דגימות אטמוספירה וקרקע ממאדים והחזרתן לכדור הארץ

1. דגימות אטמוספירה וקרקע ממאדים והחזרתן לכדור הארץ

2. נג'ם שלש עולא סעדי פירוז כנאענה מנאר כנאענה מרוה עלייאן דגימות אטמוספירה וקרקע ממאדים והחזרתן לכדור הארץ רג'דה מוחמד תלמידי כיתה "ט" חט"ב אבן חלדון עראבה בהנחיית המורה: חוסאם סעדי הדיל עואד נאדיא עואד הייא שלש מייס סעדי

3. נתונים הכי חשובים לתכנון המשימה: • סוג:כוכב-לכת במערכת השמש, סלעי והרביעי במרחק מהשמש. • כוח-משיכה:כ- 40% מזה של כדור הארץ. • מרחק ממוצע מהשמש:227.93 מיליון ק"מ. • האטמוספירה:דלילה (1% מאטמוספרת כה"א), רובה פחמן דו-חמצניכ-95% וכמויות קטנות של חנקן וארגון. • ממוצע טמפרטורה: 55- מעלות. מאדים (מרס) Mars

4. מטרה ראשית * תכנון משימה רובוטית שתאסוף דגימות מאדמת מאדים והאטמוספירה שלו, ולהחזיר אותן לכדור הארץ. מטרה משנית* תכנון משימה רובוטית שתנתח דגימות מאדמת מאדים והאטמוספירה ותשלח הניתוחים לכדור הארץ. מטרת התוכנית

5. עלות המשימה: כ-150 מיליון דולרים • מסת החללית: כ-1400 ק"ג (ללא המשגר) • גובה החללית: 3 מטרים • משגר: דלתא 2. • מקום השיגור: נמל החלל קייפ קנוורל. • ואזור הנחיתה באראביה תירא (Arabia Terra) מידע על המשימה

6. מבנה החללית: אורך החללית 3 מטרים מלמטה גלילי בעל קוטר של 2.5 מטרים. ומלמעלה בעל מבנה חרוטי. החללית תצויד במגן חום, והוא שכבה עבה מאוד של מתכת המכסה את צדה הקדמי. שכבה זו מתנדפת בהדרגה, אך מונעת את התחממותם של שני חלקי החללית . חלקי החללית הם: 1- רובוט אבן חלדון. 2- משגר אבן חלדוןללא דלק. המשגר ימוקם מעל הרובוט עד להגעה על פני מאדים, כאשר החללית מגיעה על פני מאדים שני החלקים נפרדים זה מזה. מבנה החללית

7. מראההרובוט אבן חלדוןעל פני מאדים

8. החללית הרובוט (הנחתת) מגן חום משגר אנטינה שני מחשבים תאים פוטו חשמליים ארבעה מנועים קטנים אנטינה רדאר תחמוצת טיטאניום שתי לוחות משושות מיכשור החללית מצנח HiRISE –מצלמה 4 גלגלים כדור גומי מתנפח זרוע רובוטית עם מצלמה לוח מתכתי מקדחה ספקטרומטר מערכת חשמל רדיוסטופית

9. בעזרת חומר תחמוצת טיטאניום מבוססת אנזים יזרז את תגובת חיזור פחמן דו חמצני לצורת הפחמן החד-חמצני, אשר תהליך זה מתרחש בעזרת קרני השמש. התהליך: 2 CO2 → 2 CO + O2 • החמצן יישמר בתוך מיכל שישומש בעת החזרה לתהליך הבעירה. ופחמן חד-חמצני הנוצר יעורבב עם גז מימן ליצירת מתאנול באמצעות סינתזת Fisher-Tropsch , המתאנול ישומש כדלק נוזלי למשגר, לפי התהליך: CO + 2 H2 →CH3OH • תהליך בעירת המיתאנול במשגר: 2CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O דלק המשגר לחזרה מייצרים במאדים

10. אנטנות תקשורת על פני כדור הארץ, מחוברת למחשב ענק. תפקידה לקלוט אותות מהחללית ושלושת לווינים מקיפי מאדים,לתת פקודות בזמן אמת. תנוהל על ידי צוות מקצוען. מכשור קרקעי

11. התקשורת- היא הגורם שמאפשר לפעול בזמן אמת ולראות בעזרת מצלמה את כל המתרחש. היא מאפשרת להעביר מידע באופן אלחוטי מן החללית אל כדור הארץ בשתי מערכות: • תקשור ישירות עם כדוה"א • תקשור עם הלווינים הסובבים את מאדים. תפעול המשימה

12. השיגור למאדים יהיה בתאריך 27-7-2018. יכוון למעלה עם נטייה למזרח, המרחק יהיה 57.6 מיליון ק"מבין מאדים וכדור הארץ. המשימה תמשוך זמן כשנה וחצי: 220 יום כדי להגיע למאדים (בתאריך 4-3-2019). תהיה שהייה של 30 יום במאדים כדי לאסוף דגימות ו- 290 יום כדי לחזור לכדור הארץ. דרך החזרה לכיוון השמש עד שיגיע לכדור הארץ בתאריך: 18-1-2020 . מסלול החללית וזמן מיועד עד סיום המשימה

