היסטוריית
האסטרואידים
-עבודה באסטרונומיה-
המדענים החלו בניסיון לגלות את כוכב הלכת הנוסף, שצריך היה להיות במרחק 2.8 יחידות אסטרונומיות. הרעיון לחפש כוכב לכת נוסף במערכת השמש, לאחר אישושו של חוק המרחקים של טיטיוס בודה, עלה במפגש אסטרונומים גרמנים שהתקיים בעיר ליליאנתל. ששת המשתתפים הכירו בגודל המשימה והחליטו לשתף במלאכת החיפוש אסטרונומים נוספים מאירופה. רשימת 24 אסטרונומים שנהגו לצפות בקביעות בשמיים הותאמה ל-24 אזורים בכל השמיים בתחום מישור המילקה 2 ובטווח של עד כ-8 מעלות מעלות ממנו ומבצע החיפוש החל. לא עבר זמן רב, וביום הראשון של שנת 1801 גילה האיטלקי ג’יובני פיאצי, אסטרונום במצפה הכוכבים של פלרמו בסיציליה, כוכב חיוור שלא הופיע במפות של אותם הימים. בתצפיות בלילות הבאים התברר שהכוכב החדש זז על רקע שאר הכוכבים, אך מגבלות הציוד שעמד לרשותו של פיאצי מנעו ממנו לצפות בו יותר מאשר 2 דקות רצופות מידי יממה. פיאצי עקב אחרי הכוכב החדש עד 11 בפברואר, כאשר הקירבה בינו לבין השמש, כפי שרואים מכדור הארץ, הייתה קטנה מדי בגלל התנועה ההדדית של הגופים השונים. רק אז הוא חשף בפני שאר הקהילה האסטרונומית את תגליתו, בדבר כוכב לכת חדש או כוכב שביט- הוא לא יכול היה להבחין בין שתי האפשרויות. לאחר מכן חישב את מסלולו של הגוף ומצא התאמה למרחק מהשמש, שהיה גדול פי 2.7 יותר מזה של הארץ. נראה שכוכב הלכת הנוסף אותו חזה טיטיוס בודה אמנם נמצא. זמן קצר לאחר הגילוי של כוכב הלכת החדש, שזכה לשם קֶרֶס על-שם אלת הפוריות, חלה פיאצי והמעקב נפסק. אסטרונומים ברחבי אירופה החלו בחיפוש אחרי קרס כדי לחדש את המעקב. למרבה ההפתעה גילה הגרמני אולברס ב-28 למרץ 1802 כוכב לכת חדש נוסף, שזכה לשם פאלאס. מרחקו מהשמש, מסתבר, היה דומה לזה שנמדד עבור קרס. האסטרונומים היו נבוכים, הרי החוק של טיטיוס בודה ניבא כוכב לכת אחד במקום זה, והנה נמצאו שניים! בנוסף לכך, על-פי בהירותם של שני הגופים, התברר שהם קטנים מאוד יחסית לכוכבי הלכת האחרים. במהרה התברר שבאותה סביבה, במרחק כפליים ויותר ממרחק כדור הארץ מהשמש, נמצאים כוכבי לכת קטנים. נתגלו עוד ועוד, כך שלקראת סוף המאה ה-20 היגע מספרם של הגופים הללו למספר עשרות אלפים. בגלל ריבוי הגופים, וריכוזם במרחק של כ-2.5 יחידות אסטרונומיות, זכה האזור כולו לשם “חגורת האסטרואידים”.
התברר כי קיימות משפחות שונות של אסטרואידים. חגורת האסטרואידים הקלאסית מתחלקת ל-3 אזורים על-פי המרחק הממוצע מהשמש, ומתפרשת מ-2.1 יחידות אסטרונומיות עד 4.2 יחידות אסטרונומיות. רחוק יותר נמצא כוכב הלכת צדק, במרחק 5.2 יחידות אסטרונומיות, ועל מסלולו נמצאות שתי משפחות אסטרואידים המקדימים אותו ב-1/6 הקפה סביב השמש או עוקבים אחריו ב-1/6 הקפה. אלה מכונות “הטרויאנים” ו”היוונים”, על שמם של גיבורי טרויה האגדיים.
