מאדים הוא כוכב הלכת היחיד שככל הידוע לנו מאוכלס כולו על ידי רובוטים. מכל כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו, הוא היחיד שהנחתנו עליו רובוטים שעדיין מתקשרים איתנו. מסתבר, שגם רובוטים מסובך להנחית על מאדים, לא רק בני אדם. נסביר מהם האתגרים בנחיתה שכזו, ונתאר את המשימות שהצליחו, וגם את אלה שלא.

הסדרה הבדיונית החדשה של נטפליקס "Away" עוסקת במשלחת המאויישת הראשונה למאדים. במציאות, היום על מאדים יש רק שני רובוטים מתפקדים: קיוריוסיטי (Curiosity, סקרנות) ו אינסייט (InSight, תבונה), מה שהופך את מאדים לפלנטה היחידה שמאוכלסת אך ורק על ידי רובוטים. 

ב-30 ליולי השנה שלחה נאס"א שני רובוטים נוספים למאדים, שניהם יחד באותה קפסולה (כלי רכב בצורת קונוס שבו הם ארוזים). הם צפויים לנחות על הכוכב האדום ב-18 לפברואר 2021. המשימה הזו (Mars2020) כוללת רובוט נוסע ששמו פרסבירנס (Perseverance, התמדה) וגם הליקופטר קטן  - אינג'ניואיטי (ingenuity, כושר המצאה) שאמור לבצע את הטיסה הממונעת הראשונה על פלנטה שהיא לא כדור הארץ. אבל, לפני שאינג'יניואיטי ירחף ופרסיבירנס ינוע ברחבי מאדים - הם צריכים לנחות. אך לנחות על כוכב לכת זו לא משימה פשוטה.

בשביל לנחות בשלום על פלנטה כלשהי, כל מה שצריך לעשות הוא להוריד מהירות. כשגוף נופל מגובה רב, כח המשיכה של הפלנטה גורם להאצה ומהירות הגוף גדלה. צריך לקחת בחשבון שחלליות המגיעות לגוף פלנטרי אחר, מגיעות במהירות גבוהה בגלל הטיסה הבין-פלנטרית, וצריך להפעיל כח שיתנגד לכבידת הפלנטה וגם יאט את החלליות עד שאלו יגעו בקרקע במהירות נמוכה מספיק שלא תגרום להן נזק. קיימות שלוש דרכים להוריד מהירות: שימוש במצנח להאטה בעזרת חיכוך עם האטמוספירה, הפעלת מנוע רקטי ליצירת דחף נגד כיוון הנפילה, או שילוב של שני אלה.

יש למהנדסים הרבה סיבות לבחור שיטת נחיתה אחת על פני אחרת. בגדול, אם נוחתים על פלנטה או גוף בלי אטמוספירה, כמו הירח, האפשרות היחידה היא להאט רק על ידי מנוע רקטי (כך ניסתה לנחות בראשית). לפלנטה נוגה יש אטמוספירה דחוסה ולכן בנחיתה על נוגה מספיק להשתמש במצנח. גם למאדים יש אטמוספירה ואפשר להשתמש בה כדי להאט ולפתוח מצנח. אבל האטמוספירה במאדים דלילה מדי, והקפסולה עדיין תגיע במהירות גבוהה מדי. לכן על המאדים נדרש לשלב הפעלה של מצנח ומנוע רקטי.

האטמוספירה מאוד שימושית, ויכולה לעזור בהורדת המהירות. אבל היא יכולה גם להוות מכשול. כשגוף, נע בתוך אטמוספירה, האטמוספירה מפעילה עליו כח חיכוך (אפשר להרגיש את הכח הזה כשמוציאים יד מהחלון במכונית נוסעת), וכשגוף נע במהירות גבוהה באטמוספירה הוא מתחמם כי החיכוך יוצר חום. אם המהירות גבוהה מדי, הוא עלול להישרף. כדי להתגבר על החום אפשר להאט לפני הכניסה לאטמוספירה או להוסיף חומרים מבודדים לחללית, או לשלב בין שני אלה. התחתית של חלליות ומעבורות חלל מצופה באריחים מיוחדים שתפקידם לבודד את החללית. אילן רמון, האסטרונאוט הישראלי הראשון, נהרג בשנת 2003 במעבורת קולומביה בכניסה לאטמוספירה בגלל כשל באריחים האלה.

