יום רביעי, 4 במאי 2016

תוכנית ג'מיני (גשושית) - זיהוי שיגורי הטיטן-ג'מיני



משגרי הטיטן ששימשו את תוכנית ג'מיני , כמו משגרי האטלס ששימשו את תוכנית מרקורי, הוזמנו עבור נאס"א דרך חיל האוויר האמריקאי, והיו למעשה טילים בליסטיים שעברו שיפוצים כך שיתאימו לשיגור חלליות.
 
למשגרי הטיטן 2 ששימשו את התוכנית הוקצו מספרי זיהוי מטעם חיל האוויר, שסומנו בארבעה מקומות על גב המשגר (בצדדים המנוגדים בשני השלבים הראשונים). צוותים מחיל האוויר האמריקאי הפעילו את אזור השיגור מס' 19 (LC-19) שבנמל החלל קייפ קנוורל, והכינו את כל משגרי הטיטן 2 לשיגור.
 
מספרי הזיהוי הצבאיים שהוקצו למשגרי הג'מיני-טיטן מצוינים בטבלה לעיל עבור כל משימה. 15 טילי טיטן 2 הוזמנו ב-1962 ולכן כל מספרי הזיהוי החלו בספרות "62-12XXX", אך רק ה-"12XXX" סומן על המשגר. ב-30 ביולי 1964 בוטלה הזמנתם של שלושת משגרי הטיטן האחרונים ולכן הם לא נבנו.
 
מיקום המספרים הסידוריים
 
GPN-2000-000612.jpg
 
12 השיגורים בתוכנית ג'מיני
 
Gemini Profiles.jpg

תוכנית ג'מיני (גשושית) - עלויות התוכנית



בינואר 1969 הציגה נאס"א בפני הקונגרס הערכה לעלויות תוכניות מרקורי, ג'מיני ואפולו. לפי הערכה זו, עלות תוכנית ג'מיני עמדה על 1.2834 מיליארד דולר, כמפורט להלן:‏
 

חללית: 797.4 מיליון $

משגרים: 409.8 מיליון $

תמיכה: 76.2 מיליון $
 
ב-2010 העריכו ב-The Space Review כי הוצאות התוכנית בין 1962 ל-1967 עומדים על כ-7.3 מיליארד $, בדולרים של 2010, כך שכל משימה עלתה 723 מיליון $ (בדולרים של 2010).

תוכנית ג'מיני (גשושית) - הצעות להרחבת התוכנית - ג'מיני מתקדם



מקדונל איירקראפט, הקבלנית המרכזית בבניית חלליות המרקורי והג'מיני, הייתה גם אחת המתמודדות לבניית חללית האפולו, אך הפסידה במכרז לחברת נורת' אמריקן אוויאיישן. לאחר בחירת נורת' אמריקן הציעה מקדונל להרחיב את תוכנית ג'מיני על ידי הצגת חללית ג'מיני מתקדמת שתוכל לשמש במשימות מאוישות אל הירח מהר יותר ובמחיר זול יותר מהאפולו, אך הצעות אלו נדחו על ידי נאס"א.
 
לג'מיני המתקדם הוצעו מספר שימושים, כולל צבאיים, מחקריים וטיסות אל הירח. על מנת להגיע לירח הייתה חללית הג'מיני עוגנת בחללית רובוטית דמוית אגנה עם מנועים עוצמתיים יותר (שלב הקנטאור הוצע), שהייתה מכניסה אותה למסלול TLI.
 
חלק מההצעות התבססו על חלליות הג'מיני כפי שהם, ללא אף שינוי, וחלקם הציגו שדרוגים לחללית הג'מיני, כגון מקום לאנשי צוות נוספים, יכולת עגינה בתחנת חלל, יכולת הגעה אל הירח ועוד. שדרוגים נוספים כללו הוספת כנפיים או כנף גלישה כך שהחללית תוכל לנחות אנכית על הקרקע (בדומה לתכנון המקורי של חללית הג'מיני),
 
תרשים המתאר חללית ג'מיני מעוגנת לשלב קנטאור לשימוש במשימות מוצעות אל הירח,
 

תוכנית ג'מיני (גשושית) - הצעות להרחבת התוכנית - ביג ג'מיני



הביג ג'מיני (Big Gemini - ג'מיני גדול) שכונה גם "ביג G" הייתה הצעה נוספת של מקדונל שהוצעה באוגוסט 1969. מטרת החללית הייתה להיות חללית רב-תכליתית למשימות מגוונות ביותר בחלל, כולל משימות שהושלמו לאחר מכן על ידי חלליות האפולו ומעבורות החלל.
 
המחקר בוצע על מנת להגדיר חללית לוגיסטית שתפותח מחללית הג'מיני, אשר תשמש לתחזוק תחנת חלל. הדרישות מן החללית היו יכולת נחיתה על הקרקע במקום מוגדר מראש ויכולת שימוש רב פעמית. שתי תצורות לחללית נבחנו: חללית בעלת מקום ל-9 אנשי צוות וחללית עם מקום ל-12 אנשי צוות.
 
כמו כן נבחנו שלושה משגרים לשיגור החללית: סטורן IB, טיטן 3M וסטורן INT-20.
 
התוכנית נזנחה לטובת פיתוח תוכנית מעבורות החלל.
 
תרשים של ה"ביג ג'מיני".

תוכנית ג'מיני (גשושית) - הצעות להרחבת התוכנית - יישומים צבאיים



חיל האוויר האמריקאי התעניין בחללית הג'מיני והחליט להשתמש בחלליות ג'מיני פרי פיתוחו כחלק מפרויקט MOL - תחנת חלל מסלולית מאוישת. במסגרת פיתוח התוכנית, שופצה חללית הג'מיני הבלתי מאוישת של משימת ג'מיני 2, והיא שוגרה על גבי משגר טיטן 3M ב-3 בנובמבר 1966. הייתה זו הפעם הראשונה שאותה חללית שוגרה לחלל פעם שנייה (אומנם מטוס ה-X-15 מס' 3 טס בחלל פעמיים ב-1963, אך טיסותיו היו תת-מסלוליות).
 