בחלק החיצוני של המערכת, מעבר למסלולו של צדק, יש משפחות נוספות של אסטרואידים. אלה שנמצאים פנימית למסלולו של נפטון הם מהסוג “קנטאור”, בעוד שאלה שחיצוניים לו מכונים “עצמי חגורת קויפר”, על-שם האסטרונום שחזה את קיום האזור המיוחד בשולי מערכת השמש. פלוטו עצמו, אף שיש המשייכים אותו לכוכבי הלכת, דומה יותר לגופי חגורת קויפר. בתצפיות מכדור הארץ לא ניתן לראות פרטים על פני אסטרואידים. רק לגבי בודדים, הגדולים ביניהם שנמצאים בחגורת האסטרואידים, יודעים פרטים כלשהם לגבי תוואי נוף גדולים על פני השטח. מידע זה הושג באמצעות טלסקופ החלל האבל. פרטים בסיסיים, כגון מאסה כללית של הגוף, ידועים רק לגבי מספר קטן של אסטרואידים, ובמיוחד אלה שלידם עברו חלליות. מידיעת המאסה והממדים הכללים ניתן לחשב את הצפיפות הממוצעת: זו דומה לצפיפות החלק החיצוני של כדור הארץ, כ-3 גרם לסמ”ק. עוצמת האור הנקלט מאסטרואידים רבים מגלה השתנות מחזורית. זו מוסברת כתוצאה מסיבוב האסטרואיד סביב עצמו בצירוף לצורה מוארכת. כאשר האסטרואיד מציג את חלקו הצר מול הטלסקופ, כמות האור המוחזרת ממנו נמוכה ולכן הוא נראה חיוור יותר מאשר במועד בו הממד הארוך פונה לעבר הטלסקופ. זמני הסיבוב העצמי של אסטרואידים נעים בין מספר שעות למספר יממות, אף שיש יוצאים מן הכלל, כמו האסטרואיד המכונה 1998 KY26, שגודלו כמגרש כדורגל, משלים סיבוב עצמי כל 10.7 דקות. סיבוב מהיר כזה מעיד על כך שהאסטרואיד, אפילו שהוא קטן, הוא כנראה גוש מוצק יחיד ולא אוסף שברים המוחזקים יחד רק על-ידי כוח הכבידה העצמית. הנתונים המפורטים ביותר על אודות אסטרואיד שודרו מן החללית שהקיפה את האסטרואיד “ארוס” במשך שנה שלמה ואף נחתה על פניו. החללית NEAR, שוגרה ב-17 בפברואר 1996 ולאחר מסע שנמשך כמעט שלוש שנים נכנסה למסלול סביב האסטרואיד ארוס. החללית צילמה את פני האסטרואיד במשך שנה אחת מגבהים שונים. בעזרת מכשירים שונים מופו פני האסטרואיד בדיוק שלא היה כדוגמתו. ב-12 בפברואר 2001 הצליחו מפעילי החללית להנחיתה על פני האסטרואיד, אף שלא יועדה לכך. הנתונים שנאספו במבצע זה הם המפורטים ביותר שקיימים לגבי אסטרואיד כלשהו.
