פרסווירנס

פרסווירנס (באנגלית: Perseverance; בתרגום מילולי לעברית: התמדה) הוא רובר ששיגרה נאס"א ב-30 ביולי 2020, במשימת מארס 2020. הפרסווירנס דומה חיצונית לרובר Curiosity, אבל מכיל טכנולוגיות חדשות ומכשור רב יותר לחקר פני השטח של מאדים וחיפוש צורות חיים שאולי היו בו בעבר. הרובר נחת בהצלחה ב-18 בפברואר 2021. ב-3 באפריל 2021 שחרר הרובר את המסוק אינג'ניואיטי שהיה מחובר לגחונו, המסוק הראשון על פלנטה שאינה ארץ. המסוק ביצע מספר טיסות מבחן לבדיקת הטכנולוגיה שעברו בהצלחה.

רקע
הרובר שמהווה חלק מתוכנית "Mars 2020" של נאס"א הוא רובוט 6 גלגלי שמשקלו 1,025 קילוגרם. שם הרובר נבחר על ידי תלמידי חטיבת ביניים בווירג'יניה והוכרז על ידי תומאס זורבוצ'ן, מנהל המערכת של אגף משימות המדע של נאס"א, שהגיע לבית הספר כדי לברך את התלמיד אלכסנדר מת'ר שהגיש את השם הזוכה בתחרות: פרסווירנס (perseverance) שפירושו "התמדה".

משימת הרובר
משימת הרובר פרסווירנס תהיה לחפש אחר סימנים של תנאים ראויים לחיים במאדים בעבר הרחוק וסימני חיים מיקרוביאליים בעבר, הרובר יאפיין את האקלים והגאולוגיה של מאדים, יאסוף דגימות מהדלתא שבמכתש ג'זרו כדי לחפש צורות חיים שאולי התפתחו בבוץ הקדום, ויעזור לסלול את הדרך לחקר כוכב הלכת מאדים. הרובר ישאיר על הקרקע חלק מהדגימות, לאיסוף על ידי המשימות הבאות למאדים.

מבנה הרובר
250px|ממוזער|תרשים הממחיש את מיקומם של המכשירים המדעיים על סיפון פרסווירנס.
250px|ממוזער|איור המציג את מיקום ארבע המצלמות והמיקרופון: למעלה – מודול מגן עליון של הקפסולהאמצע – מודול הנחיתהלמטה – מודול הרובר פרסווירנס עם גלגלים מקופלים
גודלו של הרובר כשל מכונית קטנה, אורכו 2.9 מטר, גובהו כולל התורן 2.2, והוא מונע בכוח של 110 וואט.

הרובר בנוי משני חלקים עיקריים:

קרוסלת המקדחה (the bit carousel) – מכילה את תשעת המקדחים שבהם הרובר פרסווירנס ישתמש כדי לבדוק סלעים ואבק ממאדים. הרכיב שמחובר לחזית העליונה של הרובר ודומה לצלחת מעופפת, הוא גם השער שבו עוברות הדגימות בדרך לפנים הרובר בשביל הערכה ועיבוד שיבוצע על ידי מערכת המטמון המותאמת.

מנגנון איסוף הדגימות (the Adaptive Caching Assembly) – מורכב משבעה מנועים ולמעלה מ־3,000 חלקים, כולם פועלים באחדות לאיסוף דגימות מעל פני מאדים. המרכיב העיקרי במכלול הוא זרוע איסוף הדגימות שתעביר צינורות דגימה למקדח העיקרי של הזרוע הרובוטית ואז תעביר את צינורי הדגימה המלאים לחלל שבו הם יאטמו ויאוחסנו.

אחד משבעת המכשירים שיהיו על פרסווירנס הוא ה־SuperCam מצלמה שנבנתה על ידי צוות של מאות אנשים ואורזת את מה שבדרך כלל ידרוש כמה חתיכות ציוד גדולות לתוך קופסה קטנה יותר שלא גדולה מגודל קרטון של דגני הבוקר. המצלמה יורה קרן לייזר מתוך התורן של הרובר, כדי לאדות חלקים קטנים של סלע מרחוק, ומספקת מידע שיהיה חיוני להצלחת המשימה.

שימוש בקרן לייזר יעזור לחוקרים לזהות מינרלים שהם מעבר להישג ידה של הזרוע הרובוטית או נמצאים באזורים תלולים מכדי שהרובר יוכל להגיע אליהם. זה גם יאפשר להם לנתח יעד לפני שהם מחליטים אם להוביל את הרובר למקום מסוים לצורך ניתוח נוסף של מינרלים, לדוגמה: מינרלים שנוצרו ליד מים ויכלו להוות סביבת קיום לחיידקים לפני מיליארדי שנים על מאדים.