בחיל האוויר בחנו גם את האפשרות להשתמש בחללית הג'מיני במשימות צבאיות כגון תצפית והיפגשות בחלל עם לוויינים חשודים. פרויקט זה קיבל את השם "Blue Gemini" (ג'מיני כחול). מכיוון שבחיל האוויר לא אהבו את הרעיון שחלליות הג'מיני שלהם ינחתו בים ויאספו על ידי הצי, תוכנן לצייד את החלליות בכנפי דאיה כמו בתכנון המקורי של החללית.
 
בתחילה היו בנאס"א שברכו על שיתוף חיל האוויר בפרויקט, אך לבסוף הוחלט כי עדיף שנאס"א תפעיל את התוכנית לבדה. פרויקט "Blue Gemini" בוטל לבסוף ב-1963 על ידי מזכיר ההגנה של ארצות הברית רוברט מקנמארה שהחליט כי טיסות הג'מיני של נאס"א יוכלו לבצע ניסויים צבאיים חשובים. פרויקט MOL בוטל ב-1969 על ידי מזכיר ההגנה מלווין ליירד כשנקבע כי לווייני ריגול יכולים לבצע את אותם פעולות בצורה יעילה יותר ובעלות נמוכה יותר.
 
איור של חללית ג'מיני משודרגת (ג'מיני B) מחוברת לתחנת החלל MOL.

קאסיני (גשושית)



קאסיני היא גשושית שנשלחה על ידי נאס"א וסוכנות החלל האירופית לחקור את כוכב הלכת שבתאי וירחיו. שיגור הגשושית נעשה ב-15 באוקטובר 1997 מנמל החלל קייפ קנוורל, פלורידה. הגשושית נכנסה למסלול סביב שבתאי ב-1 ביולי 2004.
 
הגשושית קרויה על שמו של האסטרונום האיטלקי בן המאה השבע-עשרה ג'ובאני דומניקו קאסיני.

קאסיני (גשושית) - מסעה של קאסיני אל שבתאי



הגשושית שוגרה בכיוון הפוך ליעדה. במקום לשלוח אותה בכיוון הפוך מזה של השמש, כיוון בו נמצא מסלולו של שבתאי יחסית לכדור הארץ, היא שוגרה דווקא לכיוון השמש, לעבר כוכב הלכת נוגה, הקרוב לשמש יותר מאשר כדור הארץ. הגשושית התקרבה אל נוגה ועברה בסמוך אליו. זאת על מנת להאיץ את מהירות הגשושית, בטכניקה הקרויה מקלעת כבידתית.
 
בכבידה של נוגה נעשה שימוש פעמיים: ב-26 באפריל 1998 וב-24 ביוני 1999. לאחר מכן, ב-18 באוגוסט 1999, עברה קאסיני ליד כדור הארץ והסתייעה בכבידתו להאצת מהירותה. הבא בתור (והאחרון) להאיץ את הגשושית היה כוכב הלכת הענק צדק, הגדול והמאסיבי שבין כוכבי הלכת של מערכת השמש. הדבר התרחש ב-30 בדצמבר 2000.
 
בסיום מסעה, כאשר הגיעה לקרבת שבתאי ביולי 2004, הופעל מנועה העיקרי של קאסיני למשך תשעים ושבע דקות כדי להאט את תנועתה. פעולה זו גרמה לה להיכנס למסלול יציב סביב שבתאי, שבו הגשושית אמורה להישאר עד שנת 2017, אז אמורה הגשושית להתרסק על פני שבתאי.

קאסיני (גשושית) - מהלך המשימה



המשימה הראשית של קסיני נמשכה 4 שנים שהסתיימה בינואר 2008.
 
הארכת המשימה הראשונה, שנקראה cassini Equinox Mission הייתה לשנתיים נוספות והסתיימה בספטמבר 2010.
 
הארכת המשימה השנייה היא עד לספטמבר 2017. משימה זו נקראת Solstice Mission . הארכת משימה זו התחילה במהלך נקודת ההיפוך החורפית של החלק הצפוני (winter solstice) ועד לנקודת ההיפוך הקיצית (summer solstice).‏

קאסיני (גשושית) - ממצאים



הגשושית שלחה צילומים של התופעות להן גורם הירח פרומתאוס בטבעות שבתאי ובעיקר בטבעת האחרונה (F).
 
פרומתאוס הוא אחד הירחים הקטנים, בעל קוטר של 91 ק"מ. כל 14.7 שעות חוצה פרומתאוס את הטבעת F, מושך אחריו חלקיקי קרח ואבק ויוצר שובל בו אין חלקיקים. כל סיבוב נעשה במיקום מעט שונה מהקודם וכך נוצרים מספר שבלים.
 
הגשושית שלחה קריאות מגנטיות של שבתאי שתרמו להשערת טבעות ריאה.
 

ג'נסיס (גשושית)



ג'נסיס הייתה חללית לאיסוף דוגמאות של רוח השמש. שיגור החללית היה הניסיון הראשון לביצוע משימה מעין זו, ואף היה המשימה הראשונה בה הוטלה על חללית משימה מרוחקת יותר ממסלול הירח כשבסיומה היה עליה לחזור אל כדור הארץ לשם בחינת הנתונים. הגשושית נשלחה כחלק מתוכנית דיסקברי של נאס"א.
 
החללית שוגרה ב-8 באוגוסט 2001, והחלק ששב לכדור הארץ התרסק בעת הנחיתה על כדור הארץ ב-8 בספטמבר 2004 בשל כשל בפריסת מצנח העוגן שלו. ההתרסקות זיהמה מקצת מהדוגמיות, אך חלקן שרדו את ההתרסקות ללא פגע, וככל הנראה יהיה אפשרי להשיג את כל מטרות שיגור החללית.

ג'נסיס (גשושית) - מטרת המשימה



המטרה העיקרית של המשימה הייתה לאסוף דוגמיות של ניאון וארגון, כדי לקבוע את היחס המדויק של היסודות בשמש. ידיעת היחס המדויק תוכל לענות על כמה שאלות בנוגע לתהליכים של יצירת כוכבים, עננים מולקולריים, גלקסיות והיקום. בנוסף לכך, מכיוון שהשמש נוצרה מאותו ענן מולקולרי שממנו נוצר גם כדור הארץ, יוכל המחקר לשפוך אור גם על החומרים המדויקים הנצרכים לשם התפתחות חיים.
 
