מארס פאת'פיינדר

מארס פאת'פיינדר (באנגלית: Mars Pathfinder) הייתה גשושית אמריקאית שהנחיתה תחנת מחקר ורובר על מאדים ב-1997. הגשושית כללה נחתת שנקראה Carl Sagan Memorial Station ורובר רובוטי קטן (10.6 ק"ג) שנקרא Sojourner (סוג'ורנר), על שמה של סוג'ורנר טרות' שפעלה במאה ה-19 למען זכויות שחורים וזכויות נשים. הגשושית שוגרה על ידי נאס"א ב-4 בדצמבר 1996 על גבי משגר דלתא 2 חודש אחרי שיגור מארס גלובל סורבייר, ונחתה ב-4 ביולי 1997 במאדים, באזור שנקרא Chryse Planitia בOxia Palus quadrangle. אחרי הנחיתה הנחתת נפרשה ושחררה את הרובר שערך מספר ניסויים על פני השטח של מאדים. המשימה כללה מכשורים מדעיים לבחינת האטמוספירה, האקלים, הגאולוגיה ואת הרכב הסלעים והאדמה במאדים. התוכנית הייתה חלק מתוכנית דיסקברי של נאס"א שקידמה את השימוש בחלליות זולות ושיגורים תכופים תחת המוטו "זול יותר, מהיר יותר ויעיל יותר" ("cheaper, faster and better") שאותה קידם מנהל נאס"א דניאל גולדין. התוכנית נוהלה על ידי המעבדה להנעה סילונית, מחלקה של המכון הטכנולוגי של קליפורניה שניהלה עבור נאס"א את תוכנית המחקר במאדים. המשימה הייתה הנחיתה המוצלחת הראשונה מאז גשושיות הוויקינג שנחתו על מאדים ב-1976. אף על פי שברית המועצות שלחה רוברים אל הירח במסגרת תוכנית לונחוד, ניסיונותיה להנחית רוברים על מאדים מעולם לא הצליחו. מלבד היעדים המדעיים שהוצבו לרובר ולנחתת, במשימה נבחנו מספר אמצעים טכנולוגיים, כגון נחיתה באמצעות כריות אוויר ומערכות בקרה שאחר כך שימשו בתוכנית המארס רובר ב-2003. להוכיח את יעילות ונכונות המוטו "זול יותר, מהיר יותר ויעיל יותר" (תכנון המשימה ובניית הגשושית לקחו רק 3 שנים ובמחיר של פחות מ-150 מיליון דולר). להוכיח שאפשר לשלוח מספר רב של מכשורים מדעיים לכוכבי לכת בעזרת מערכת פשוטה מאוד (לשם השוואה, תוכנית ויקינג עלתה 935 מיליון דולר, כ-3.5 מיליארד בדולרים של 1997). להדגים את התחייבות נאס"א למשימות זולות למחקר כוכבי לכת על ידי סיום התוכנית עם הוצאות של 280 מיליון דולר כולל רקטת השיגור והפעלת התוכנית מכדור הארץ. הפאת'פיינדר ביצע מספר חקירות מדעיות על אדמת מאדים. הבדיקות בוצעו על ידי הנחתת ועל ידי הרובר: מצלמה תלת־ממדית. מערכות אטמוספיריות ומטאורולוגיות לבחינת לחצים, טמפרטורות ורוחות במאדים. ספקטרומטר אופטי קרני-X לבחינת חלקיקי אלפא (Alpha particle X-ray spectrometer) - שימש לניתוח אבנים ואדמה על מאדים. שתי מצלמות שחור-לבן ומצלמת צבע אחת לבחינת המבנה הגאולוגי והגאוכימי של מאדים. בנוסף לאמצעים אלו, הרובר שימש לבדיקת דברים נוספים כמו בחינת יעילות גלגלי הרובר ובחינת החומרים שממנו הורכב הרובר (לשימוש במשימות שיבואו לאחר מכן). הרובר כלל גם מצלמות ולייזרים שאיפשרו לו לנוע בלי להתנגש בשום דבר. שטח הנחיתה של הפאת'פיינדר היה אזור שיטפון עתיק בחצי הכדור הצפוני של מאדים, באזור שנקרא "ארס ואליס" ("Ares Vallis") - עמק ארס - על שם האל היווני המקביל לאל הרומי מארס. אזור זה הוא אחד האזורים הסלעיים ביותר על פני מאדים, מה שהיווה את אחת הסיבות העיקריות לבחירתו, יחד