מדענים יכולים להשתמש במידע של SuperCam כדי להחליט אם לקדוח וללקט ליבות סלע למערכת האיסוף של הרובר. פרסווירנס יאסוף את דגימות הליבה הללו בצינורות מתכתיים, ויניח אותם במקום שנקבע מראש כדי שיוחזרו לארץ על ידי המשימות הבאות למאדים. מצלמת הלייזר (SuperCam) גם כוללת מיקרופון כך שהמדענים יכולים להאזין בכל פעם שהלייזר פוגע ביעד. הצליל שיוצר הלייזר משתנה בעדינות בהתאם לתכונות החומר של הסלע בו הוא פוגע. המיקרופון משרת מטרה מעשית בכך שהוא מספק מידע על יעדי הסלע מרחוק. אבל אנחנו יכולים גם להשתמש בו כדי להקליט ישירות את צליל הנוף של מאדים או את סיבוב התורן של הרובר.

הגלגלים: הגלגלים מיועדים לסוג השטח שבו תיסע פרסווירנס בכוכב האדום, הגלגלים הם גרסאות משופרות של אותם הגלגלים בהם השתמש הרובר קיוריוסיטי של נאס"א בסיור שלה בהר שארפ. כל גלגל גדול יותר בקוטרו וצר יותר מאשר בקיוריוסיטי, עם עובי דופן של כמעט מילימטר. הגלגלים כוללים גם מעין 48 "פקקים" מעוקלים בעדינות (במקום 24 בקיוריוסיטי) התורמים לאחיזה של הרובר בשטח. בדיקות מקיפות במעבדה של נאס"א מצאו כי הגלגלים הללו עומדים טוב יותר בלחץ הנוצר כתוצאה מחיכוך עם סלעים חדים ואחיזתם טובה יותר מאשר אחיזתם של גלגלי הרובר קיוריוסיטי כשהוא נוסע על החול.

הנעה
מקור הכוח של הרובר הוא גנרטור רדיואיזוטופי תרמואלקטרי (MMRTG) שמשקלו 45 ק"ג, ובו 4.8 קילוגרם של החומר הרדיואקטיבי תחמוצת פלוטוניום-238. דעיכת הפלוטוניום פולטת חום, שמומר על ידי מערכת של תרמוקפלים ל-110 וואט. הכוח יירד עם ההתפרקות הרדיואקטיבית, אך זמן מחצית החיים של פלוטוניום-238 הוא 87.7 שנים, והוא יספק לרובר חשמל לשנים רבות. ה-MMRTG גם מטעין שתי סוללות ליתיום-יון כדי לעמוד בדרישות השיא של פעילויות הרובר כאשר הביקוש עולה באופן זמני על רמות התפוקה החשמלית היציבה של ה-MMRTG. המערכת זהה לזו שהותקנה ברובר קיוריוסיטי. יתרונות המערכת:
אורך החיים המבצעי של ה-MMRTG למשך 14 שנים, מספק עתודה משמעותית למשך משימת מארס 2020 העיקרית של 1.5 שנות מאדים (שלוש שנות כדור הארץ).
ניידות רבה יותר על פני טווח רחב של קווי רוחב וגובה.
מאפשר למדענים למקסם את היכולות של מכשירי המדע של הרובר.
אינו תלוי באור השמש ומספק למהנדסים גמישות רבה בהפעלת הרובר (למשל, ביום ובלילה, ובעונת החורף).

המסע למאדים
250px|ממוזער|איור המציג את שלבי הנחיתה של פרסווירנס
250px|ממוזער|צילום הרובר והכבלים המחברים מתוך מודל הנחתת בשלב האחרון של הנחיתה
250px|ממוזער|תמונה צבעונית ראשונה מתוך הרובר פרסווירנס לאחר הנחיתה
250px|ממוזער|צילום צבעוני של אחד מגלגלי הרובר על פני המאדים
הרובר שוגר לחלל ב-30 ביולי 2020 מנמל החלל קייפ קנוורל, על גבו של טיל אטלס 5. מסעו למאדים נמשך כשבעה חודשים, במהירות של כ-39,600 קילומטר לשעה ולמרחק של כ-480 מיליון קילומטר. הרובר שוגר בתוך קפסולה שהגנה עליו מפני החום בכניסה לאטמוספירה של מאדים, ויש לה גם יכולת ניווט שאפשרה להנחית אותו בנקודה המתוכננת. מכלול המערכת כולל חמישה מודולים עיקריים:
 מודול השיוט (מחובר לחלק העליון של הקפסולה)
 מודול מגן עליון של הקפסולה שאליו מחובר המצנח
 מודול ההנחתה שתפקידו לשמש כמנוף שישלשל את הרובר לקרקע אחרי ההתנתקות מהמצנח
 מודול הרובר עצמו
 מודול מגן חום תחתון של הקפסולה (ראו איור מפורט המציג את שלבי הנחיתה של הרובר פרסווירנס)