ארוס הוא אחד האסטרואידים המתקרבים לארץ. זהו גוף קטן יחסית הדומה לגליל וממדיו 33 ק”מ אורך ו-13 ק”מ רוחב. ארוס מקיף את השמש במסלול שמתקרב מבחוץ למסלולה של הארץ ונדרשים לו 1.76 שנים להשלמת הקפה אחת. בנקודת המסלול הקיצונית ארוס מרוחק יותר מהשמש מאשר מאדים, אך בגלל ההטיה ההדדית של המסלולים, כ-10 מעלות, אין סכנה שארוס ומאדים יתנגשו בעתיד. מבין הממצאים שנאספו לגבי ארוס: הצפיפות הממוצעת ואיפיון פני השטח. לשניהם נודעת השפעה על של דרכים אפשריות להתגונן מפני אסטרואיד דומה שעלול לפגוע בנו בעתיד. הצפיפות הממוצעת של ארוס היא 2.7 גרם לסמ”ק. צפיפות ממוצעת זו דומה לזו של סלעים בקליפת כדור הארץ, אך היא שונה מאוד מצפיפות הקרח של שביט, למשל. עוד התברר כי פניו של ארוס מכוסים באבק, שנוטה להצטבר במקומות הנמוכים ביותר של האסטרואיד, כגון במכתשים הרבים שמכסים אותו. קשה להבין כיצד אירוע שיוצר מכתש כה גדול על גוף קטן יחסית מותיר את הגוף כיחידה אחת, סלע מוצק שלא נשבר לרסיסים. אחד ההסברים הוא שאירוע ריסוק האסטרואיד אמנם התרחש, ויותר מפעם אחת. במילים אחרות, ייתכן שארוס אינו אלא אוסף של שברים היוצרים את הגוף שאנו רואים רק בגלל כוח המשיכה ההדדי של חלקיו. אם השערות אלו נכונות לגבי חלק נכבד מהאסטרואידים, אזי התוכניות המוצעות של הפצצת אסטרואיד מאיים בנשק גרעיני עלולות לגרום נזק רב בגלל שהפיצוץ עלול לפזר את חלקי האסטרואיד ולהגדיל את אזור הפגיעה בכדור הארץ. למעשה, התוכניות שמציגים כיום הארגונים שעוסקים בהתגוננות מפני אסטרואידים הן משני סוגים: ראשית, הכרת אסטרואיד מסוכן כדי לעמוד על טבעו, האם הוא סדוק ואינו אלא אוסף שברים מקרי, או שהוא גוש סלע מוצק. במקרה הראשון, ואם נשאר מספיק זמן (עשרות שנים) עד למועד הפגיעה החזוי, הדרך היעילה למיגור הסכנה היא כנראה הדיפתו העדינה של הגוף, כך שמסלולו החדש ירחיקו מהארץ. הדיפה מסוג זה ניתן להשיג על-ידי שימוש בכוח הלחץ שבקרינת השמש באמצעות “צביעת” האסטרואיד ושינוי כושר החזרת האור מפניו. ניתן גם לשנות את מסלול האסטרואיד בעזרת מנוע רקטי. מדובר במנוע שמאיץ אטומים מיוננים בשדה חשמלי למהירויות גבוהות. מנועים יוניים כבר נוסו בהצלחה בחלל, אף שהיו אלה מנועים קטנים המתאימים לחלליות ולא לאסטרואידים. היתרון של המנועים היוניים הוא שהם מקבלים את אנרגיית ההאצה מקרינת השמש תוך שימוש בתאים פוטו-חשמליים ההופכים את הקרינה לאנרגיה חשמלית, ולכן פעולתם יכולה להימשך כל עוד נותר חומר הנעה. החומר המואץ בתוך המנוע יכול להיות מובא מכדור הארץ (כספית, למשל) או יכול להיות מופק על פני האסטרואיד עצמו (למשל, גרגרים זעירים של אבק). בשני המקרים יש להביא את המנוע מהארץ ולהתקינו על פני האסטרואיד, מעשה לא קל אם נשפוט לפי הסרט “ארמגדון”.
האסטרואידים
-עבודה באסטרונומיה-
תחילת הסיפור הוא באחד בינואר בשנת 1801.
התקופה של פריחת המדעים, המצאות וקידמה בראשית העידן הטכנולוגי של התרבות המודרנית. הפרק האפל של דיכוי החשיבה המדעית, שהכתיבה הכנסייה באירופה, תם והולך. חקר היקום, ובמיוחד הבנת התחום הקרוב של מערכת השמש, התקדם הרבה מאז הגה קופרניקוס את הסברו לגבי תנועת כוכבי הלכת.
