{

)לפי שמות חברי הקבוצהא-ב(:

אמונה נעם•בן-ארי לירון•בן-ארי עדי•ברנע אור•גוטמן מיכל•גרייזל טלי•וולצ'ק דריה•חסידים נועה•כץ אייל•ממן רועי•

אולימפיאדת חלל ע"ש אילן תשע"ד – שלב הגמררמון

מורה מנחה: יעל זיו

מבוא

בחרנו לחקור את הירח

, מכמה סיבות:אנקלאדוס

זהו ירח גדול יחסית )הירח השישי

בגודלו של שבתאי(

התגלו בו פעילויות געשיות

לאחרונה נודע כי יש בו מים

הקדמה

אנקלאדוס(ENCELADUS) הירח השישי בגודלו מבין הירחים של

שבתאי

מורכב ברובו ממים ומקרח וצפיפותו

גרם/סמ"ק1.6כ-

יש בו אחוז גבוה מאוד של סיליקטים

וברזל

הירח מלא מכתשים, בקעות, מישורים

ורכסים, ובו גייזרים והרי געש רבים

ק"מ 800המגיעים לגובה

הלחץ האטמוספרי על פני הירח זניח

)מאוד קטן(

הכבידה של הירח נמוכה מאד:

הטמפרטורה הממוצעת היא

איסוף מידע, תמונות ודגימות

מהירח והעברת הנתונים לכדור

הארץ:

גילוי הרכב המים על פני הכוכב

חקר הרכב קרקע הכוכב

צילום פני הכוכב

מידע זה יסייע בחקר מערכת

השמש שלנו

מטרות המשימה

תרשים פתרון המשימה

הגעה לשבתאי והאטת מהירות החללית

כניסה למסלול סביב

אנקלאדוס, מיפוי

וצילום פני השטח שלו

שליחת הנתונים לארץ לתכנון מסלול לגששיות

הלווין מקבל את הנתונים ובהתאם למסלול יונחתו הגששיות

ביצוע המשימות ע"י הגששיו

ת

מבנה החללית

הקפסולה )לווין( תשוגר מכדור

הארץ על ידי טיל שיגור, למסלול

סביב אנקלאדוס. שם, היא

גששיות במספר 3תשחרר

ק"מ 200-150מקומות מגובה

מעל לפני הכוכב.

המערכת: תיאור כללי

מטרה: חקר הקרח והקרקע

ק"ג300משקל:

ס"מ 80 80 80גודל:

מרכיבים: סוללה, מעבדת

ניתוח, מצלמה תחתית, שדר,

אנטנות תקשורת, זרוע רובוטית,

מקדח, וסת טמפרטורה

גששיות א' ו- 'ב

- ' ב ו א 'גששיות

מטרה: צילום בעזרת שש מצלמות

מרכיבים: מצלמה פנורמית, מצלמה

קדמית, מצלמה אחורית, מצלמה

סה"כ(, 4אחת לכל פאה צדדית )

אנטנות תקשורת, גנרטור

רדיואיזוטופי תרמואלקטרי, מערכת

חימום, מצבר, שדר

בעלת יכולת תזוזה

תצויד בשני סוגי אנטנות: אנטנת

הגבר גבוה ואנטנת הגבר נמוך

'גששית ג

ג 'גששית

– ' צידי חתך ג גששית

3המערכת מורכבת משלד ובו

גלגלים בכל צד

הגלגלים הקדמיים ביותר והאחוריים

ביותר בעלי מנוע; לכל הגלגלים

מפרק צירי כפול שמאפשר תנועה

לכל הכיוונים; הגלגלים בעלי זיזים

למניעת החלקה.

על גב הגששית ישנה רקטה

המיועדת למנוע את התרחקות

הרכב מן הקרקע

מערכת התנועה של :'גששית ג

הלווין מצויד במצלמות, שממפות

את הקרקע

הנתונים מהלוויין נשלחים לכדור

הארץ, שם מרכיבים מסלול עבור

גששית ג' ומיקומי נחיתה עבור

גששיות א' ו-ב'. נתונים אלה

נשלחים בחזרה ללוויין, שמעביר

הוראות ביצוע לגששיות

הלווין נשאר במסלול שלו סביב

כל הזמןאנקלאדוס

הניווט

מערכות המחשב בגששיות

בכל גששית יהיו מחשב ראשי ומחשב

משני, שתפקידם:

לשלוח מידע לכדה"א על מיקום

הגששיות

לקבל הוראות פעולה מכדה"א לצורך

משימות הגששיות

המחשבים יכילו זיכרון המוגן מפני

הקרינה מהחלל

המחשבים יגבו זה את זה למקרה של

תקלה

מערכות הצילום

גששיות א' ו-ב':

בעלות מצלמה אחת המצלמת קדימה•

גששית ג':

מצלמת באמצעות חמש מצלמות: מצלמה פנוראמית, מצלמה • מצלמות(2קדמית, מצלמה אחורית, ומצלמה אחת לכל צד )

מערכת החיישניםחיישני מרחק:

חיישני המרחק קולטים מרחק בעזרת לייזר )בצבע ירוק( •

חיישני מגע:

קולטים מגע בין הגששית לעצמים חיצוניים ומדווחים על כך )צבע שחור(•

חיישני חום:

יש שני חיישני חום חד חיצוני ואחד פנימי, החיצוני קולט את הטמפרטורה החיצונית לצורך מחקר והפנימי קולט את •טמפרטורת המנוע )לצורכי בטיחות()צבע אדום(

חיישני תנועה:

החיישנים הללו קולטים תנועה כדי לזהות אם משהו מתקרב אל החללית •

גששיות א' ו- ב': בעלות סוללה

הנטענת לפני השיגור בכדור הארץ

גששית ג': מפיקה אנרגיה

באמצעות גנרטור רדיואיזוטופי

תרמואלקטרי

מקורות האנרגיה

נשתמש במכשיר לייזר עוצמתי על

מנת לחדור את שכבת הקרח

למקדח יוצמד מד טמפרטורה אשר

יסייע בהבחנת מצב הצבירה של

החומר שאתו הוא נמצא במגע,

ובכך יוכל לזהות מתי הלייזר הגיע

לשכבת המים

בעזרת משאבה מיוחדת הגששית

תשאב דגימות מים לצורך בדיקתן

המקדח

הלווין וכל הגששיות יצוידו בשני

סוגי אנטנות:

HGAאנטנות הגבר גבוה

LGAאנטנות הגבר נמוך

במשימתנו נשתמש במשדר רדיו

דיגיטלי

תקשורת

המעבדה

, שישמש לקביעת APSXמכשיר

הרכב הקרקע

CheMin )Chemistryמכשיר

and Mineralogy( שישמש ,

לכימות מינרלים ולבחינת

המבנה המינרלי של הקרקע

לו"ז המשימ

ה

לוח זמנים לפרויקט

קבלת אישור לפרויקט

ינואר 2014

השגת כל

המימון

סיום בנית המערכת *ושיגור

אוגוסט 2030

הטיל מגיע לאנקלאדוס

ינואר 2017

נובמב202ר

1

זהו המועד המוקדם ביותר בו ניתן לשגר את הטיל בהתחשב *(ESAבמשקל המטען שהוא אמור לשאת )לפי אתר

השיגורהגששית תשוגר על ידי הטיל אטלס

2021 בנובמבר 501

המשקל המקסימלי של המטען יהיה

2099

)משך 2030הטיל יגיע באוגוסט

שנים(8.8הטיסה כ-

השיגור לא יתרחש בחורף, על מנת

למנוע קיפאון של המכשירים בזמן

השיגור

הטיל ישוגר מקייפ קנוורל, פלורידה,

ארה"ב

מסלול החללית ליעד

כדי לעבור מרחק עצום כל כך, החללית

תשתמש במערכת של מקלעות

כבידתיות:

טיסה אל נוגה, להשתמש בכבידתה 1(

כדי להאיץ ולשנות את כיוונה

חזרה לכדור הארץ ושימוש בכבידתו 2(

כדי להאיץ

שימוש בכוח המשיכה של צדק כדי 3(

להאיץ עוד יותר

כניסת הלווין למסלול סביב הירח

הורדת שלוש הגששיות בזמנים

שונים

האטת מהירותה של כל גששית

באמצעות הפעלת כח דחף כנגד

כיוון הטיסה, על מנת לאפשר את

צניחתה

הפעלת המנועים עד לעצירה

מוחלטת

דקות30משך הצניחה: כ-

הנחיתה

סיכום

עלות )במיליארד

דולר(

פריט

0.5 עם 501טיל אטלס שינויים והתאמות

0.7 (3הגששיות )

0.3 הנחיתה

1.2 שרותי קרקע

0.6 ביטוח

0.5 עתודות כספיות (Reserve)