פרסווירנס הגיע למאדים במהירות של כ-20,000 קילומטר לשעה. כעשר דקות לפני הכניסה לאטמוספירה של מאדים, התנתק מהקפסולה מודול השיוט שכולל לוחות סולריים, דלק, ומכשור אלקטרוני שהיה נחוץ בשלב השיוט עד למאדים. קפסולת המגן ייצבה את עצמה בעזרת ארבעה מדחפים קטנים בכיוון הנכון לאתר הנחיתה. האטמוספירה של מאדים האטה את הקפסולה וחיממה את חלקה התחתון עד 1,300 מעלות צלזיוס. כשהקפסולה האטה לכ-1,600 קילומטר לשעה, נפרש המצנח העל קולי. המצנח עשוי 88 ק"ג של סיבי ניילון, טכנורה וקוולאר דחוסים וצפופים לרוחב של 50 ס"מ בתוך גליל אלומיניום.

כדי לדייק ברגע הקריטי הזה, הקפסולה כללה טכנולוגיה שלא הייתה עד אז בשימוש: היכולת לחשב את הרגע המיטבי לפרישת המצנח לפי המרחק מנקודת המטרה. 240 שניות אחרי הכניסה לאטמוספירה, בגובה של כ-11 קילומטר, במהירות של כ-1,512 קילומוטר לשעה, נפרש המצנח שקוטרו 21.5 מטרים. נדרשו לו כשנייה וחצי להיפרש לגודלו המלא. 20 שניות אחרי פרישת המצנח, התנתק מודול מגן החום שנמצא בחלק התחתון של הקפסולה ונפל ארצה. התנתקות מגן החום אפשרה לרובר בעזרת מכ"ם וצילום פני הקרקע באזור הנחיתה, לזהות באמצעות התמונות את מיקומו ביחס לאזור הנחיתה המיועד ולתקן את מסלולה בהתאם בעזרת מנועיה הרקטיים. שיטת ניווט זו, שיושמה לראשונה במשימה זו, אפשרה לנחות בקרבה של כארבעים מטרים לאתר המחקר המיועד, במקום 3–4 קילומטרים במשימות קודמות. בזכות זאת, ניתן היה להנחית את הרובר בקרבה רבה יותר למצוקים תלולים האופייניים למכתש ולחסוך לרובר זמן נסיעה לעבר אתרי העניין.

המצנח האט את הרובר רק עד 320 קילומטר לשעה, ומרגע זה היה עליו להאט בחוזקה. בגובה של 2,100 מטרים הפעיל מודול ההנחתה ארבעה זוגות של מדחפי בלימה רקטיים תוך כדי תמרון הצידה, כדי להימנע מפגיעת המגן העליון והמצנח שניתקו. במהירות של 2.7 קילומטר לשעה, בגובה של 20 מטרים, 12 שניות לפני הנחיתה, מודול ההנחתה שלשל את הרובר מטה בעזרת סט של כבלים באורך של 6.4 מטרים. הרובר פרש את גלגליו לקראת הנחיתה. ברגע שחש הרובר בקרקע מתחת לגלגליו הוא התנתק מהכבלים, ומודול ההנחתה תמרן משם במהירות למרחק בטוח, שם התרסק על הקרקע. כל התהליך האוטומטי של שלבי הכניסה, ירידה ונחיתה, עד לרגע מגע גלגלי הרובר עם פני השטח של מאדים, ארך כשבע דקות.

הנחיתה עברה בהצלחה ב-18 בפברואר 2021, בשעה 20:44 UTC.

מבחר תמונות

ראו גם
רובר (חקר החלל)
קיוריוסיטי
מארס 2020
מארס רובר

קישורים חיצוניים




NASA, Mars 2020 Perseverance Landing Press Kit, nasa.gov, January 2021. 




הערות שוליים

קטגוריה:רוברים
קטגוריה:נאס"א
קטגוריה:משימות לחקר מאדים