Planet detection by means of Doppler spectroscopy, transiting-planet detection and characterization, atmospheric characterization of planets, stellar activity.
הדמיית אמן של הפארקר סולאר פרוב. קרדיט: NASA's Goddard Space Flight Center
היום (שלישי), בשעה 13:53 לשעון ישראל, הגשושית של נאס"א פארקר סולאר פרוב (Parker Solar Probe) עשתה היסטוריה כשתצלול עד כדי 6.2 מיליון ק"מ מפני השטח של השמש. תוך כדי הצלילה הרת הגורל, החללית שברה את שיא כל הזמנים למהירות של חפץ מלאכותי כלשהו, כי בעת היעף כבידת השמש האיצה אותה ל-690,000 קילומטר לשעה – שהם 192 קילומטר לשנייה או 0.064% ממהירות האור.
להגן על אסטרונאוטים, על לוויינים ועל עצמנו
הגשושית היא משימת הדגל של נאס"א בחקר השמש שלנו, והיא נקראה על שם האסטרופיזיקאי יוג'ין פארקר – שהיה הראשון להציע את קיומה של רוח השמש – עוד בחייו. מטרתה העיקרית של המשימה, שעלתה כ-1.5 מיליארד דולר, היא הבנת המנגנונים שעומדים מאחורי התפרצויות סולאריות, או סערות השמש.
ככלל, השמש פולטת חלקיקים טעונים ללא הרף – היא "רוח השמש". השדה המגנטי של כדור הארץ הודף את רוב החלקיקים הללו (ואלה שפוגעים באטמוספרה בקטבים יוצרים את התופעה היפיפייה של זוהר הקוטב), אבל לעיתים – במנגנון שאינו נהיר לנו – נפלטים בבת אחת כמיליארד טונות של חלקיקים כאלה, שיכולים להגיע גם למהירות של 1.6 מיליון קמ"ש, ולהמם את המגנטוספרה של כדור הארץ.
המוטיבציה לחקור את התופעה אינה מדעית בלבד. בשנת 1849 אירעה התפרצות סולארית בשם "אירוע קרינגטון", שהרסה רשתות טלגרף ברחבי צפון אמריקה. בהתחשב בתלות ההולכת וגוברת של האנושות ברשתות חשמל ואלקטרוניקה, האקדמיה האמריקאית הלאומית למדעים מעריכה כי התפרצות דומה תעלה היום כשני טריליון דולר – ותשאיר את כל החוף המזרחי של ארצות הברית בעלטה למשך שנה שלמה.
מטרתה של הפארקר סולאר פרוב היא לחקור את המנגנונים הפנימיים שאוספים ומאיצים את החלקיקים הנפלטים מהקורונה, ובכך לאפשר את פיתוחן של מערכות התראה מוקדמת, שיגנו על החשמל והאינטרנט שלנו – אבל גם על גופם של האסטרונאוטים והלוויינים שלנו מסביב לכדור הארץ, בירח או במאדים.
Image
כתמי השמש באוגוסט 2024 (מימין) לעומת הסולאר מינימום בדצמבר 2019 (משמאל). קרדיט: נאס"א
לשם כך החללית, שגודלה כמכונית קטנה, שוגרה ב-2018 כדי שתגיע קרוב ככל האפשר לשמש בזמן הסולאר מקסימום – תקופה של פעילות שיא במחזור בן ה-11 שנים של השמש, שבאה לידי ביטוי בריבוי כתמי שמש: אזורים קרים יותר ופעילים מאוד מבחינה מגנטית, הקשורים במנגנונים שאינם נהירים לנו להתפרצויות סולאריות. ב-15.10 השנה הודיעה נאס"א כי השמש נכנסה לשיא פעילותה במחזור הסולארי 25, כך שיש לגשושית לא מעט כתמי שמש לחקור בימים אלה.
האם החללית תשרוד את המסע?
ב-2021 נכנסה הגשושית לראשונה לעטרה החיצונית (הקורונה) של השמש, ומאז היא משתמשת בכוח הכבידה של נוגה כדי להאט את תאוצתה ו"ליפול" קרוב יותר ויותר לפני השמש. במהלך 21 ההקפות שלה סביב השמש, הפארקר סולאר פרוב שברה שוב ושוב את שיאי המרחק לשמש והמהירות – אבל היום היא שברה את כל השיאים אחת ולתמיד, כשהתקרבה עד כדי 6.2 מיליון ק"מ מהשמש.