השגת החומר השמשי מורכב למדי. בעטרת השמש, הנקודה הקרובה ביותר אליה יכולה להגיע חללית, הטמפרטורה יכולה להגיע עד שלושה מיליון מעלות, והדבר מונע איסוף ישיר של חומרים מהאזור הזה. האפשרות היחידה להשיג חומרים מהשמש היא לאסוף אותם מרוח השמש.
 
ג'נסיס צוידה בכמה מערכים של לוחיות איסוף, כאשר בכל זמן נתון רק לוחית אחת חשופה לחלקיקי הקרינה שנדבקים אליה. כל אחד משלושת מערכי הלוחיות נועד לאיסוף סוג אחר של רוח שמש, כאשר זמן החשיפה נקבע על פי נתונים מוקדמים שהתקבלו מתצפיות מכדור הארץ.
 
כל מערך לוחיות הורכב מלוחיות משושות שונות העשויות מסיליקון, זהב, ספיר, יהלום וחומרים נוספים. בהרכב חומרים אחר, המהירות הגבוהה בה נעים חלקיקי רוח השמש יכולה הייתה להשמיד אותם בעת פגיעה בלוחיות, אך הלוחיות הורכבו מחומרים בעלי צפיפות נמוכה, שאיפשרו לחלקיקים להיטמע בהם תוך כדי האטת מהירותם. חלקיקי האטום למעשה "נדבקו" אל הלוחיות וניצלו מהרס, כשם שגולה עשויה להינצל משבירה אם תיפול על חמאה רכה ותחדור אליה.

ג'נסיס (גשושית) - המשימה וההתרסקות


החללית תוכננה ונבנתה על ידי חברת לוקהיד מרטין. לפי נתוני נאס"א, העלות הכוללת של המשימה הייתה 264 מיליוני דולרים. הג'נסיס שוגרה על משגר דלתא 2 מקייפ קנוורל, ב-8 באוגוסט 2001, בשעה 16:13:40 לפי הזמן האוניברסלי המתואם. היא נעה במסלול בין-כוכבי מורכב, עד שהגיעה לנקודת לגראנז' L2 בין כדור הארץ לשמש. בין ה-3 בדצמבר 2001 ל-1 באפריל 2004 נחשפו הלוחיות לאיסוף האטומים שנפלטו מהשמש. בסיום שלב איסוף החומרים, נארזו הדגימות בתוך כמוסת שימור מיוחדת, והחללית החלה לעשות את דרכה אל כדור הארץ. בהגיעה אל קרבת כדור הארץ, שיחררה החללית את הכמוסה, שמשקלה 190 ק"ג, לנחיתה על כדור הארץ, בעוד החללית עצמה ממשיכה במסלולה בחלל.
 
נחיתה רגילה על ידי מצנח לא התאימה למשימה זאת, עקב הרגישות הרבה של הדוגמיות. על פי המתוכנן, בגובה של 33 קילומטרים היה אמור להיפתח מצנח עוגן שיאט במקצת את מהירות הנפילה של הכמוסה. לאחר ארבע דקות, כאשר הכמוסה מגיעה לגובה של 6.7 קילומטרים, היה אמור להיפתח מצנח בצורת כנף מטוס שיאט עוד יותר את מהירות הנפילה. אז היה אמור להגיע מסוק עם וו תפיסה מיוחד באורך חמישה מטרים, להיתפס במצנח בעודו באוויר ולהנחית את הכמוסה בעדינות אל הקרקע. התמרון המורכב נועד להבטיח כי הדגימות הרגישות לא ייפגעו משינוי המהירות הגדול בעת נחיתה רגילה במהירות 16 קמ"ש.
 
הכמוסה נכנסה לאטמוספירה ב-8 בספטמבר 2004, כאשר שאר חלקי החללית הופנו לעבר השמש במסלול בלתי ניתן להחזרה. כתוצאה מתקלה במד התאוצה בכמוסה לא הופעל מצנח העוגן, ונפילת הכמוסה הואטה רק עקב התנגדות האוויר העצמית שלה. מטבע הדברים הפרוצדורה של לכידת הכמוסה באוויר לא יכלה לצאת אל הפועל. הכמוסה התרסקה אל הקרקע במהירות של 86 מטרים בשנייה (311 קמ"ש).
 
הכמוסה נשברה כתוצאה מהפגיעה, וגם כמה מהדוגמיות שהיו בתוכה נפרצו והזדהמו. למרות זאת, הנזק היה מועט יותר משהיה אפשר לצפות ממהירות נפילה כזאת, משום שהקרקע באותו אזור הייתה רכה ובוצית.
 
החללית עצמה שבה לנקודת לגראנז' L1 לאחר שחרור הכמוסה. משם תומרנה החללית למסלול סביב השמש בקרבת כדור הארץ, אותו היא יכולה לשנות בקלות במקרה שיוחלט על משימה נוספת אותה היא אמורה לבצע, ועד אז היא הועברה למצב של "שנת חורף", בו היא רק מדווחת על מיקומה ומצבה, ואת האנרגיה שלה היא מקבלת מהלוחות הסולאריים שמכוונים אוטומטית אל השמש.

ג'נסיס (גשושית) - בחינת התוצאות


הכמוסה ההרוסה הועברה לחדר מטוהר לצורך עריכת אנליזה, וחלקי הפירוטכניקה שלה נוטרלו. כבר בבדיקה ראשונית היה ברור כי כמה מהלוחיות נמחו כליל מעוצמת ההתרסקות, אבל אחרות נותרו במידה רבה ללא פגע. עפר מהמדבר חדר אל הכמוסה, אך נוזלים לא חדרו. מכיוון שחלקיקי השמש נטמעו בתוך התאים, ואילו חלקיקי העפר שזיהמו אותם לא חדרו אל תוך החומר, אלא רק זיהמו את פני השטח של התאים, היה קל יחסית להפריד בין החלקיקים ובין העפר המזהם.
 