13. המראה:ההאצה מתחילה ברגע תחילת השיגור, ואחרי דקות ספורות המהירות תגיע ל- 11.2 קילומטרים בשנייה, כלומר, המהירות שתאפשר לחללית להימלט מכוח המשיכה של כדור הארץ. • ניווט בחלל:הטיל מפעיל את מנועיו לצורך תיקונים קלים במסלולו כשיש צורך בכך. תיאור תנועת החללית

14. ניווט באטמוספירת מאדים: ברגע הכניסה לאטמוספירת מאדים, החללית תיכנס למסלול סביב מאדים כדי להקטין את מהירותה בגלל התנגדות האוויר. פעולה זו תימשך כחודש. בזמן זה תתחיל עבודת הלוח האוסף דגימות מהאטמוספירה לתוך כמוסות. עד שתגיע החללית למהירות של 250 מטר לשנייה. המשך...

15. ניווט מדויק במאדים: הנחיתה תהיה אוטומטית בעזרת רדאר. כאשר החללית תהיה בגובה של 6 ק"מ מפני הקרקע יופרש מצנח בקוטר של 16 מטרים, ותוך 40 שניות תגיע החללית למהירות של 60 מטרים לשנייה. בגובה של 1.5 ק"מ יושלך מגן החום ויופרש גז בכיוון פני מאדים מרקטות סביב החללית, אחרי 40 שניות תגיע למהירות קרובה לאפס, ובסוף יתנפחו כריות אוויר כדי לשמור על החללית ושאר המכשירים משבירה או תקלה. המשך...

16. בעת נחיתת החללית על פני מאדים, יפרד הרובוט מהמשגר, ויתחיל את עבודתו באסיפת דגימות לתוך כמוסות, צילומים, ניתוחים בעזרת המכשירים ושליחת תמונות לכדור הארץ בשתי הדרכים. • באותו זמן יוצמד המשגר אל פני מאדים בעזרת הלוח המתכתי על משטח אופקי בעזרת בורגים מסביב. המשגר והמערכת בתוכו מתחילים לייצור דלק וחמצן לפי התהליכים הקודמים, ולאחסן בתוכו. העבודה על פני מאדים

17. בסיום שלב איסוף החומרים, יארזו הדגימות בתוך כמוסת שימור מיוחדת, וכולם בתוך אריזת שימור מקרינה על ידי שתי שכבות של רדידי אלומיניום, ומבפנים שכבה של גומי, שיכולה להתנפח כאשר היא תתקרב לכדור הארץ. וכולם ביחד יוכנסו למשגר בעזרת הרובוט, ואז מתחברת האריזה להמצנח ועם מגן החום. ויתחיל תהליך בעירת המיתאנול בתא הדלק. מסת הדגימות 200 ק"ג. הכנה לחזרה אל כדור הארץ

18. המשגר יתחיל לעשות את דרכו אל כדור הארץ מכוון למעלה עם נטייה למזרח במסלול ספירלי. עד שיגיע למהירות 5.03 קילומטרים בשנייה, שהיא מהירות הבריחה. שאז יתנתק מכוח המשיכה של מאדים. המשגר ישתמש במנועיו הקטנים לכוון את תנועתו כראוי לחזרה. • בהגיעו אל קרבת כדור הארץ, ישחרר את האריזה המחוברת עם מגן החום לנחיתה על כדור הארץ, בעוד שהמשגר עצמו ממשיך במסלולו בחלל. • כניסת האריזה בזווית 6.5°, זווית זו תביא להאטת מהירותה, כך שבהגיעה לאוויר בעל צפיפות גדולה יותר, החום לא יהיה עצום. חזרה אל כדור הארץ

19. בהגעת האריזה לגובה 35 קילומטרים יושלך מגן החום, ומיד יופרש מצנח בלימה. ולפני הגעת האריזה לים ב- 10 מטרים תתנפח שכבת הגומי לכדור שיכיל בתוכו האריזה. ובכך תיפול בתוך אוקיאנוס האטלנטי מבלי שתטבע בגלל הצפיפות של הכדור בעת ההתנפחות. ותבוא אונייה ותאסוף את האריזה למעבדות לתחילת החקר. המשך...

20. תוכיניתנו היא הראשונה מסוגה, אשר היא תחזיר דגימות ממאדים. שאר המשימות חקרו מאדים מסביבתו. ניתוח מלא לאטמוספירה ואדמה אפשר לבצע במעבדות כדור הארץ. • תוכניתנו חוסכת דלק. הדלק לחזרה מיצרים על מאדים מחלקיקי פחמן דו חמצני. וגם חסכון בדלק המשגר, בגלל ההפחתה במשקל בעת השיגור. • התוכנית היא רובוטית, לא תהיה סכנה לבני אדם. היתרונות של תוכניתנו