השימוש שעשה ב-1609 גליליאו גליליי בטלסקופ שאך הומצא לצורך תצפיות אסטרונומיות איפשר גילוי כוכב לכת נוסף לאלה שנראים בעין גלויה- אורנוס. מדידת המרחק אליו הביאה לחיזוק חוק המקשר בין מרחקי כוכבי הלכת מהשמש למספרם הסידורי. החוק נקרא על שמם של יוהן טיטיוס, שהצביע עליו ב-1776, ושל יוהן אלרט בודה שניסח אותו בצורה מתמטית ב-1778. ניבוי
המדענים החלו בניסיון לגלות את כוכב הלכת הנוסף, שצריך היה להיות במרחק 2.8 יחידות אסטרונומיות. הרעיון לחפש כוכב לכת נוסף במערכת השמש, לאחר אישושו של חוק המרחקים של טיטיוס בודה, עלה במפגש אסטרונומים גרמנים שהתקיים בעיר ליליאנתל. ששת המשתתפים הכירו בגודל המשימה והחליטו לשתף במלאכת החיפוש אסטרונומים נוספים מאירופה. רשימת 24 אסטרונומים שנהגו לצפות בקביעות בשמיים הותאמה ל-24 אזורים בכל השמיים בתחום מישור המילקה 2 ובטווח של עד כ-8 מעלות מעלות ממנו ומבצע החיפוש החל. לא עבר זמן רב, וביום הראשון של שנת 1801 גילה האיטלקי ג’יובני פיאצי, אסטרונום במצפה הכוכבים של פלרמו בסיציליה, כוכב חיוור שלא הופיע במפות של אותם הימים. בתצפיות בלילות הבאים התברר שהכוכב החדש זז על רקע שאר הכוכבים, אך מגבלות הציוד שעמד לרשותו של פיאצי מנעו ממנו לצפות בו יותר מאשר 2 דקות רצופות מידי יממה. פיאצי עקב אחרי הכוכב החדש עד 11 בפברואר, כאשר הקירבה בינו לבין השמש, כפי שרואים מכדור הארץ, הייתה קטנה מדי בגלל התנועה ההדדית של הגופים השונים. רק אז הוא חשף בפני שאר הקהילה האסטרונומית את תגליתו, בדבר כוכב לכת חדש או כוכב שביט- הוא לא יכול היה להבחין בין שתי האפשרויות. לאחר מכן חישב את מסלולו של הגוף ומצא התאמה למרחק מהשמש, שהיה גדול פי 2.7 יותר מזה של הארץ. נראה שכוכב הלכת הנוסף אותו חזה טיטיוס בודה אמנם נמצא. זמן קצר לאחר הגילוי של כוכב הלכת החדש, שזכה לשם קֶרֶס על-שם אלת הפוריות, חלה פיאצי והמעקב נפסק. אסטרונומים ברחבי אירופה החלו בחיפוש אחרי קרס כדי לחדש את המעקב. למרבה ההפתעה גילה הגרמני אולברס ב-28 למרץ 1802 כוכב לכת חדש נוסף, שזכה לשם פאלאס. מרחקו מהשמש, מסתבר, היה דומה לזה שנמדד עבור קרס. האסטרונומים היו נבוכים, הרי החוק של טיטיוס בודה ניבא כוכב לכת אחד במקום זה, והנה נמצאו שניים! בנוסף לכך, על-פי בהירותם של שני הגופים, התברר שהם קטנים מאוד יחסית לכוכבי הלכת האחרים. במהרה התברר שבאותה סביבה, במרחק כפליים ויותר ממרחק כדור הארץ מהשמש, נמצאים כוכבי לכת קטנים. נתגלו עוד ועוד, כך שלקראת סוף המאה ה-20 היגע מספרם של הגופים הללו למספר עשרות אלפים. בגלל ריבוי הגופים, וריכוזם במרחק של כ-2.5 יחידות אסטרונומיות, זכה האזור כולו לשם “חגורת האסטרואידים”.