צוות האנליזה קיווה שיהיה אפשר להציל נתונים מהכמוסה. יומיים לאחר התרסקות הודיע דובר מהמעבדה הלאומית לוס אלמוס, כי כמה מכלים פנימיים נותרו ללא פגע, ולמרות הזיהום הרציני יהיה אפשר להשלים את רוב, אם לא את כל המטרות של המשימה. כמה חודשים אחר כך הודיעה נאס"א כי כבר שלחה אחד מן התאים לביצוע אנליזה באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס.
 
כחצי שנה לאחר ההתרסקות, הודיעה נאס"א כי מדענים מטעמה הסירו את ארבע לוחיות האיסוף ממכשיר הנקרא "מרכז", לוחיות שנועדו לאסוף יוני חמצן על מנת למדוד את האיזוטופים של החמצן בשמש, מה שהוגדר מלכתחילה כמשימה החשובה ביותר של החללית.
 
שלוש שנים לאחר ההתרסקות פרסמו מדעני אוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס ממצאים על היחס בין האיזוטופים של הניאון לאיזוטופים של הארגון, מה שהוכיח את שלמותם של התאים. האיזוטופים של הניאון והארגון היו בדוגמיות משלושת הסוגים של רוח השמש (המהירה, האיטית ופליטת מסת העטרה), וניתן היה לבודד ולמדוד את כל שלושת הסוגים. נתונים אלו סייעו לפסול כמה תאוריות לגבי היווצרות כוכבים, והם התאימו לנתונים מוקדמים שנמדדו בארגון שהובא מהירח.
 
בשנת 2008 הוכרז כי נמצא ששיעור חמצן-16 על פני השמש גדול משיעורו על פני כדור הארץ. הדבר רומז כי אירוע כלשהו רוקן את החמצן מהדיסקה הפרוטופלנטרית של השמש לפני שהצטברו החלקיקים מהם נוצר כדור הארץ.
 
למרבה האירוניה, החומר אותו היה קל ביותר לסלק מהדוגמיות היה העפר שזיהם את התאים. קושי רב יותר היה בסילוק חומרי סיכה וחומרים ממבנה החללית עצמה.

ג'נסיס (גשושית) - ועדת החקירה



נאס"א הקימה ועדה בת 16 חברים לחקירת נסיבות ההתרסקות. הוועדה הורכבה ממומחים לפירוטכניקה, אוויוניקה ומומחים שונים נוספים. יומיים לאחר ההתרסקות החלה הוועדה את עבודתה, וקבעה מיד שלרכיבים מתוצרת מרכז החלל על שם ג'ונסון לא יכול להיות קשר להתרסקות. הקביעה הותירה את חברת לוקהיד מרטין ואת המעבדה להנעה סילונית כאשמות האפשריות היחידות בהתרסקות, ושתי החברות הגישו את כל הנתונים שבידיהם לוועדה.
 
הכמוסה, ללא החומרים המדעיים שחולצו ממנה, נשלחה לחברת לוקהיד מרטין לבחינה.
 
חודש לאחר ההתרסקות פורסמה אינדיקציה ראשונית לגבי נסיבות ההתרסקות המשוערות. בכמוסה תוכנן מד תאוצה, אשר היה אמור להורות על הפעלתו של מצנח העוגן. בחיישן היה אמור להיווצר מגע כאשר הכמוסה הגיעה לתאוצה של 3 ג'י, ולשמור על המגע כאשר התאוצה גוברת, עד לתאוצה מתוכננת של 30 ג'י. כאשר התאוצה של הכמוסה שוב תפחת מתחת ל-3 ג'י, בעת התקרבותה לאטמוספירה, היה אמור להינתק המגע ולהפעיל בכך את מצנח העוגן. בפועל, מכיוון שהחיישן הותקן בכיוון ההפוך, לא נוצר כלל המגע בשלב הראשוני ולכן לא הופעל מצנח העוגן.
 
המהנדסים של לוקהיד מרטין סמכו על ניסויים שערכו במסגרת ההכנות לשיגורה של החללית סטארדאסט, שכללה מנגנון דומה, ובדקו התאמות בין התכנון של סטארדאסט לתכנון של ג'נסיס, בלא שינסו בפועל את המנגנון שהורכב בג'נסיס.
הכשל בג'נסיס היה דומה מאוד לכשל שהביא את אדוארד מרפי לנסח את חוקי מרפי המפורסמים: מד-תאוצה שהורכב הפוך.

מגלן (גשושית)



מגלן (באנגלית: Magellan) הייתה גשושית לחקר כוכב הלכת נוגה, ששוגרה על ידי נאס"א ב־4 במאי 1989 על גבי מעבורת החלל אטלנטיס במשימת STS-30 - ובכך הפכה לגשושית הראשונה לחקר מערכת השמש ששוגרה ממעבורת חלל, והראשונה להשתמש במערכת ה־IUS ששיגרה אותה מן המעבורת. מטרתה העיקרית של מגלן הייתה למפות את נוגה באמצעות מכ"ם. כמו כן בחנה מגלן את טכניקת הבלימה האטמוספירית (ההאטה באמצעות חיכוך עם אטמוספירת נוגה), זאת על מנת לעגל את מסלולה האליפטי. מגלן הייתה המשימה המוצלחת הרביעית של נאס"א לחקר נוגה, והביאה לסיומה של תקופה בת 11 שנים במהלכם לא שיגרה נאס"א אף משימה לחקר מערכת השמש (הקודמת הייתה פיוניר־ונוס ששוגרה ב־1978 גם כן לחקור את נוגה).
 
הגשושית נקראה על שמו של חוקר הארצות פרדיננד מגלן, שהיה הראשון לצאת להקיף את כדור הארץ בספינה ב־1519 (הוא לא סיים את המסע) והאירופאי הראשון ששט באוקיינוס השקט ונתן לו את שמו.

