ג'נסיס (גשושית)

מטרת המשימה

המטרה העיקרית של המשימה הייתה לאסוף דוגמיות של ניאון וארגון, כדי לקבוע את היחס המדויק של היסודות בשמש. ידיעת היחס המדויק תוכל לענות על כמה שאלות בנוגע לתהליכים של יצירת כוכבים, עננים מולקולריים, גלקסיות והיקום. בנוסף לכך, מכיוון שהשמש נוצרה מאותו ענן מולקולרי שממנו נוצר גם כדור הארץ, יוכל המחקר לשפוך אור גם על החומרים המדויקים הנצרכים לשם התפתחות חיים.
השגת החומר השמשי מורכב למדי. בעטרת השמש, הנקודה הקרובה ביותר אליה יכולה להגיע גשושית, הטמפרטורה יכולה להגיע עד שלושה מיליון מעלות, והדבר מונע איסוף ישיר של חומרים מהאזור הזה. האפשרות היחידה להשיג חומרים מהשמש היא לאסוף אותם מרוח השמש. ג'נסיס צוידה בכמה מערכים של לוחיות איסוף, כאשר בכל זמן נתון רק לוחית אחת חשופה לחלקיקי הקרינה שנדבקים אליה. כל אחד משלושת מערכי הלוחיות נועד לאיסוף סוג אחר של רוח שמש, כאשר זמן החשיפה נקבע על פי נתונים מוקדמים שהתקבלו מתצפיות מכדור הארץ.
כל מערך לוחיות הורכב מלוחיות משושות שונות העשויות מסיליקון, זהב, ספיר, יהלום וחומרים נוספים. בהרכב חומרים אחר, המהירות הגבוהה בה נעים חלקיקי רוח השמש יכולה הייתה להשמיד אותם בעת פגיעה בלוחיות, אך הלוחיות הורכבו מחומרים בעלי צפיפות נמוכה, שאיפשרו לחלקיקים להיטמע בהם תוך כדי האטת מהירותם. חלקיקי האטום למעשה "נדבקו" אל הלוחיות וניצלו מהרס, כשם שגולה עשויה להינצל משבירה אם תיפול על חמאה רכה ותחדור אליה.

המשימה וההתרסקות

הגשושית תוכננה ונבנתה על ידי חברת לוקהיד מרטין. לפי נתוני נאס"א, העלות הכוללת של המשימה הייתה 264 מיליוני דולרים. הג'נסיס שוגרה על משגר דלתא 2 מקייפ קנוורל, ב-8 באוגוסט 2001, בשעה 16:13:40 לפי הזמן האוניברסלי המתואם. היא נעה במסלול בין-כוכבי מורכב, עד שהגיעה לנקודת לגראנז' L1 בין כדור הארץ לשמש. בין ה-3 בדצמבר 2001 ל-1 באפריל 2004 נחשפו הלוחיות לאיסוף האטומים שנפלטו מהשמש. בסיום שלב איסוף החומרים, נארזו הדגימות בתוך כמוסת שימור מיוחדת, והגשושית החלה לעשות את דרכה אל כדור הארץ. בהגיעה אל קרבת כדור הארץ, שיחררה הגשושית את הכמוסה, שמשקלה 190 ק"ג, לנחיתה על כדור הארץ, בעוד הגשושית עצמה ממשיכה במסלולה בחלל.
נחיתה רגילה על ידי מצנח לא התאימה למשימה זאת, עקב הרגישות הרבה של הדוגמיות. על פי המתוכנן, בגובה של 33 קילומטרים היה אמור להיפתח מצנח עוגן שיאט במקצת את מהירות הנפילה של הכמוסה. לאחר ארבע דקות, כאשר הכמוסה מגיעה לגובה של 6.7 קילומטרים, היה אמור להיפתח מצנח בצורת כנף מטוס שיאט עוד יותר את מהירות הנפילה. אז היה אמור להגיע מסוק עם וו תפיסה מיוחד באורך חמישה מטרים, להיתפס במצנח בעודו באוויר ולהנחית את הכמוסה בעדינות אל הקרקע. התמרון המורכב נועד להבטיח כי הדגימות הרגישות לא ייפגעו משינוי המהירות הגדול בעת נחיתה רגילה במהירות 16 קמ"ש.
הכמוסה נכנסה לאטמוספירה ב-8 בספטמבר 2004, כאשר שאר חלקי הגשושית הופנו לעבר השמש במסלול בלתי ניתן להחזרה. כתוצאה מתקלה במד התאוצה בכמוסה לא הופעל מצנח העוגן, ונפילת הכמוסה הואטה רק עקב התנגדות האוויר העצמית שלה. מטבע הדברים הפרוצדורה של לכידת הכמוסה באוויר לא יכלה לצאת אל הפועל. הכמוסה התרסקה אל הקרקע במהירות של 86 מטרים בשנייה (311 קמ"ש).
הכמוסה נשברה כתוצאה מהפגיעה, וגם כמה מהדוגמיות שהיו בתוכה נפרצו והזדהמו. למרות זאת, הנזק היה מועט יותר משהיה אפשר לצפות ממהירות נפילה כזאת, משום שהקרקע באותו אזור הייתה רכה ובוצית.
הגשושית עצמה שבה לנקודת לגראנז' L1 לאחר שחרור הכמוסה. משם תומרנה הגשושית למסלול סביב השמש בקרבת כדור הארץ, אותו היא יכולה לשנות בקלות במקרה שיוחלט על משימה נוספת אותה היא אמורה לבצע, ועד אז היא הועברה למצב של "שנת חורף", בו היא רק מדווחת על מיקומה ומצבה, ואת האנרגיה שלה היא מקבלת מהלוחות הסולאריים שמכוונים אוטומטית אל השמש.

