הנוף הכי ברור מהחלל

כשלוויין הצילום GeoEye-1 יחל לפעול, באביב הקרוב, יפיק המנגנון האופטי המתקדם תמונות מפורטות יותר מאלו של כל לוויין מסחרי. הלוויין יוכל לצלם עצמים קטנים כמו צלחת הבית (home plate) במגרש בייסבול ולהבהיר את הפרטים המטושטשים ב-Google Earth

מאת ביורן קרי

כך מצלם הלוויין תמונות מגובה של 680 קילומטרים:

1. משוגר למסלול – לוויין GeoEye-1, אשר שוקל שני טון, ישוגר לגובה של 680 קילומטרים על גבי הרקטה דלתה 2 מבסיס חיל האוויר וונדרברג סמוך ללומפוק שבקליפורניה. במשך חיי השירות המתוכננים של הלוויין – שבע שנים – ניתן יהיה לשנות את גובה ההקפה בטווח של כמאה קילומטרים, על מנת לשמור על תמונה אחידה של פני כדור הארץ: התנגדות האטמוספרה ולחץ כתוצאה מסופות שמש יגרמו ללוויין להתקרב בהדרגה לכדור הארץ.

2. מקבל פקודות – המפעילים של GeoEye יכולים לשלוח הוראות צילום – מה לצלם ומתי – מאחת מבין ארבע תחנות קרקע באלסקה, וירג’יניה, נורבגיה ואנטארקטיקה. למרות שהלוויין ישמש למטרות מסחריות, כל התקשורת תוצפן על פי תנאי הרישיון של המינהל הלאומי האמריקני לימים ואטמוספרה.

3. מאכן מיקום – GeoEye-1 הוא הלוויין הלא-צבאי הראשון שיעשה שימוש ביחידות GPS ברמה צבאית – מכשירים מדויקים במיוחד אשר מציינים את המיקום המדויק של הלוויין בשמים. שני מכשירים למעקב כוכבים מכיילים את המיקום והזווית של המצלמה על סמך קואורדינטות מוכרות של כוכבים. השילוב בין מערכות אלה מאפשר לאכן מיקום של עצם על פני הקרקע, בטווח של 2.70 מטרים – רמת דיוק גבוהה פי 1.5 מזו של לוויינים קודמים.

4. מכוון את המצלמה – לאחר שהלוויין נמצא מעל ליעד – גוש בניינים בעיר ניו יורק או רצועה של יער גשם, בגודל של מספר קילומטרים, בברזיל – מתחילים גלגלי ההפניה להסתובב ולכוון את הלוויין. לקראת הנקודה המדויקת מתחילים הגלגלים להסתובב לאחור כדי לעצור את הפניית הלוויין ולמקד את המצלמה ביעד.

5. בודק את התאורה – בתחנת הקרקע מחשבים את הזוויות של השמש והלוויין ביחס לכדור הארץ כדי לקבוע את משך החשיפה. מאחר והאבחנה של הלוויין – 40 סנטימטרים – תלויה מאוד בצורה המדויקת ובמרווחים של המנגנון האופטי, נתון המנגנון בשפופרת אטומה ונשמר בטמפרטורה של כ-22°C, על מנת למנוע חשיפה לשינויים הקיצוניים בטמפרטורה בחלל. הדלת נפתחת רק כאשר המצלמה מוכנה לצילום.

6. מצלם את התמונה – המצלמה סורקת את היעד מדי שתי שניות ב-20,000 רצועות של 37,500 פיקסלים על פיקסל בודד, על מנת להפיק תוך שתי דקות תמונה של 90 מיליארד פיקסלים (בשטח של למעלה מ-15,000 קמ”ר). יחידה לעיבוד נתונים דוחסת את קובצי התמונה ומאחסנת אותם בכונן פלאש בנפח של 1 טרה-בתים.

7. משדר אותה לקרקע – מדי יום יכול הלוויין לצלם שטח בגודל של טקסס. התמונות המוצפנות משודרות לתחנות הקרקע 40 פעמים ביממה, בגלי רדיו. לאחר ש- GeoEyeמרכיב את הרצועות לכדי תמונה מלאה, הן נשלחות ללקוחות, שעליהם נמנים Google Earth, ממשלות שאין להן (בכלל או כמעט) לווייני מעקב, וכן הסוכנות הלאומית האמריקנית לגיאוגרפיה מרחבית ומודיעין – הלקוחה העיקרית של GeoEye.

עדשת זום

בתמונת לוויין של דנבר אשר צולמה באבחנה רגילה, של מטר אחד [משמאל], בקושי ניתן להבחין במגרש הטניס – אך אפשר להבחין בבירור בצורת המגרש בתמונה של GeoEye-1 באבחנה של 40 סנטימטרים [מימין].

כיתובים מסביב לתרשים משמאל למעלה בכיוון השעון

• אנטנה לתקשורת נתונים – משדרת את התמונות לתחנות הקרקע
• מכשירים למעקב כוכבים – מחשבים את מיקום הלוויין על סמך קואורדינטות של כוכבים
• יחידות GPS
• קולטי שמש
• זיכרון פלאש לאחסון תמונות
• בידוד תרמי
• גלגלי הכוונה – מסייעים לכוון את הלוויין
• דלת – נפתחת לצורך צילום

אורך: 4.30 מטרים, משקל: 2 טון, גובה: 680 קילומטרים, הקפה: 98 דקות בין הקטבים, מהירות: 27,200 קמ”ש; כושר הפרדה: 40 סנטימטרים; עלות הפרויקט: 502 מיליון דולרים; אתר

איורים:קווין הנד ; תצלומים:GeoEye

הצצה למנגנון האופטי

קרני האור פוגעות במראה הראשית [A] שצורתה מזכירה כעך וגודלה כתשעים סנטימטרים, מוחזרות למראה המשנית [B] שגודלה כשלושים סנטימטרים, ומועברות דרך הפתח המרכזי למראה השלישית [C] אשר ממקדת את התמונה ומעבירה אותה למצלמה [D].

פורסם בגליון אפריל 2008 של כתב העת פופיולר סיינס.

לפרטים על מנוי היכרות במחיר מיוחד למגזין Popular science ישראל לקוראי הידען לחצו כאן