מגלן (גשושית) - היסטוריה



החל מסוף שנות ה־70 מדענים עודדו שיגור משימה שתמפה את פני נוגה באמצעות מכ"ם. מיפוי נוגה באמצעות מצלמה הוא בלתי־אפשרי, זאת בגלל מעטה העננים העבה המכסה אל כל פני הכוכב. בתחילה, תוכננה להיבנות גשושית שכונתה "מקפת נוגה למיפוי באמצעות מכ"ם" ("Venus Orbiter Imaging Radar"), אך משהובן כי החללית לא תעמוד בתקציבים, התוכנית בוטלה ב־1982. ב־1983 המליצה וועדת חקר מערכת השמש של נאס"א להמשיך את התוכנית אך עם חללית קטנה שתכלול רק רכיב מדעי מרכזי אחד - המכ"ם. ב־1985 ניתן לחללית השם "מגלן".
‏
מטרות המשימה היו:‏
 

מיפוי רחב־היקף של נוגה באמצעות מכ"ם, באיכות הפרדה של קילומטר אחד.

מיפוי טופוגרפי של נוגה ברזולוציה של 50 ק"מ במרחב האופקי ו־100 ק"מ במרחב האנכי.

מיפוי שדה הכבידה של נוגה ברזולוצייה של 700 ק"מ ובדיוק של 2 עד 3 ס"מ לשנייה בריבוע.

הבנת מבנהו הגאולוגי של כוכב הלכת, כולל צפיפותו והדינמיקה שלו.
 
הגשושית תוכננה ונבנתה על ידי מרטין מריאטה ויוז איירקראפט, והמשימה נוהלה עבור נאס"א על ידי המעבדה להנעה סילונית (JPL).

מגלן (גשושית) - מבנה החללית



על מנת לחסוך בעלויות הפיתוח, מגלן נבנתה מחלקיים שכבר פותחו בעבור משימות אחרות, כולל תוכנית וויאג'ר, גלילאו, יוליסס ומארינר 9. בסיס הגשושית, שנלקח מגשושיות הוויאג'ר, היה מצולע טבעתי בעל עשר פאות, אשר על כל אחת מהן הורכבה מערכת אחרת, כולל מחשב המשימה ומקלטי נתונים. קוטר הבסיס היה 4.6 מטרים וגובהו 6.4 מטרים. במרכז הטבעת מוקם מכל דלק כדורי שהכיל בשיגור 2,414 ק"ג דלק. משקל החללית עצמה היה 1,035 ק"ג, ועל כן משקל החללית בשיגור היה 3,499 ק"ג.
 
החללית יוצבה באמצעות שלושה גלגלי תגובה ו־24 מנועים שהונעו על ידי 132.5 ק"ג הידרזין שנשאה עימה הגשושית. מבין 24 המנועים 8 כוונו אחורה וסיפקו דחף של כ־445 ניוטון לתיקוני מסלול גדולים ולשליטה בחללית בעת הכניסה למסלול סביב נוגה. 4 מנועים נוספים מוקמו לאורך צידה של הגשושית וסיפקו כ־22 ניוטון דחף לשליטה בגלגול. 12 המנועים האחרונים היו הקטנים ביותר, וסיפקו כ־0.9 ניוטון לביצוע תיקוני גובה קלים וקיזוז פעולות גלגלי התגובה. לשם הכניסה למסלול צוידה הגשושית במאיץ מסוג סטאר 48 שהכיל 2,014 ק"ג דלק מוצק. מידע אודות מיקום וכיוון החללית התקבל מגירוסקופים וסורקי כוכבים שנשאה.
 
לתקשורת, נשאה מגלן אנטנת צלחת לטווח רחוק בקוטר 3.7 מטרים שנותרה מתוכנית וויאג'ר, ואנטנה לטווח בינוני שנותרה ממשימת מארינר 9. על האנטנה לטווח הרחוק הורכבה אנטנה לטווח קצר לביצוע מדידות שונות. בעודה מתקשרת עם רשת החלל העמוק יכלה הגשושית לקבל ולשדר מידע באותו זמן על תדרים שונים.
 
מגלן קיבלה אנרגיה חשמלית משני לוחות סולאריים, ברוחב 2.5 מטרים כל אחד, שהפיקו יחד 1,200 ואט בתחילת המשימה. עם התקדמות המשימה החלו הלוחות להפיק פחות ופחות אנרגיה בעקבות שינויי הטמפרטורה החדים שחוו. כשהייתה החללית נמצאת בצידה המואר של נוגה היו הלוחות הסולאריים מטעינים שתי סוללות נטענות ששימשו את החללית בעודה בצד החשוך של נוגה.
‏
מערכת המחשבים שנשאה מגלן, שפותחה מהמערכת ששימשה את הגשושית גלילאו, כללה שני מחשבי ATAC-16 לבקרת הגישה, וארבעה מיקרו־מעבדים מסוג RCA 1802 לבקרת מערכת הפיקוד והנתונים (CDS). מערכת ה־CDS יכלה לשמור מידע במשך 3 ימים ולשלוט על הגשושית אם היו צצות בעיות בזמן שאין קשר עם כדור הארץ. לשמירת המידע והפקודות נשאה הגשושית שני מקלטים דיגיטליים בעלי קיבולת של עד 225 מגה־בייט.
 
מגלן בעת הרכבתה. ניתן לראות את 4 חלקי הגשושית המרכזיים (מלמטה): יחידת ההנעה, בסיס החללית, יחידת הציוד ויחידת התקשורת.
 
 
יחידת ההנעה המרכזית (משמאל)
ויחידת הציוד המרכזית (מימין).
בין שתי יחידות אלו מוקם בסיס החללית.
 
 
אנטנות הגשושית

מגלן (גשושית) - מבנה החללית - המכ"ם



מכיוון שאטמוספירת נוגה עבה ואטומה במיוחד, לא ניתן למפות אותה באמצעי מיפוי אופטיים רגילים, ולכן הוחלט למפות את נוגה באמצעות מכ"ם.
 
רזולוצייה של מכ"ם רגיל תלויה בגודל האנטנה שלו, דבר המגביל חלליות מכיוון שישנם הגבלות עלות, שיגור ותמרון. לכן כדי להימנע מהצורך באנטנה גדולה, נעזרה מגלן בשיטת המפתח הסינתטי, בה אנטנה רגילה מדמה את פעילותה של אנטנה גדולה על ידי איסוף ואיחוד נתונים משידורים שונים לתמונה אחת, על ידי עיבוד נתונים מורכב שנעשה באמצעות מחשבים בכדור הארץ.
 
