גלילאו (גשושית)

גלילאו (באנגלית: Galileo) היא גשושית שנשלחה על ידי נאס"א לחקור את כוכב הלכת צדק ואת ירחיו. הגשושית נקראה על שמו של האסטרונום ואיש תקופת הרנסאנס גלילאו גליליי, שגילה בין היתר את ארבעת ירחיו הגדולים של צדק. היא שוגרה ב-18 באוקטובר 1989 מסיפון מעבורת החלל אטלנטיס בטיסה STS-34 והגיעה לצדק ב-7 בדצמבר 1995, למעלה משש שנים לאחר שיגורה. לצורך כך היא נעזרה בכוח המשיכה של כוכב הלכת נוגה, על ידי שימוש בשיטת האצה של מקלעת כבידתית. הגשושית ביצעה את הטיסה הראשונה אי פעם בקרבת אסטרואיד, גילתה ירח ראשון של אסטרואיד, והייתה הגשושית הראשונה לחוג במסלול סביב צדק וכן שיגרה גשושית לעבר האטמוספירה שלו. ב-21 בספטמבר 2003, לאחר 14 שנים בחלל ו-8 שנים של חקר מערכת צדק, הופסקה משימת גלילאו על ידי נאס"א והיא נשלחה למסלול שהחדיר אותה לתוך אטמוספירת צדק במהירות 50 ק"מ בשנייה. זאת על-מנת למנוע חשש של זיהום אחד הירחים בחיידקים ארציים, אם הייתה מתרסקת על אחד מהם. במיוחד הייתה דאגה מזיהום הירח מכוסה הקרח אירופה, שהודות לגילויי גלילאו חושבים כיום המדענים כי מתחת למעטה הקרח שלו קיים אוקיינוס נוזלי. שיגורה של הגשושית התעכב זמן רב בשל אסון הצ'לנג'ר. הליכי בטיחות חדשים שנקבעו בעקבות האסון חייבו את נאס"א להשתמש בטיל האצה חלש יותר במקום בטיל הקנטאור לשיגור הגשושית מהמעבורת אטלנטיס ולכן הגשושית שוגרה לעבר נוגה וכוּונה גם לשני מפגשים עם כדור הארץ. תמרונים אלה סיפקו את המהירות הנוספת שנדרשה כדי להגיע לצדק. בדרך חקרה הגשושית את האסטרואידים גספרה ואידה השייכת למשפחת האסטרואידים קורוניס, וגילתה את ירחו של אידה, שזכה לשם דקטיל (Dactyl). ב-1994 הייתה גלילאו במיקום טוב כדי לצפות בהתרסקות רסיסי השביט שומייקר-לוי 9 על צדק. טלסקופים קרקעיים חיכו להמשך סחרורו הצירי של צדק כדי לצפות באזורי ההתרסקות כמה דקות 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. ב-17 בינואר 2002 הושבתו מצלמותיה של גלילאו 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 אמלתאה, כשגלילאו חלפה לידו. הגשושית נבנתה על ידי המעבדה להנעה סילונית (JPL) אשר גם ניהלה את המשימה עבור נאס"א. המנועים יוצרו בגרמניה. מרכז המחקר איימס של נאס"א ניהל את משימת הגשושית הקטנה שחדרה לאטמוספירת 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 יציבות הגשושית 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, 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 מגה-הרץ, שבו נעשה שימוש בחלליות וויאג'ר 1, וויאג'ר 2 וויקינג בשנות ה-70. התקלה הגדולה ביותר בפרויקט הייתה השבתת האנטנה בעלת השבח הגבוה (High gain antenna) של הגשושית, שהייתה אמורה להיפרש כמטריה. מסיבות שאינן מובנות כל צרכן, לא נפתחה האנטנה כראוי. אנטנה זו אמורה הייתה להעביר לכדור הארץ שידורים בקצב 134 קילו-ביט בדקה – תמונה בכל דקה. התקלה אילצה את נאס"א להסתמך על אנטנה השבח הנמוך (Low gain antenna), שתפקידה היה למצוא את כדור הארץ אם הגשושית חלילה תאבד את הכיוונים. בנאס"א הבינו מייד את משמעות התקלה. מכיוון שהאנטנה הקטנה לא הייתה אמורה להעביר מידע מדעי, יהיה ניתן לשלוח באמצעותה תמונות בקצב של 10 ביט בדקה – 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. אומנם 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. 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 ההערכה הנוכחית, לצדק לא פחות מ-61 ירחים. בנוסף, צילמה הגשושית כמה אסטרואידים וכן את השביט שומייקר-לוי 9, וגילתה כי סביב אחד האסטרואידים חג ירח. חצי שנה בטרם הגיעה לצדק, שחררה הגשושית 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 נתונים לגבי המבנה הכימי של צדק, הרוחות, הקרינה וסביבתו הטבעית. ללווין המחקר לא הייתה מערכת ניווט משל עצמו וכאשר שוחרר מהגשושית היא הייתה בנתיב התרסקות על 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 לדיון על השאלה אם בתוך המים אפשרית הייתה התפתחות חיים. תמונות אלו שכנעו את המדענים לרסק את גלילאו על צדק, מחשש שהגשושית, שמשקלה 1,300 ק"ג, תתרסק על הירח אירופה. 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. בשנות ה-80 העלה האסטרונום קרל סייגן 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" (Sagan Criteria for Life): 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. 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 בשנייה. 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 חשפו 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. 22 חודשים לאחר המפגש עם גספרה, ב-28 באוגוסט 1993, התקרבה גלילאו למרחק של 2,400 ק"מ מהאסטרואיד 243 אידה. הגשושית גילתה כי לאידה 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 אידה עצמו שייך לאותה משפחה הנעה בחגורת האסטרואידים העיקרית בין מאדים לצדק. אידה ניצל ככל הנראה מגורל דומה והוא לא הותך. ג'ונו (גשושית) חקר החלל גבול רוש אתר האינטרנט הרשמי של גלילאו (באנגלית) מדיה וקבצים בנושא גלילאו בוויקישיתוף אתר הגשושית, באתר נאס"א Michael Meltzer, Mission to Jupiter: A History of the Galileo Project, NASA History Division, Washington: 2007 מה חקרה החללית גלילאו?, באתר אנציקלופדיה אאוריקה Carl Sagan et al., A search for life on Earth from the Galileo spacecraft, Nature 365 (1993), pp. 715–721