המשימה הנוכחית של נאס"א מבוססת על  הנחיתה המוצלחת  של הרובוט קיוריוסיטי (Curiosity, סקרנות), והיא הולכת להתבצע בשלושה שלבים עיקריים: כניסה לאטמוספירה, צניחה, ובלימה.
הרובוטים משוגרים למאדים בתוך קפסולה חסינה לחום. השלב הראשון בנחיתה הוא הכניסה לאטמוספירה. אחרי כניסה לאטמוספירה הקפסולה פותחת מצנח שמאט אותה.

בתהליך הנחיתה של אינסייט על המאדים, אחרי שלב המצנח, הוא הפעיל מנועים שבלמו את מהירותו עד לנגיעה בקרקע (ראו סרטון). אינסייט הוא נחתת. הוא לא צריך להתנייד על מאדים ולכן אין בעיה שהוא יהיה מצוייד במנועים רקטיים כבדים שיהיו חסרי שימוש אחרי שתסתיים הנחיתה - הוא הרי לא הולך לשום מקום. אבל עם רובוטים נוסעים הפתרון הזה לא אידאלי. התניידות עם המנועים הרקטיים תבזבז משאבים רבים.

לכן בנאס"א פיתחו שיטות נוספות לבלימה: הרובוט ספיריט (Spirit, רוח), היה מחובר לנחתת. המנועים הרקטיים היו על הנחתת וספיריט ניתק ממנה וצנח לקרקע בתוך פירמידה של כריות אוויר (ראו סרטון).

https://www.youtube.com/watch?v=6t3IARmIdOI&feature=youtu.be&t=182

קיוריוסיטי כבד מדי בשביל כריות אוויר ולכן השתמשו בעגורן מרחף - נחתת  בעלת ארבע מנועים רקטיים. העגורן ירד לאט לכיוון הקרקע, ותוך כדי שלשל כבל אליו היה מחובר קיוריוסיטי. כשקיוריוסיטי נגע בקרקע התנתק הכבל והעגורן התעופף לו (ראו סרטון).

הרבה דברים יכולים להשתבש בזמן הנחיתה. הדבר הראשון שיכול להשתבש הוא שהקפסולה תפספס את מאדים. זה קרה ביותר ממשימה אחת והרובוטים האלה לא הצליחו להיכנס לאטמוספירה ופשוט המשיכו בדרכם לחלל העמוק ואבדו [1]. 

הקפסולה עלולה להגיע מהר מדי למאדים ולהישרף באטמוספירה. יש החושבים שזה מה שקרה לנחתת של נאס"א (Mars Polar Lander) שהיתה אמורה לנחות בקוטב של מאדים ופשוט נעלמה מהראדר אחרי שנכנסה לאטמוספירה [2].

אחרי הכניסה לאטמוספירה, אם המצנח לא ייפתח הרובוט יתרסק. זה מה שקרה למרס2 הנחתת הרוסית [3]. גם שיפרלי, הרובוט האירופאי, סבל מתקלה במצנח שנפתח מוקדם מדי. בנוסף, המנוע הרקטי שלו עבד זמן קצר מדי בגלל תקלה בחיישנים [4]. 

בשעת פרסום המאמר, הקפסולה עם פרסיבירנס ואינג'יניואיטי תמשיך לעוף בחלל לכיוון מאדים. למרות שלנחות על מאדים זה מאוד מורכב, לנאס"א יש היום הרבה ניסיון מנחיתות מוצלחות קודמות והפקת לקחים מבעיות ומכשלים בעבר. כולנו מחזיקים אצבעות שלפרסבירנס ולאינג'יניואיטי אכן יהיה מזל והנחיתה תעבור בשלום.

מקורות וקריאה נוספת:
[1] רשימת משימות למאדים
[2] ראיון עם תומס יאנג, בעקבות הדו"ח על ההתרסקיות על מאדים
[3] ניתוח של נסיונות הנחיתה של הרוסים
[4] תקלה גרמה לשיפרלי להעריך לא נכון את הגובה