הגשושית האמיצה משוריינת במיוחד. היא נבנתה כך שתעמוד בקרינת שמש של עד 650 קילוואט למטר רבוע, פי 475 מהקרינה שאסטרונאוטים חווים במסלול סביב כדור הארץ, ובטמפרטורה של עד 1,370 מעלות צלזיוס. למעשה, הקרינה העוצמתית של השמש משבשת את הקשר של החללית עם מרכז הבקרה בארץ, ובזמן הצלילה התהומית שלה למדענים לא היה כל אות חיים ממנה.
רק ביום שישי נדע עם הפארקר סולאר פרוב שרדה את המסע, ורק בשבוע הבא יתחילו להתקבל נתונים. בין היתר, קברניטי המשימה מעוניינים לשמור על דממת אלחוט בזמן הקירבה המרבית, כדי שהנתונים שייאספו על הפעילות האלקטרומגנטית בתוך האטמוספרה של השמש יהיו טהורים ככל האפשר, ללא כל התערבות אנושית.
זאת ועוד, במרכז הבקרה מתפללים לא לנס – אלא לפיצוץ הרה אסון. מתנת חג המולד המושלמת מבחינתם תהיה התפרצות סולארית אדירה בזמן ובמקום הצלילה של הגשושית, שתשפוך אור בוהק על מחזור החיים של הכוכב המרתק והמסתורי שלנו, ועל הכוכבים ביקום כולו.
Image
וכך זה נראה: התפרצות סולארית מתוך המצלמות של הפארקר סולאר פרוב. קרדיט: U.S. Naval Research Laboratory
Elbit Systems C⁴I and Cyber offers comprehensive, secure and immune SATCOM systems for space and for a wide range of tactical networks, platforms and applications
בשבועות האחרונים קשה שלא לשים לב לשקיעות המוקדמות ולחשכה שהחלה לנגוס לאיטה בשעות אחר-הצהריים. מאז המעבר לשעון חורף התופעה הזו רק הולכת ומחריפה, והיום היא מגיעה לשיאה: ב-21 בדצמבר מציינים תושבי חצי הכדור הצפוני את היום הקצר ביותר בשנה – יום היפוך החורף. כדאי לשים לב: זהו היום הראשון של העונה הקרה, תחילתו של החורף האסטרונומי. ובכן, לפחות על הנייר: שינויי מזג האוויר בפועל, לפחות בדרך כלל, מגיעים באיחור, בשל קיבול החום העצום של כדור הארץ.
כשהחורף מכה בעוצמה בחצי הכדור הצפוני, השפעתו ניכרת על כל החי והצומח. עצים ערומים מעליהם מאיטים את מעגל האנרגיה, ציפורים נודדות דרומה, בעלי חיים נכנסים לתרדמת-חורף, ובני האדם נוטים להיות דיכאוניים יותר. התופעה הקלינית של דיכאון חורף אומנם אינה שכיחה בארצנו החמה, ופוגעת רק בכאחוז אחד מהאוכלוסייה, אולם באזורים שבהם שעות החשכה ארוכות יותר, לדוגמה בארצות סקנדינביה, כ-10% מהאוכלוסייה לוקה במהלך החורף בדכדוך עמוק, חוסר מוטיבציה ונטייה לצריכת מאכלים מתוקים.
בעוד אנו מטביעים את יגוננו בקרמבו, חוגגים להם תושבי החצי הדרומי של הפלנטה באותו היום בדיוק את היפוך הקיץ, ומאחסנים את המעילים עמוק בארון. אל דאגה, הכדור ממשיך להסתובב ולמי ששואל מתי נגמר החורף - בעוד חצי שנה בדיוק, ב-21 ביוני, יתהפך הגלגל, תרתי משמע, והקיץ ידלג לו צפונה.
היום הראשון של החורף
כדי להבין את ההסבר לתופעת חילופי העונות, די להביט לרגע בגלובוס השולחני: ציר הסיבוב של הכדור נטוי בזווית קבועה ביחס לאנך לשולחן. במציאות, הזווית הזו שווה ל- 23.5 מעלות בערך, כאשר השולחן מייצג את "מישור המִלקה" – מישור ההקפה של כדור הארץ סביב השמש, ובקירוב גם את מישורי ההקפה של שאר כוכבי הלכת וגרמי השמיים במערכת השמש. מכיוון שכיוונו של ציר הסיבוב של כדור הארץ בחלל הוא קבוע – במהלך ההקפה משתנה בכל רגע כיוון הציר יחסית לשמש, ועימו משתנה גם כמות הקרינה שסופג חציו הצפוני של כדור הארץ, על חשבון חציו הדרומי, ולהפך. היפוך חורף מתרחש אצלנו ביום שבו כיוונו הדרומי של הציר פונה באופן המרבי אל השמש, בעוד כיוונו הצפוני פונה הלאה ממנה.