התברר כי קיימות משפחות שונות של אסטרואידים. חגורת האסטרואידים הקלאסית מתחלקת ל-3 אזורים על-פי המרחק הממוצע מהשמש, ומתפרשת מ-2.1 יחידות אסטרונומיות עד 4.2 יחידות אסטרונומיות. רחוק יותר נמצא כוכב הלכת צדק, במרחק 5.2 יחידות אסטרונומיות, ועל מסלולו נמצאות שתי משפחות אסטרואידים המקדימים אותו ב-1/6 הקפה סביב השמש או עוקבים אחריו ב-1/6 הקפה. אלה מכונות “הטרויאנים” ו”היוונים”, על שמם של גיבורי טרויה האגדיים.
בחלק החיצוני של המערכת, מעבר למסלולו של צדק, יש משפחות נוספות של אסטרואידים. אלה שנמצאים פנימית למסלולו של נפטון הם מהסוג “קנטאור”, בעוד שאלה שחיצוניים לו מכונים “עצמי חגורת קויפר”, על-שם האסטרונום שחזה את קיום האזור המיוחד בשולי מערכת השמש. פלוטו עצמו, אף שיש המשייכים אותו לכוכבי הלכת, דומה יותר לגופי חגורת קויפר. בתצפיות מכדור הארץ לא ניתן לראות פרטים על פני אסטרואידים. רק לגבי בודדים, הגדולים ביניהם שנמצאים בחגורת האסטרואידים, יודעים פרטים כלשהם לגבי תוואי נוף גדולים על פני השטח. מידע זה הושג באמצעות טלסקופ החלל האבל. פרטים בסיסיים, כגון מאסה כללית של הגוף, ידועים רק לגבי מספר קטן של אסטרואידים, ובמיוחד אלה שלידם עברו חלליות. מידיעת המאסה והממדים הכללים ניתן לחשב את הצפיפות הממוצעת: זו דומה לצפיפות החלק החיצוני של כדור הארץ, כ-3 גרם לסמ”ק. עוצמת האור הנקלט מאסטרואידים רבים מגלה השתנות מחזורית. זו מוסברת כתוצאה מסיבוב האסטרואיד סביב עצמו בצירוף לצורה מוארכת. כאשר האסטרואיד מציג את חלקו הצר מול הטלסקופ, כמות האור המוחזרת ממנו נמוכה ולכן הוא נראה חיוור יותר מאשר במועד בו הממד הארוך פונה לעבר הטלסקופ. זמני הסיבוב העצמי של אסטרואידים נעים בין מספר שעות למספר יממות, אף שיש יוצאים מן הכלל, כמו האסטרואיד המכונה 1998 KY26, שגודלו כמגרש כדורגל, משלים סיבוב עצמי כל 10.7 דקות. סיבוב מהיר כזה מעיד על כך שהאסטרואיד, אפילו שהוא קטן, הוא כנראה גוש מוצק יחיד ולא אוסף שברים המוחזקים יחד רק על-ידי כוח הכבידה העצמית. הנתונים המפורטים ביותר על אודות אסטרואיד שודרו מן החללית שהקיפה את האסטרואיד “ארוס” במשך שנה שלמה ואף נחתה על פניו. החללית NEAR, שוגרה ב-17 בפברואר 1996 ולאחר מסע שנמשך כמעט שלוש שנים נכנסה למסלול סביב האסטרואיד ארוס. החללית צילמה את פני האסטרואיד במשך שנה אחת מגבהים שונים. בעזרת מכשירים שונים מופו פני האסטרואיד בדיוק שלא היה כדוגמתו. ב-12 בפברואר 2001 הצליחו מפעילי החללית להנחיתה על פני האסטרואיד, אף שלא יועדה לכך. הנתונים שנאספו במבצע זה הם המפורטים ביותר שקיימים לגבי אסטרואיד כלשהו.