מערכת המכ"ם (RDRS) פעלה בשלושה מודים: מכ"ם מפתח סינתטי (SAR), מדידת גובה (ALT) ומד קרינה (RAD). המערכת סרקה את פני הקרקע של נוגה בעודה עוברת בין מוד למוד ובעודה מודדת את גאולוגיית, טופוגרפיית וטמפרטורת נוגה באמצעות האנטנות לטווח הרחוק והקצר.

במוד SAR שידרה האנטנה לטווח רחוק כמה אלפי דפקים של גלי מיקרו כל שנייה, בעודה מודדת את שינויי התדירות בפוגעם בקרקע.

במוד ALT שילבה המערכת פולסים של מוד ה־SAR יחד עם פעילות דומה של מד הגובה של החללית, ואספה מידע על גובה הקרקע של נוגה.

במוד RAD קלטה האנטנה לטווח רחוק פליטות רדיותרמיות מיקרוגליות מפני נוגה. מידע זה שימש לאפיון טמפרטורת כוכב הלכת.
 
המידע שאספה המערכת שודר לכדור הארץ שם הורכב למפות על ידי שימוש במחשבים מתקדמים.‏

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - השיגור והמסע



מגלן שוגרה ב־4 במאי 1989, 18:46:59 UTC, בתוך מעבורת החלל אטלנטיס ששוגרה למשימת STS-30 מ־39B־LC במרכז החלל קנדי שבפלורידה. לאחר שנכנסה המעבורת למסלול שוחררה הגשושית מתוך תא המטען שלה כשהיא מחוברת למאיץ IUS, וב־5 במאי, בשעה 01:06:00 UTC, הופעל המאיץ והכניס את הגשושית למסלול הליוצנטרי (סביב השמש), בו היא הקיפה את השמש 1.5 פעמים במהלך 15 חודשים, ולבסוף הגיעה אל נוגה ב־10 באוגוסט.
‏
במקור תוכנן שיגורה של מגלן ל־1988 למסע שהיה נמשך רק כשישה חודשים, אך בעקבות אסון מעבורת החלל צ'לנג'ר ב־1986 נדחו מספר משימות, כולל שיגורן של הגשושיות גלילאו ומגלן, עד לחזרת צי המעבורות לפעילות בספטמבר 1988. כמו כן תוכננה מגלן להתאמה על גבי מאיץ מסוג קנטאור המונע בדלק נוזלי שהיה מותאם למעבורת, אך לאחר אסון הצ'לנג'ר בוטל מאיץ זה והיה צורך להתאים את הגשושית למאיץ ה־IUS שהונע בדלק מוצק והיה עוצמתי פחות. תאריך השיגור שתוכנן לגשושית היה אוקטובר 1989.
‏
סיבוך נוסף שצץ היה הצורך בשיגור הגשושית גלילאו אל צדק, שבמשימתה נכלל ביצוע יעף על פני נוגה. גלילאו תוכננה לשיגור ב־1986, אך כאמור שיגורה נדחה, והופעלו לחצים לשגרה לפני סוף 1989. מכיוון שהיה חלון שיגור אל צדק באוקטובר, ומכיוון שנאס"א חששה מעומס היתר שהיה נובע משיגור שתי הגשושיות באותו חודש, הוקדם שיגורה של מגלן למאי, כך שמסלולה ארך שנה ושלושה חודשים.

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - כניסה למסלול



ב־1 באוגוסט 1990 הגיעה מגלן לקרבת נוגה והחלה בתמרון הכניסה למסלול סביבו, שמיקם אותה במסלול קוטבי אליפטי שהפריאפסיד היה בגובה של 295 ק"מ ובנטייה של כ־10° צפונה, והאפואפסיד היה בגובה של 7,762 ק"מ. במסלול זה השלימה מגלן הקפה מלאה של נוגה כל 3 שעות ו־9 דקות.
‏
בכל הקפה הייתה הגשושית אוספת מידע עם המכ"ם בעודה מתקרבת אל הפריאפסיד, והייתה משדרת אותו לכדור הארץ עם התרחקותה מהכוכב לקראת הגעתה לאפואפסיד. צורת פעילות זו דרשה פעילות אינטנסיבית ממערכת גלגלי התגובה של החללית שסובבו את הגשושית בכל פעם שעברה ממצב איסוף מידע (שנמשך 37 דקות) למצב שידור מידע (שנמשך שעתיים). משימתה המרכזית של הגשושית הייתה למפות לפחות 70% מפני נוגה באמצעות המכ"ם במהלך "יום נוגה" אחד, השווה ל־243 ימי ארץ. כדי למנוע איסוף יתר של מידע בקווי הרוחב הצפוניים והדרומיים, מיפתה מגלן לסירוגין "רצועה צפונית" (מ־90° צפון ל־54° דרום) ו"רצועה דרומית" (מ־76° צפון ל־68° דרום). כמו כן, מכיוון שבפריאפסיד הייתה הגשושית בנטייה של כ־10° צפונה, מיפוי הקוטב הדרומי של נוגה היה בלתי אפשרי.
 

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - שלב מיפוי ראשון



משך: 15 בספטמבר 1990 - 15 במאי 1991
מטרה: השלמת מטרות המשימה המרכזית.
 
משימתה המרכזית של מגלן החלה ב־15 בספטמבר 1990, ומטרתה הייתה להשיג מפה "במבט לשמאל" של כ־70% צפני נוגה ברזולוצייה מינימלית של ק"מ אחד לפיקסל. במהלך שלב המיפוי הראשון גובה הגשושית נע בין 2000 ק"מ מעל הקוטב הצפוני ל־290 ק"מ סמוך לפריאפסיד. עם סיום שלב המיפוי ב־15 במאי 1991, השלימה מגלן 1,792 הקפות סביב נוגה, ומיפתה כ־83.7% מפני הכוכב ברזולצייה של בין 101 ל־250 מטרים לפיקסל.
 