חורף בחצי הכדור הצפוני – ניתן לראות בבירור כי בקווי הרוחב הצפוניים מתארכות שעות החשכה | איור: Przemyslaw
באיור למעלה ניתן לראות בבירור כיצד "גוזלת" חשכת הלילה שעות של אור ככל שמצפינים בקווי הרוחב: הרי כל נקודה על פני קו רוחב מסוים משלימה את המעגל בתוך יממה, 24 שעות. בעקבות מיעוט שעות האור סופג אזורנו כמות קטנה יותר של קרינה במשך היום, וכך הולך מזג האוויר ומתקרר בהדרגה. אולם מלבד זאת, גם בשעות האור המתמעטות השמש מצויה נמוך וקרוב יותר לאופק, כך שזווית הפגיעה של קרני השמש בקרקע מתרחקת מהאנך לקרקע. עקב כך, עוצמת קרינה מסוימת מתפרסת על פני שטח גדול יותר, ולכן צפיפות הקרינה קטנה יותר.
באזור קו המשווה, הקרוי האזור הטרופי, חילופי העונות כמעט אינם מורגשים. לעומת זאת, בקווי רוחב צפוניים ודרומיים יותר ההבחנה בין העונות הולכת ומקצינה. הקוטב הצפוני והקוטב הדרומי שרויים במשך רוב חודשי החורף בחשכה, ואינם רואים אור יום כלל. כדאי שתזכרו את זה ותשמחו בחלקכם בפעם הבאה שתקטרו על הלילה שנחת לו לפתע בשעה חמש אחה"צ.
השיגור החשאי הלילה בקייפ קנוורל. על המרקיע לא הופיעו סמלילים כלשהם וסמלי משימה. קרדיט: ספייס אקס
הלילה (שלישי), בשעה 02:52 לשעון ישראל, חברת ספייס אקס שיגרה לוויין GPS Block III של חיל החלל האמריקאי – בזמן שיא. המשימה נועדה להראות לכל אויבותיה של ארה"ב, שבמקרה של שיבוש או יירוט מערך ה-GPS, ארה"ב תדע לשגר לוויינים חלופיים בתוך זמן קצר.
הדיוק ישתפר – עד כדי מטר אחד בלבד
הפנטגון שיגר את הלוויין הראשון במערך ה-Global Positioning System, או GPS, ב-1978. המערכת נועדה לאכן, לנווט ולתזמן כוחות צבאיים של ארה"ב ובעלות בריתה באוויר, בים וביבשה. אחרי שנים של דיוק בררני, בשנת 2000 אישר הבית הלבן שימוש אזרחי מלא ב-GPS הצבאי – והיום המערכת היא מאבני היסוד של הכלכלה המודרנית. לא פחות משישה מיליארד בני אדם בעולם משתמשים ב-GPS לכל דבר, מהזמנת פיצה ועד למציאות רבודה.
בשל חשיבותה הצבאית והכלכלית, מעצמות חלל מתחרות שיגרו ברבות השנים מערכי ניווט לווייני משלהן – בכיסוי עולמי או אזורי: ביידו הסינית, גלילאו האירופית, GLONASS הרוסית, QZSS היפנית ו-IRNSS ההודית.
הלוויין ששוגר הלילה מקייפ קנוורל על גבי מרקיע מסוג פאלקון 9 של חברת ספייס אקס, ומקיף כעת את כדור הארץ כ-20,000 ק"מ מעל גובה פני הים, הוא הלוויין השביעי בסדרת ה-Block III מתוצרת לוקהיד מרטין, שנועדה להחליף בהדרגה את לווייני ה-GPS הישנים. 31 לווייני GPS פעילים כיום, כאשר המערכת זקוקה למינימום של 21 לוויינים. לפי התוכנית, עד 2027 ישוגרו כל 21 לווייני ה-GPS מהדור החדש – וללוויינים האלה יתחברו בין השאר גם הטלפונים, המטוסים והמחשבים שלנו פה בישראל.