21. החלקיקים על פני מאדים הם קטנים מאוד, אשר הם עשויים לייצר חשמל סטטית, ואז תהיה בעיה גדולה שיכולה לעכב את עבודתם של המכשירים ומפחית את האנרגיה החשמלית שנוצרה דרך התאים החשמליים. • מסע זה הוא מסע מסוכן מאוד, בגלל שהחללית והמכשירים שבתוכה יהיו חשופים זמן רב לקרינה קוסמית. • עלות המשימה גבוהה. החסרונות של תוכניתנו

22. עיצוב החללית חייב לענות בשלמות על התנאים השונים בחלל ומאדים. מדובר במערכות בעלות מספר עצום ורב של חלקים, שכולם חייבים לפעול בתיאום מושלם עם כל היתר. • הדגימות שיוחזרו ממאדים עלולים שתידבק בהם ייצורים מיקרוביולוגים שלא ידועים לבני אדם, ואולי תהיה נפיצה למחלה הרסנית. המשך...

23. בליזובסקי, א. (2008). נאס"א הכריזה על משימת מאדים הבאה: מקפת מייבן לחקר האטמוספירה. נדלה ב- 5-10-2013: http://www.hayadan.org.il/nasa-selects-maven-mission-to-study-mars-atmosphere-17090810/ • ברנט, א. ופרביאש, נ. (2011). גליליאו צעיר. נדלה ב- 1-11-2013: http://galileo.allmag.co.il/page/18957 • יאיר, י. (2001). מט"ח כוכב הלכת מאדים. נדלה ב- 5-11-2013: http://lib.cet.ac.il/pages/item.asp?item=7895 • מזר, ח. (2011). חללית המאדים הפניקס – סיכום ממצאים. נדלה ב- 16-11-2013: http://www.hayadan.org.il/pheonix-sumery-0804111/ • נחמני, מ. (2010). חיזור פחמן דו-חמצני באמצעות אור. נדלה ב- 22-10-2013: http://www.hayadan.org.il/converting-co2-to-co-using-light-2403103 רשימת מקורות מידע רלוונטית לתוכניתנו

24. המשך... • על תקשורת רדיו, ועל התקשורת של רכב המעבדה למאדים. נדלה ב-20-11-2013: http://davidson.weizmann.ac.il/content/%D7%A2%D7%9C-%D7%AA%D7%A7%D7%A9%D7%95%D7%A8%D7%AA-%D7%A8%D7%93%D7%99%D7%95-%D7%95%D7%A2%D7%9C-%D7%94%D7%AA%D7%A7%D7%A9%D7%95%D7%A8%D7%AA-%D7%A9%D7%9C-%D7%A8%D7%9B%D7%91-%D7%94%D7%9E%D7%A2%D7%91%D7%93%D7%94-%D7%9C%D7%9E%D7%90%D7%93%D7%99%D7%9D • פריצת דרך משמעותית מאפשרת לייצר דלק מפחמן דו-חמצני. נדלה ב- 26-10-2013: http://www.nrg.co.il/online/1/ART2/508/117.html • קרן, נ. (1999). הו, הסלע האדום. בטאון חיל האוויר. גליון 125. נדלה ב- 15-11-2013): http://www.iaf.org.il/246-20520-he/IAF.aspx • תכונות ויתרונות המתנול. נדלה ב- 29-10-2013: http://www.energianews.com/energy2011/pdf/yossi.pdf

25. Jeffrey, T. (2012). How Much Water is Inside Mars? http://www.psrd.hawaii.edu/July12/water-inside-Mars.html • Mars Curiosity: Facts and InformationHowell, E. (2013). http://www.space.com/17963-mars-curiosity.html • http://davidson.weizmann.ac.il/content/%D7%9E%D7%9B%D7%A9%D7%99%D7%A8%D7%99%D7%9D- • http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%90%D7%93%D7%99%D7%9D#.D7.AA.D7.95.D7.9B.D7.A0.D7.99.D7.AA_.D7.9E.D7.90.D7.A8.D7.99.D7.A0.D7.A8 • http://marsoweb.nas.nasa.gov/HiRISE/instrument.html המשך...

26. המשך... • http://mars.jpl.nasa.gov/MPF/index0.html • http://www.ynet.co.il/yaan/0,7340,L-24216-MjQyMTZfODM5MjI0MjZfMTQ4Njg3MjAw-FreeYaan,00.html • http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%95%D7%9C%D7%95_(%D7%97%D7%9C%D7%9C%D7%99%D7%AA) • الرحلات الفضائية- رحلات المريخ. اخذ بتاريخ 30-10-2013: http://www.alkoon.alnomrosi.net/spacemission/SpaceMissionMars.html • مجلة العلوم- مترجمة عن مجلة سانتيفيك امريكان 2007. اخذ بتاريخ 1-11-2013: http://www.oloommagazine.com/articles/ArticleDetails.aspx?ID=1406

27. תודות על הנחייתנו, עזרתינו ותמיכתנו ל: • המנחה שלנו: חוסאם סעדי • מנהל בה"ס: עבדאללה ח'טיב • מחנך הכיתה: לביב עליאן • מורה מדעי מחשב: עדנאןעטאללה. • המשפחות שלנו, וקרובי המשפחה. • חברנו תלמידי הכיתה. • לכל מי שתמך בנו.