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - שלב מיפוי שני



משך: 15 במאי 1991 - 14 בינואר 1992
מטרה: מיפוי הקוטב הדרומי של נוגה וחלקים נוספים שלא מופו בשלב הראשון.
‏
שלב המיפוי השני החל מיד עם סיום שלב המיפוי הראשון, ומשימת הגשושית בשלב זה היה מיפוי האזורים שלא מופו בשלב המיפוי הראשון, כולל אזור נרחב בחצי הכדור הדרומי של נוגה. על מנת לבצע זאת היה צורך לכוון את מגלן מחדש ב־180°, כך שכעת המיפוי היה "במבט לימין". עם סיום שלב זה ב־14 בינואר 1992 מיפתה מגלן 54.5% מפני נוגה, אשר יחד עם האזורים שמופו בשלב הראשון, הרכיבו מפה שכיסתה 96% מפני נוגה.

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - שלב מיפוי שלישי



משך: 15 בינואר 1992 - 13 בספטמבר 1992
מטרה: מיפוי אזורים חסרים של נוגה באמצעות איסוף תצלומי סטריאו‏
 
שלב המיפוי השלשי החל מיד עם סיום שלב המיפוי השני, ומשימת הגשושית בשלב זה היה לאסוף תצלומי סטריאו של נוגה על מנת שניתן יהיה להרכיב מפה תלת־ממדית של נוגה ולהשלים את מפת נוגה משני השלבים הראשונים. עם סיום שלב זה ב־13 בספטמבר 1993 צולמו 21.3% של נוגה בסטריאו, שהשלימו את כיסוי מפת נוגה ל־98% מפני השטח.
 
הר הגעש Maat Mons בתלת־מימד.
 


הר הגעש Gula Mons בתלת־מימד



מפת נוגה שהורכבה מתצלומי הסטריאו שאספה מגלן בשלב המיפוי השלישי.

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - שלב מיפוי רביעי



משך: 14 בספטמבר 1992 - 23 במאי 1993
מטרה: מיפוי שדה הכבידה של נוגה.‏
 
עם סיום שלב המיפוי השלשי חדלה מגלן למפות את פני נוגה. במקום זאת, החל מאמצע ספטמבר 1992 שמרה מגלן על כיוונה כך שהאנטנה לטווח הרחוק שלה כוונה תמיד אל עבר כדור הארץ, ורשת החלל העמוק (DSN) של נאס"א החלה לאסוף מידע בלתי פוסק של טלמטריה. זרם שוטף זה איפשר ל־DSN לאסוף מידע אודות שדה הכבידה של נוגה על ידי ניטור מהירות הגשושית. באזורים בהם שדה הכבידה היה חזק יותר הגבירה החללית את מהירותה, ושינוי המהירות נמדד על ידי רישום האותות שהתקבלו מהגשושית בהתבסס על אפקט דופלר. עם סיום השלב ב־23 במאי 1993 השלימה מגלן 1,878 הקפות סביב נוגה. מידע שאבד בתחילת שלב זה אילץ את הארכתו ב־10 ימים נוספים.‏

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - שלב מיפוי חמישי



משך: 24 במאי 1993 - 29 באוגוסט 1993
מטרה: ביצוע תמרון בלימה אטמוספירית, כניסה למסלול מעגלי וביצוע מדידות כבידתיות.
‏
עם סיום שלב המיפוי הרביעי במאי 1993 שונה מסלולה של מגלן ממסלול אליפטי למסלול מעגלי על ידי טכניקה בשם בלימה אטמוספירית (האטה באמצעות חיכוך עם האטמוספירה) שטרם נוסתה עד אז. המסלול המעגלי אפשר ביצוע מדידות של שדה הכבידה ברזולוצייה גבוהה משמעותית מאשר בשלב הקודם. בין ה־3 באוגוסט ל־29 באוגוסט 1993 (תקופת המיפוי של השלב החמישי) השלימה מגלן 2,885 הקפות סביב נוגה, והשיגה מידע כבידתי ברזולוצייה גבוהה של 94% מנוגה.‏

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - בלימה אטמוספירית



משך: 24 במאי 1993 - 2 באוגוסט 1993
מטרה: עיגול מסלולה של מגלן.
‏
טכניקת הבלימה האטמוספירית הייתה טכניקת האטה שנדונה עוד קודם, אך מעולם לא נוסתה. בתכנונים המוקדמים לביצוע האטה באמצעות חיכוך עם האטמוספירה הוצע השימוש במגיני חום, אך אלו סיבכו וייקרו את החלליות המתוכננות. לכן הוחלט לנוסת גישה שונה לביצוע הבלימה האטמוספירית, זאת על ידי הכוונת מגלן לשכבותיה העליונות ביותר של אטמוספירת נוגה, שם היה חיכוך מועט שלא פגע בגשושית אך האט את מהירותה, כך שבתום חודשיים נכנסה מגלן למסלול כמעט מעגלי, כשגובה הפריאפסיד הועלה מ־180 ק"מ ל־540 ק"מ. טכניקת הבלימה האטמוספירית שימשה מאז גשושיות רבות שנשלחו לחקור כוכבי לכת שונים במערכת השמש, ובעיקר מאדים.‏

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - שלב מיפוי שישי



משך: 16 באפריל 1994- 14 בספטמבר 1994
מטרה: ביצוע מדידות כבידתיות וביצוע ניסויי רדיו.
‏
שלב המיפוי השישי והאחרון היה הרחבה לשני שלבי המיפוי שקדמו לו, וגם בו בוצעו מדידות כבידתיות ברזולוצייה גבוהה. לקראת סוף השלב בוצע ניסוי אחרון שכונה "ניסוי טחנת הרוח", שמטרתו היה לאסוף מידע אודות הרכב האטמוספירה העליונה של נוגה. בשלב זה השלימה מגלן 1,783 הקפות עד לסיומו ב־13 באוקטובר 1994, אז חדרה לאטמוספירת נוגה והתפרקה.