עם היותו בטוח יחסית לנחיתה. לאחר שהנחיתה ב19°08′N 33°13′W﻿ / ﻿19.13°N 33.22°W﻿ / 19.13; -33.22 הושלמה בהצלחה, האזור נקרא The Carl Sagan Memorial Station - תחנת הנצחה לקארל סייגן, שהיה אסטרונום ומדען מוביל בתחום חקר החלל באמצעות רובוטים. פאת'פיינדר שוגר מ-LC-17B מנמל החלל קייפ קנוורל ב-4 בדצמבר 1996, 06:58:07 (זמן מקומי) על גבי משגר דלתא 2. הגשושית שייטה בחלל אל עבר מאדים ונחתה עליו ב-4 ביולי 1997, במהלך המסע בוצעו מספר תיקוני מסלול מתוכננים מראש. הגשושית חדרה לאטמוספירת מאדים במהירות של 6.1 ק"מ לשנייה בתוך קפסולה דומה מאוד לקפסולות ששימשו את תוכנית ויקינג. הקפסולה הייתה מורכבת ממגן חום קדמי ומגן אחורי. במהלך החדירה הואטה הגשושית למהירות של 370 מטר לשנייה אז נפרש מצנח שהאט את הגשושית למהירות של 68 מטר לשנייה. 20 שניות לאחר מכן מגן החום הושלך ולאחר 20 שניות נוספות הנחתת ובתוכה הרובר השתלשלה לאורך רצועה באורך של 20 מטרים. בגובה של 1.6 ק"מ מעל פני הקרקע הופעל מכ"ם שהיה אחראי למתן הפקודות עבור תהליכי הנחיתה בהמשך. ברגע שהנחתת הגיעה לגובה של 355 מטר מעל פני הקרקע התנפחו כריות אוויר שמולאו תוך פחות משנייה. לפאת'פיינדר היו ארבע כריות אוויר (כרית בכל צלע של הארבעון), כאשר כל כרית מורכבת משישה בלונים כדוריים מחוברים העשויים חומר חזק במיוחד. הכריות תוכננו לעמוד בפגיעה במהירות של 15 מטרים לשנייה ולכן שלושה מנועים רקטיים קטנים הורכבו על המגן האחורי והופעלו בגובה של כ-98 מטרים מעל פני הקרקע והאטו את הנחתת עד לעצירה מוחלטת בגובה של בין 15 ל-20 מטרים, אז נחתכה הרצועה שחיברה את הנחתת והנחתת נפלה אל פני הקרקע של מאדים מוגנת על ידי כריות האוויר. הרקטות שעדיין פעלו הרימו את המצנח והמגן האחורי והרחיקו אותם מהנחתת כך שלא יפגעו בהם כשהם יפגעו בקרקע. הנחתת, מכוסה בבלוני האוויר, פגעה במאדים במהירות של 14 מטרים לשנייה כך שהתאוטה הייתה 18 G. כריות האוויר גרמו לנחתת לקפץ. הקפיצה הראשונה הייתה לגובה של 15.7 מטר ואחריו באו לפחות עוד 15 קיפוצים, אחריהם מד התאוצה של הנחתת הפסיק את המדידות. מתחילת החדירה לאטמוספירת מאדים ועד לנגיעה בקרקע עברו ארבע דקות. כשהפסיקה הנחתת לקפץ ולהתגלגל, החלו כריות האוויר לשחרר את הגז שהיה בהן כך שהנחתת, שהייתה בצורת ארבעון, תתייצב ותעמוד בסופו של דבר על בסיסה, גם אם נחתה במקור על אחד הבסיסים האחרים. 74 דקות לאחר הנחיתה, נפרסו צלעות הנחתת והלוחות הסולאריים החלו לייצר חשמל. פאת'פיינדר נחתה במאדים בלילה והייתה צריכה לחכות לזריחת השמש כדי שתוכל לשלוח אותות ראשונים ותמונות לכדור הארץ. במהלך יומה הראשון על מאדים ביצעה הנחתת מדידות מטאורולוגיות וצילמה תמונות. כשהגיעו התמונות לכדור הארץ הבחינו הטכנאים כי אחת מכריות האוויר לא התרוקנה במלואה ויכלה לגרום לבעיות בהורדת הרמפה של הרובר. כדי לפתור את הבעיה, הורו הטכנאים לנחתת להרים את אחת מצלעתיה ולבצע ריקון נוסף לכריות האוויר. התהליך הושלם ביום המאדים השני והרובר "סוג'ורנר" ירד מהנחתת. בתוכנית מארס רובר השתמשו באותה צורת נחיתה עם שיפורים מסוימים ועם מערכות