בחינת התוצאות

הכמוסה ההרוסה הועברה לחדר מטוהר לצורך עריכת אנליזה, וחלקי הפירוטכניקה שלה נוטרלו. כבר בבדיקה ראשונית היה ברור כי כמה מהלוחיות נמחו כליל מעוצמת ההתרסקות, אבל אחרות נותרו במידה רבה ללא פגע. עפר מהמדבר חדר אל הכמוסה, אך נוזלים לא חדרו. מכיוון שחלקיקי השמש נטמעו בתוך התאים, ואילו חלקיקי העפר שזיהמו אותם לא חדרו אל תוך החומר, אלא רק זיהמו את פני השטח של התאים, היה קל יחסית להפריד בין החלקיקים ובין העפר המזהם.
צוות האנליזה קיווה שיהיה אפשר להציל נתונים מהכמוסה. יומיים לאחר התרסקות הודיע דובר מהמעבדה הלאומית לוס אלמוס, כי כמה מכלים פנימיים נותרו ללא פגע, ולמרות הזיהום הרציני יהיה אפשר להשלים את רוב, אם לא את כל המטרות של המשימה. כמה חודשים אחר כך הודיעה נאס"א כי כבר שלחה אחד מן התאים לביצוע אנליזה באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס.
כחצי שנה לאחר ההתרסקות, הודיעה נאס"א כי מדענים מטעמה הסירו את ארבע לוחיות האיסוף ממכשיר הנקרא "מרכז", לוחיות שנועדו לאסוף יוני חמצן על מנת למדוד את האיזוטופים של החמצן בשמש, מה שהוגדר מלכתחילה כמשימה החשובה ביותר של הגשושית.
שלוש שנים לאחר ההתרסקות פרסמו מדעני אוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס ממצאים על היחס בין האיזוטופים של הניאון לאיזוטופים של הארגון, מה שהוכיח את שלמותם של התאים. האיזוטופים של הניאון והארגון היו בדוגמיות משלושת הסוגים של רוח השמש (המהירה, האיטית ופליטת מסת העטרה), וניתן היה לבודד ולמדוד את כל שלושת הסוגים. נתונים אלו סייעו לפסול כמה תאוריות לגבי היווצרות כוכבים, והם התאימו לנתונים מוקדמים שנמדדו בארגון שהובא מהירח.
בשנת 2008 הוכרז כי נמצא ששיעור חמצן-16 על פני השמש גדול משיעורו על פני כדור הארץ. הדבר רומז כי אירוע כלשהו רוקן את החמצן מהדיסקה הפרוטופלנטרית של השמש לפני שהצטברו החלקיקים מהם נוצר כדור הארץ.
למרבה האירוניה, החומר אותו היה קל ביותר לסלק מהדוגמיות היה העפר שזיהם את התאים. קושי רב יותר היה בסילוק חומרי סיכה וחומרים ממבנה הגשושית עצמה.

ועדת החקירה

נאס"א הקימה ועדה בת 16 חברים לחקירת נסיבות ההתרסקות. הוועדה הורכבה ממומחים לפירוטכניקה, אוויוניקה ומומחים שונים נוספים. יומיים לאחר ההתרסקות החלה הוועדה את עבודתה, וקבעה מיד שלרכיבים מתוצרת מרכז החלל על שם ג'ונסון לא יכול להיות קשר להתרסקות. הקביעה הותירה את חברת לוקהיד מרטין ואת המעבדה להנעה סילונית כאשמות האפשריות היחידות בהתרסקות, ושתי החברות הגישו את כל הנתונים שבידיהם לוועדה. הכמוסה, ללא החומרים המדעיים שחולצו ממנה, נשלחה לחברת לוקהיד מרטין לבחינה.
חודש לאחר ההתרסקות פורסמה אינדיקציה ראשונית לגבי נסיבות ההתרסקות המשוערות. בכמוסה תוכנן מד תאוצה, אשר היה אמור להורות על הפעלתו של מצנח העוגן. בחיישן היה אמור להיווצר מגע כאשר הכמוסה הגיעה לתאוצה של 3 ג'י, ולשמור על המגע כאשר התאוצה גוברת, עד לתאוצה מתוכננת של 30 ג'י. כאשר התאוצה של הכמוסה שוב תפחת מתחת ל-3 ג'י, בעת התקרבותה לאטמוספירה, היה אמור להינתק המגע ולהפעיל בכך את מצנח העוגן. בפועל, מכיוון שהחיישן הותקן בכיוון ההפוך, לא נוצר כלל המגע בשלב הראשוני ולכן לא הופעל מצנח העוגן.
המהנדסים של לוקהיד מרטין סמכו על ניסויים שערכו במסגרת ההכנות לשיגורה של הגשושית סטארדאסט, שכללה מנגנון דומה, ובדקו התאמות בין התכנון של סטארדאסט לתכנון של ג'נסיס, בלא שינסו בפועל את המנגנון שהורכב בג'נסיס.
הכשל בג'נסיס היה דומה מאוד לכשל שהביא את אדוארד מרפי לנסח את חוקי מרפי המפורסמים: מד-תאוצה שהורכב הפוך.