לווייני ה-GPS Block III מדויקים פי שלושה יותר מקודמיהם, ופירושו ושל דבר מעבר מדיוק של בין חמישה לעשרה מטרים כיום – לדיוק של בין מטר לשלושה מטרים בעוד כמה שנים. הם גם עמידים יותר לניסיונות שיבוש, כמו אלו שראינו במלחמה באוקראינה וכאן בישראל – כשצה"ל שיבש בכוונה את ה-GPS מעל צפון הארץ כדי לשבש ניסיונות של חיזבאללה לתקוף באמצעות כטב"מים.
התמודדות עם פגיעה אפשרית
אבל ישנו איום חמור בהרבה ללווייני GPS, שאין לא כל מענה כיום: נשק אנטי-לווייני, כלומר טילים בליסטיים המשוגרים מהאדמה, מהים ואפילו מהאוויר שיכולים להשמיד לוויין המקיף את כדור הארץ.
ב-2021 ערכה רוסיה ניסוי בנשק אנטי-לווייני והפילה לוויין סובייטי ישן. בכך הפכה רוסיה למדינה הרביעית בעולם – לצד ארה"ב, סין והודו – שהדגימה יכולת אנטי-לוויינית (לפי הערכות, גם החץ 3 הישראלי, המיועד ליירט טילים בליסטיים, מסוגל ליירט גם לוויינים). בארה"ב חוששים שעימות בין המערב לסין או רוסיה ייפתח ביירוט של לווייני GPS, שישתק את הכלכלה המערבית וישבש לשנים ארוכות את היכולת של ארה"ב ובעלות בריתה לתאם מתקפות ומגננות אפקטיביות.
כדי להגן על נכסי החלל של ארה"ב נוסד ב-2019 חיל החלל האמריקאי כאגף נפרד של הפנטגון, והוא השתמש בשיגור ה-GPS להוכחת יכולת הנדסית ולוגיסטית. המשימה, הראשונה מבין שלוש משימות מתוכננות של ביטחון לאומי, זכתה לשם Rapid Response Trailblazer-1 (RRT-1), או "תגובה מהירה ופורצת דרך 1", והיא נועדה להראות למתחרות שארה"ב יכולה לדחוס משימה מורכבת ומסובכת של שיגור לוויין GPS כבד, האורכת שנתיים, לכדי חצי שנה בלבד.
לוויין ה-GPS ששוגר הלילה אמור היה לטוס לחלל בסוף 2025, על גבי מרקיע וולקן קנטאור של חברת ULA (שיתוף הפעולה החללי של לוקהיד מרטין ובואינג). הקיץ הודיע חיל החלל במפתיע כי הלוויין ישוגר בדצמבר 2024 על גבי מרקיע מסוג פאלקון 9 של ספייס אקס. זאת ועוד, המבצע המורכב נשמר בסודיות גמורה עד לרגע האחרון. ספייס אקס לא הודיעה על השיגור הצפוי אלא ביום שישי – אז נערך ניסיון השיגור הראשון, שבוטל בשל רוחות עזות.
לא פחות חשאי היה שינוע הלוויין עצמו ממחסני לוקהיד מרטין בקולורדו לאתר השיגור בפלורידה. לרוב, לוויין אסטרטגי ורגיש כל כך היה מוטס לשם, אלא שמטוסי המטען C-17 עסוקים בימים אלה בהטסת סיוע לנפגעי הסופה הלנה בצפון קרוליינה. לכן הוחלט להסיע את הלוויין על גבי משאית, בליווי צבאי כמובן. כדי להגן על הלוויין הותקנו בולמי זעזועים מיוחדים, וכן מערכת אקלים שתגן עליו מפני שינויי טמפרטורה ולחות בזמן הנסיעה.
Image
לא בכל יום רואים לוויין GPS על הכביש. קרדיט: לוקהיד מרטין
בחיל החלל הדגישו כי המעבר מהמרקיע החדש וולקן קנטאור לפאלקון 9 נבע לא מבעיות של ULA, אלא מתוך רצון לבדוק ולהוכיח את גמישות התוכנית – ואת היכולת של חיל החלל להחליף מרקיעים בהתראה קצרה. ספייס אקס שיגרה בעבר חמישה לווייני GPS Block II, ולפי התוכנית הייתה עתידה לשגר את הלוויין העשירי – כאשר 7, 8 ו-9 היו משובצים ל-ULA. כעת, משספייס אקס שיגרה את 7, ULA תשגר את 10.