דומות לאלו שהיו על ה"סוג'ורנר'". הסוג'ורנר היה הרובר השני שנחת על גרם שמים אחר (אחרי הנחתת הרוברים על הירח במסגרת תוכנית לונחוד, ללא ספירת רכב הנדידה הירחי) והרובר הראשון שנחת על מאדים. הרובר ירד מהנחתת ביום המאדים השני לנחיתתם. באותו יום הוא התקדם לעבר אבנים קרובות שכונו על ידי המדענים בשמות כמו Barnacle Bill ,Yogi Rock ו-Scooby-Doo על שם כוכבי סרטים מצוירים מפורסמים. הרובר ביצע מדידות ובדיקות על האבנים ועל האדמה בעוד הנחתת מצלמת אותו ואת השטח סביבם, יחד עם מדידות מטאורולוגיות. הרובר היה ברוחב 48 ס"מ, גובה 30 ס"מ, באורך 60 ס"מ, שקל 10.5 ק"ג והיה בעל שישה גלגלים ולכל גלגל הייתה הנעה משלו. מהירותו המקסימלית הייתה סנטימטר לשנייה. מהלך 83 ימי המאדים שבהם פעל שלח הרובר 550 תמונות וניתח את המאפיינים הכימיים של 16 אזורים בסביבת הנחתת. לרובר היה מחשב שהיה מבוסס על מעבד Intel 8085 בעל מהירות של 100 קילו-הרץ, 15 קילו-בית RAM ו-176 קילו-בית זיכרון פלאש. הנחתת שלחה יותר מ-16,500 תמונות וביצעה יותר מ-8.5 מיליון מדידות של לחץ אטמוספירי, טמפרטורה ומהירות רוח. על אף שהמשימה תוכננה להימשך רק בין שבוע לחודש, המשימה המשיכה לאורך שלושה חודשים. התקשורת האחרונה עם פאת'פיינדר הייתה ב-27 בספטמבר 1997. הטכנאים ניסו ליצור שוב קשר למשך חמשת החודשים הבאים עד לסיום המשימה המוצלחת ב-10 במרץ 1998. הלוויין MRO ראה את המארס פאת'פיינדר בינואר 2007. השם סוג'ורנר נבחר במסגרת תחרות שנמשכה שנה, בה תלמידים עד גיל 18 נדרשו לבחור שם של גיבור היסטורי ולכתוב חיבור על הישגיו. התלמידים נתבקשו גם להסביר כיצד הישגיו של הגיבור שבחרו מתחברים עם סביבת המחקר ותפקידו של הרובר. הזוכה הייתה וואלרי אמברויס, בת 12 מברידג'פורט, קונטיקט, שכתבה חיבור על סוג'ורנר טרות' (Sojourner Truth), אפרו-אמריקאית שחיה בתקופת מלחמת האזרחים האמריקאית. השם נבחר גם כי המילה Sojourner באנגלית משמעותה "מטייל". סך הכל התקבלו במסגרת הפרויקט 3,500 עבודות מכל רחבי העולם, כולל תלמידים מקנדה, הודו, ישראל, יפן, מקסיקו, פולין ורוסיה. כ-1,700 חיבורים נכתבו על ידי תלמידים בגילאי חמש עד 18. ב-1997 קיבל צוות סוג'ורנר אות הוקרה מהמעבדה להנעה סילונית על מצוינות טכנית. ב-21 באוקטובר 1997, באספה השנתית של האגודה הגאולוגית של אמריקה, הוענקה לסוג'ורנר חברות בהיכל ההוקרה של האגודה. ב-2003 הוכנס סוג'ורנר להיכל התהילה הרובוטי. צילומי הנחיתה של הפאת'פיינדר שימשו בסדרת הטלוויזיה "מסע בין כוכבים: אנטרפרייז". בסרט "להציל את מארק וואטני" מ-2015, האסטרונאוט מארק וואטני, שננטש במאדים, נעזר בפאת'פיינדר על מנת ליצור קשר עם נאס"א. מארס רובר תוכנית ויקינג תוכנית דיסקברי אתר האינטרנט הרשמי של מארס פאת'פיינדר (באנגלית) מדיה וקבצים בנושא מארס פאת'פיינדר בוויקישיתוף אתר פאת'פיינדר באתר נאס"א/JPL (באנגלית) פרופיל המשימה של פאת'פיינדר (באנגלית) מארס פאת'פיינדר, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) מארס פאת'פיינדר ניצפה על ידי MRO http://www.sojournertruth.org/Library/Archive/SojournerProbe.htm