משל עצמו ולמעשה, כאשר הגשושית שחררה אותו היא הייתה בנתיב התרסקות עם צדק, ולאחר השחרור תיקנה הגשושית כיוון כדי להיכנס למסלול סובב צדק בלא התנגשות.
ב-1996 שידרה הגשושית תמונות של הירח אירופה, שהובילו את המדענים למסקנה כי מתחת למעטה הקרח המכסה אותו, נמצאים מים. ממצאים אלה הובילו לוויכוח עז סביב השאלה אם בתוך המים אפשרית הייתה התפתחות חיים. תמונות אלו הן ששכנעו את המדענים לרסק את גלילאו על צדק, מחשש שהגשושית, שמשקלה 1,300 ק"ג, תתרסק על הירח אירופה.

תגליות מדעיות עיקריות מחוץ לצדק

לאחר הגעתה לצדק ב-7 בדצמבר 1995, והשלמת 35 הקפות סביב צדק עצמו במשך כשמונה שנות המשימה, רוסקה הגשושית בצורה מבוקרת על צדק ב-21 בספטמבר 2003. במהלך שנים אלה שינתה גלילאו את הדרך שבה הבינו המדענים את המתרחש במערכת צדק וירחיו וסיפקה כמות נתונים עצומה על הירחים המקיפים את צדק, נתונים שיספקו תעסוקה לחוקרים לשנים רבות.

גילוי מרחוק של חיים (על כדור הארץ)

האסטרונום קארל סייגן העלה בשנות ה-80 את השאלה האם החיים על כדור הארץ יכולים להתגלות מן החלל, והציע סדרת ניסויים אותם ניתן היה לבצע תוך שימוש במערכות החישה של גלילאו. הניסוי התבצע במהלך ההתקרבות הראשונה של גלילאו לכדור הארץ בדצמבר 1990. לאחר ביצוע המדידות ועיבודן, פרסמו סייגן ועמיתיו מאמר בכתב העת "נייצ'ר" ב-1993 ובו פירטו את תוצאות הניסוי. גלילאו מצאה את מה שמכונה היום "קריטריון סייגן למציאת חיים". הייתה בליעה חזקה של אור בקצה האדום של האור הנראה, במיוחד מהיבשות, שנגרם בידי הכלורופיל בצמחים המבצעים פוטוסינתזה, רצועות בליעה של חמצן מולקולרי שגם הוא תוצאה של פעילות הצמחים, רצועות בליעה בתחום האינפרה אדום שנגרמו בידי 1 מיקרומול לעומת מול אחד של מתאן באטמוספירה של כדור הארץ (גז שנוצר הן מפעילות וולקנית והן מפעילות ביולוגית) וכן נקלטו בגשושית שידורי רדיו בפס צר - מזהה שאיננו אופייני למקור טבעי. הניסוי של גלילאו היה הניסוי המבוקר הראשון במדע החדש של חישה מרחוק לצורכי אסטרוביולוגיה.

האסטרואיד גספרה

ב-29 באוקטובר 1991, חודשיים לאחר כניסתה לחגורת האסטרואידים, ביצעה גלילאו את משימת המעבר הראשונה אי-פעם של גשושית ליד אסטרואיד. היא חלפה 1,600 ק"מ מהאסטרואיד 951 גספרה במהירות יחסית של 8 ק"מ/שנייה.
כמה מהתמונות של גספרה צולמו ביחד עם מדידות שנעשו באמצעות מכשיר NIMS, כדי לקבוע את הרכבו הכימי ותכונותיו הפיזיקליות של האסטרואיד. שתי התמונות האחרונות, שהן גם טובות ביותר, שודרו לכדור הארץ בנובמבר 1991 וביוני 1992.
התמונות חושפות גוף שמימי מלא מכתשים ובעל צורה לא סדירה בגודל 19 על 12 על 11 ק"מ. שאר הנתונים שנאספו, לרבות תמונות ברזולוציה נמוכה של חלקים נוספים מפני השטח, שודרו לכדור הארץ בסוף נובמבר 1992.

האסטרואיד איידה וירחו דקטיל

22 חודשים לאחר המפגש עם גספרה, ב-28 באוגוסט 1993, התקרבה גלילאו למרחק של 2,400 ק"מ מהאסטרואיד 243 איידה. הגשושית גילתה כי לאיידה יש ירח קטן שזכה לשם דקטיל (Dactyl). קוטרו של דקטיל 1.4 ק"מ בלבד, והוא ירח האסטרואיד הראשון שהתגלה. הגשושית ביצעה מדידות במכשיר ההדמיה במצב מוצק, במגנטומטר ובמכשיר NIMS.
מניתוח של הנתונים העוקבים, התברר שהירח שונה מאוד מהאסטרואיד עצמו. המדענים מעריכים שדקטיל נוצר כתוצאה מהתכה של שברי אסטרואיד שממנו נוצרו גופים המכונים משפחת גופי קורוניס. גם איידה עצמו שייך לאותה משפחה הנעה בחגורת האסטרואידים העיקרית בין מאדים לצדק. אידה ניצל ככל הנראה מגורל דומה והוא לא הותך.