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - ניסוי טחנת הרוח



משך: 6 בספטמבר 1994 - 14 בספטמבר 1994
מטרה: איסוף מידע על ההרכב והדינמיקה של אטמוספירת נוגה.
‏
בספטמבר 1994 הונמך מסלולה של מגלן על מנת לבצע את "ניסוי טחנת הרוח". במהלך הניסוי הגשושית מוקמה כך שהלוחות הסולאריים שלה פרושים במאונך לנתיב מסלולה, כך שהם יוכלו לשמש כ"דוושות" תחת השפעת החיכוך עם המולקולות שבאטמוספירה העליונה של נוגה. כדי למנוע את הסתובבות הגשושית בעקבות החיכוך שנוצר, הופעלו מנועי החללית ושמרו עליה יציבה. בצורה זו נאסף מידע בסיסי על האינטרקציה של הגזים באטמוספירה עם משטחי הלוחות הסולאריים. מידע זה סייע להבנת כוחות החיכוך בשכבות העליונות של האטמוספירה, ועל ידי כך סייע בתכנון לוויינים חדשים לכדור הארץ ולהעלאת שיטות חדשות לביצוע בלימה אטמוספירית בגשושיות עתידיות לחקר מערכת השמש.‏

מגלן (גשושית) - פרופיל משימה - גילויים



חקירת המפות שיצרה מגלן סייעה ללמוד על השפעת התנגשויות, פעילות וולקנית וטקטונית בהיווצרות מבנה הקרקע של נוגה.

התגלה כי פני הקרקע של נוגה מכוסים בעיקר בחומרים וולקניים, וכי תכונות קרקע געשיות, כגון מישורי לבה רחבים, מישורים מכוסים בכיפות לבה, והרי געש גדולים, נפוצים מאוד על פני נוגה.

ישנם מעט מכתשי פגיעה על פני נוגה, דבר המעיד באופן כללי על "צעירותה" הגאולוגית של נוגה - פחות מ־800 מיליון שנה. מכתש קלאופטרה הוא מכתש פגיעה בקוטר 105 ק"מ שצולם בסריקת מכ"ם על ידי מגלן.

קיומן של תעלות לבה ארוכות יותר מ־6,000 ק"מ מעלה את ההשערה שהלבה מתפרצת מנוגה בצורה חזקה ודלילה מאוד וזורמת בדומה למים הזורמים בנהרות.

כיפות וולקניות דמויות פנקייקים מעלות את האפשרות לנוכחות לבה שנוצרה מאבולוצייה נרחבת של סלעי הקרום.

הסימנים האופייניים לטקטוניקת הלוחות - נדידת יבשות והיווצרות אגנים - אינם מצויים בנוגה. טקטוניקת כוכב הלכת נשלטת על ידי מערכת אזורי שבר גלובליים ומבנים כיפתיים רחבים ונמוכים הנוצרים מעליית ושקיעת מאגמה מן המעטפת.

אף על פי שלנוגה ישנה אטמוספירה צפופה, פני הקרקע לא מציגים סימנים לשחיקה על ידי רוח, אלא רק מעט תנודות אבק וחול על ידי רוחות קלות. זאת בניגוד למאדים, לו יש אטמוספירה דלילה מאוד אך ניתן לראות עדויות לשחיקה על ידי רוחות ותנודות גדולות של אבק וחול (סופות אבק וחול הן דבר תדיר במאדים).
 
מגלן יצרה את המפה הראשונה (ועד כה הטובה ביותר) של נוגה באמצעות מכ"ם, הקרובה ביותר לאיכותה של מפה המורכבת מתצלומים באור נראה.
 
משימות קודמות שחקרו את נוגה השיגו מפות מכ"ם באיכות נמוכה שהצביעו על מבנה של נוגה רק באופן כללי ביותר. מגלן לעומתם יצרה מפה ברזולוצייה כזו שאיפשרה לנתח מכתשים, גבעות, רכסים ומבנים גאולוגיים וטופוגרפיים נוספים, בצורה המשתווה למפות של כוכבי לכת אחרים, שהורכבו מתצלומים באור נראה. המפה שיצרה מגלן היא כיום המפה המדויקת והמפורטת ביותר של נוגה. הגשושית הרוסית ונרה D, המתוכננת לשיגור ב־2016, עשויה להשיג מפה מדויקת יותר.
 
הרי מקסוול - הפסגה הגבוהה ביותר בנוגה.
 


הרי געש ב־Fortuna region



רמות אפרודיטה - אזור מסולע על פני נוגה.



מכתש אדמס



הרי געש ב־Alpha Region



ערוץ לבה המתפתל מ־Fortuna Tessera ל־Sedna Planiti



מבנה וולקני יוצר דופן ב־Eistla region



מכתש איזבלה.

מגלן (גשושית) - סיום המשימה


 
ב־9 בספטמבר 1994 פורסם כי משימתה של מגלן עתידה להסתיים באמצע אוקטובר, זאת בעקבות ירידה בכמות האנרגיה שהפיקו הלוחות הסולאריים ומכיוון שהמשימה השלימה את כל מטרותיה בהצלחה. בסוף אוגוסט 1994 החל תהליך סיום המשימה עם ביצוע מספר תמרונים שהנמיכו את מסלולה של מגלן אל תוך שכבותיה העליונות של אטמוספירת נוגה, על מנת להתחיל את "ניסוי טחנת הרוח" ב־6 בספטמבר 1994. הניסוי נמשך שבועיים ועם סיומו בוצעו מספר תמרונים נוספים שהנמיכו את מסלולה של מגלן עוד יותר לקראת סיום המשימה.
‏
ב־11 באוקטובר 1994, בעת שמגלן נעה במהירות של כ־7 ק"מ לשנייה בוצע התמרון האחרון, שמיקם את החללית בגובה 139.7 ק"מ בפריאפסיד, עמוק בתוך האטמוספירה. בגובה זה נתקלה הגשושית בחיכוך עצום שחימם אותה לטמפרטורה של 126 מעלות צלזיוס.
‏
ב־13 באוקטובר 1994, בשעה 10:05:00 UTC אבד הקשר עם הגשושית כשנעלמה מאחורי נוגה. צוות המשימה המשיך לחכות לקבלת שדרים נוספים עד לשעה 18:00 UTC, אז הוכרז על סיום המשימה. אף על פי שבתחילה הוערך כי מגלן תישרף באטמוספירת נוגה לחלוטין, לאחר סיום המשימה הוערך כי מספר חלקים ממנה פגעו בנוגה בסביבות השעה 20:00 UTC.