ארוס הוא אחד האסטרואידים המתקרבים לארץ. זהו גוף קטן יחסית הדומה לגליל וממדיו 33 ק”מ אורך ו-13 ק”מ רוחב. ארוס מקיף את השמש במסלול שמתקרב מבחוץ למסלולה של הארץ ונדרשים לו 1.76 שנים להשלמת הקפה אחת. בנקודת המסלול הקיצונית ארוס מרוחק יותר מהשמש מאשר מאדים, אך בגלל ההטיה ההדדית של המסלולים, כ-10 מעלות, אין סכנה שארוס ומאדים יתנגשו בעתיד. מבין הממצאים שנאספו לגבי ארוס: הצפיפות הממוצעת ואיפיון פני השטח. לשניהם נודעת השפעה על של דרכים אפשריות להתגונן מפני אסטרואיד דומה שעלול לפגוע בנו בעתיד. הצפיפות הממוצעת של ארוס היא 2.7 גרם לסמ”ק. צפיפות ממוצעת זו דומה לזו של סלעים בקליפת כדור הארץ, אך היא שונה מאוד מצפיפות הקרח של שביט, למשל. עוד התברר כי פניו של ארוס מכוסים באבק, שנוטה להצטבר במקומות הנמוכים ביותר של האסטרואיד, כגון במכתשים הרבים שמכסים אותו. קשה להבין כיצד אירוע שיוצר מכתש כה גדול על גוף קטן יחסית מותיר את הגוף כיחידה אחת, סלע מוצק שלא נשבר לרסיסים. אחד ההסברים הוא שאירוע ריסוק האסטרואיד אמנם התרחש, ויותר מפעם אחת. במילים אחרות, ייתכן שארוס אינו אלא אוסף של שברים היוצרים את הגוף שאנו רואים רק בגלל כוח המשיכה ההדדי של חלקיו. אם השערות אלו נכונות לגבי חלק נכבד מהאסטרואידים, אזי התוכניות המוצעות של הפצצת אסטרואיד מאיים בנשק גרעיני עלולות לגרום נזק רב בגלל שהפיצוץ עלול לפזר את חלקי האסטרואיד ולהגדיל את אזור הפגיעה בכדור הארץ. למעשה, התוכניות שמציגים כיום הארגונים שעוסקים בהתגוננות מפני אסטרואידים הן משני סוגים: ראשית, הכרת אסטרואיד מסוכן כדי לעמוד על טבעו, האם הוא סדוק ואינו אלא אוסף שברים מקרי, או שהוא גוש סלע מוצק. במקרה הראשון, ואם נשאר מספיק זמן (עשרות שנים) עד למועד הפגיעה החזוי, הדרך היעילה למיגור הסכנה היא כנראה הדיפתו העדינה של הגוף, כך שמסלולו החדש ירחיקו מהארץ. הדיפה מסוג זה ניתן להשיג על-ידי שימוש בכוח הלחץ שבקרינת השמש באמצעות “צביעת” האסטרואיד ושינוי כושר החזרת האור מפניו. ניתן גם לשנות את מסלול האסטרואיד בעזרת מנוע רקטי. מדובר במנוע שמאיץ אטומים מיוננים בשדה חשמלי למהירויות גבוהות. מנועים יוניים כבר נוסו בהצלחה בחלל, אף שהיו אלה מנועים קטנים המתאימים לחלליות ולא לאסטרואידים. היתרון של המנועים היוניים הוא שהם מקבלים את אנרגיית ההאצה מקרינת השמש תוך שימוש בתאים פוטו-חשמליים ההופכים את הקרינה לאנרגיה חשמלית, ולכן פעולתם יכולה להימשך כל עוד נותר חומר הנעה. החומר המואץ בתוך המנוע יכול להיות מובא מכדור הארץ (כספית, למשל) או יכול להיות מופק על פני האסטרואיד עצמו (למשל, גרגרים זעירים של אבק). בשני המקרים יש להביא את המנוע מהארץ ולהתקינו על פני האסטרואיד, מעשה לא קל אם נשפוט לפי הסרט “ארמגדון”.