3.8 סך הכל

עלויות

* עלות משוערת מעט יותר מעלותה של קאסיני-הויגנס

אתגריםלא ניתן לנווט את גששית ג' ישירות

ממרכז הבקרה שבכדור הארץ מכיוון

שהזמן שלוקח למידע להגיע דרך גלי

הרדיו מאנקאלדוס לכדור הארץ ולהפך

הוא כשעה; לכן כל פקודה שתינתן תגיע

באיחור

גייזרים של מים פורצים מהקרקע

בתדירות גבוהה

רובו של הכוכב מורכב מקרח ועפר -

ישנו קרום דק מאוד של קרח ומתחתיו

מים נוזליים

הטמפ' הממוצעת על פני הירח נמוכה

מאד

אתגרים, המשךכוח המשיכה קטן יחסית )( – יהיה צורך

ביותר דלק כדי להגיע לשדה המשיכה

של הירח לפני שהוא ימשוך את החללית

אין מספיק מידע קיים על אנקלאדוס

סכנות מקרינה ואסטרואידים

ישנו קושי להשאיר את הגששית

במסלול של הכוכב

זמן השהייה על הכוכב מוגבל וקצר

מיפוי פני הירח על ידי הלווין

ושליחת התוצאות למרכז הבקרה

בכדור הארץ. במרכז הבקרה

יתוכנת מסלול לגששית ג' וימצא

מקום לנחיתת גששיות א' ו-ב'.

התכנון ישלח ממרכז הבקרה אל

הלווין שיוציא פקודות לגששיות

שיפעלו על פיהן.

הצעות לפתרון האתגרים

הגדלת מספר הגששיות מגדילה

את המשקל היוצא מכדור הארץ

הגדלת מספר הגששיות מגדילה גם

את עלות הפרויקט

חסרונות מסתמנים של הפתרון שלנו

יתרונות הפתרון שלנובאמצעות שימוש במספר גששיות,

נוכל לצלם ולחקור שטח גדול יותר

מאחר שכל גששית מבצעת משימה

אחרת, ניתן לבצע את המשימה

בזמן קצר יותר; חשוב במיוחד

לאור משך השהייה המוגבל על

הירח

הרס גששית אחת אינו מונע את

המשך ביצוע המשימה

יתרונות הפתרון שלנו, המשך

השארת הלווין במסלול, מאפשרת

את המשך המחקר גם לאחר הרס

הגששיות

מאחר שלא נשלחים אסטרונאוטים,

אין סכנה לחיי אדם, ואין צורך

להשקיע כסף נוסף במכשור הנדרש

לכך

שימוש בטכנולוגיה קיימת חוסך

עלויות פיתוח

בהיבט של עלות-תועלת: פחות יקר

לייצר שתי גששיות )א' ו-ב'( על בסיס

אותו הליך פיתוח

חדשנות

זוהי הפעם הראשונה

בהיסטוריה בה נשלחות גששיות

מחקר לאנקלאדוס

שימוש במספר גששיות מגדיל

את סיכויי הצלחת המשימה

ביבליוגרפיה אתרNASA -:// . . /http www nasa gov אתרESA - :// . . /http www esa int ESA - ויקיפדיה:// . . / / _http en wikipedia org wiki Main Page :// . . / / / /http www wpclipart com space ships Curiosity curi

_ / _ . .osity parts ChemCam Instrument jpg html

://http. . . / / / / .www dlila co il uploads file Presentations shabtai pdf

://http. . / / / - -abcnews go com Technology Space travelers guide p

- - - / ? =9820736lanets ultimate adventure travel story id

:// . . . / / / /?http mars jpl nasa gov msl multimedia images=4074ImageID

:// . . . / / / /http www lr tudelft nl fileadmin Faculteit LR Organi/ _ _ / _ / _satie Afdelingen en Leerstoelen Afdeling SpE Space

_ ./Systems Eng_ / / _ _ _ 1.02. =Space Links doc Space mission cost v xls&lang

en

" הידען " /http://www.hayadan.org.ilאתר "אתר "המרכז הישראלי למידע אסטרונומיhttp://education.org.il/ "אתר "מכון דוידסון לחינוך מדעיhttp://davidson.weizmann.ac.il/

להנהלת בית הספר

למורתנו לפיזיקה יעל זיו

למהנדס אלי כץ

לפרופסור ניר ברנע

תודות

תודה על !ההקשבה