מכוונים גבוה: מהו שיגור אווירי?

שיגור לוויין מכלי טיס שנע בשחקים אינו מבצע פשוט, ויתרונותיו על שיגור קרקעי שנויים במחלוקת. טל ענבר סוקר את ההיסטוריה של השיגור האווירי ואת האתגר שהוא מציב לחקר החלל הישראלי

שיגור לוויין לחלל הוא אירוע דרמטי, יקר, ומעורבים בו אנשים רבים ומערכים טכנולוגיים מורכבים. לשיגור כזה יש היבטים החורגים מעצם שילוח לוויין לחלל. התמונות הדרמטיות של שיגורים מכּנֵי שיגור אפופי להבות ועשן מוכרות לכל קורא; אולם תחום השיגורים לחלל אינו מוגבל רק למשגרי לוויינים הניצבים על הקרקע.

תחום השיגור האווירי טומן בחובו יתרונות רבים לעתיד הלוויינות, ואולם ישנן גם דעות אחרות המגיעות מהתעשייה, מהאקדמיה ומתחום מדיניות החלל שמטילות ספק ביתרונות האלה. אז מהו בעצם שיגור אווירי?

שיגור אווירי מורכב ממשגר לוויינים (טיל) שאותו נושא לאוויר כלי טיס כלשהו. ייתכנו תצורות שונות ומגוונות של נשיאה – מתחת לגחון, מעל הגוף, מתחת לכנף או בתוך המטוס – אולם העיקרון זהה: נשיאת המשגר לגובה והטלתו, עם או בלי מצנחים.

משהתרחק המשגר מהמטוס הנושא, מופעל מנועו הרקטי. הרעיון הבסיסי של שיגור אווירי הוא חיסכון בשלב של המשגר, שכן הוא אינו מתחיל את דרכו מגובה הקרקע ובמהירות אפס, אלא במהירות הקרובה ל-1,000 קמ”ש ובגובה של עשרה ק”מ לפחות.

ההנחה היא שאפשר להשתמש בטילי שיגור קטנים יותר וזולים יותר אם יינשאו לאוויר. בנוסף לחיסכון אנרגטי – שכן המטוס הנושא משמש כשלב הראשון – יש גמישות רבה יותר בבחירת כיוון השיגור, תוך כדי שחרור ממערך שיגור קרקעי מורכב ונייח.

מהקל אל הכבד
בשיגור אווירי קל מדובר על משגר ייעודי קל, בר נשיאה, על מטוסי קרב (דוגמת F-15). משגר שכזה יכול להיות מפותח על בסיס טכנולוגיה קיימת (דוגמת “אנקור שחור/כחול”, מערכת דימוי טיל קרקע-קרקע שפותחה ברפאל).

משגר כזה יאפשר שיגור של מיקרו-לוויין אחד בלבד ממטוס או צבר של ננו-לוויינים. נוסף על כך ייתכן פיתוח של משגר חדש לחלוטין שאינו נסמך על טיל זה או אחר. בעולם קיימות הצעות שונות לשימוש במטוסי קרב לשיגור לוויינים, רובן עוסקות בשיגור לוויינים במשקלים נמוכים של עד 70 ק”ג.

לעומת השיגור הקל, בבסיס התפישה של שיגור אווירי כבד עומדת נשיאת משגר לוויינים מקובל ולא קטן בתוך מטוס תובלה גדול (דוגמת C-17, איליושין 76 וכיו”ב), הטלתו דרך פתח ההעמסה האחורי של המטוס ושיגורו מהאוויר. דוגמה למשגר כזה היא משגר הלוויינים הישראלי “שביט”.

המשגר יהיה צמוד בהתחלה למשטח מטען שייפול עמו מהמטוס, ומערך מצנחי ייצוב יסייע בהשגת הזווית המתאימה לשיגור. בעבר נבדקה בהצלחה האפשרות לשגר טיל בליסטי גדול ממטוס התובלה האמריקני גלקסי. כיום אין מניעה משיגור משגרי לוויינים גדולים ממטוסים, ולחלופה זו יש הצדקה טכנולוגית, כלכלית ומבצעית.

מבט לאחור
תפישות שונות עסקו בשיגור אווירי, מקצתן נֶהגו עוד בשנות השישים של המאה ה-20. כך, למשל, היתה הצעה לשגר לחלל את מטוס הניסוי האמריקני X-15 מגבו של מפציץ B-70. בברה”מ הוחל בתכנון מטוס החלל “ספיראל” על-ידי משרד התכנון “מיג”. מטוס חלל זה אמור היה לטוס לחלל על גבו של מטוס נושא גדול ממדים.

בשנות השבעים והשמונים נבחנו תוכניות רבות של שיגור מטוסי חלל ומעבורות חלל קטנות בבריטניה, גרמניה, יפן, ארה”ב ורוסיה. אף תוכנית לא הבשילה לכדי כלי מבצעי, בעיקר בשל שיקולי עלות ותועלת.

משגר הלוויינים האווירי המבצעי היחיד בעולם כיום הוא “פגאסוס”, המשוגר ממטוס לוקהיד טריסטאר. זהו משגר תלת שלבי מונע בדלק מוצק. למשגר כנף המספקת עילוי במהלך בעירת השלב הראשון. בעבר הבטיח יצרן המשגר הבטחות רבות ששיגור אווירי הוא זול, אולם המציאות מראה אחרת – פגאסוס אינו כלכלי והוא נתמך מסיבית על-ידי ממשלת ארה”ב.

החלליות הפרטיות ספייסשיפ 1 ו-2 משוגרות מהאוויר, ממטוס ייעודי הטס בגובה רב. בעתיד יש בכוונת מפתחי החללית להשתמש במטוס הנושא גם לשם שיגור לוויינים. כמו כן, נבחנות במקומות שונים האפשרויות לשימוש בכטב”ם (כלי טיס בלתי מאויש) לצורך שיגור לוויינים.

אתגרים
למרות עשרות שנות הבטחות ותכנונים נמצא בשימוש משגר אווירי יחיד, יקר, לא גמיש, מורכב ומסורבל. אחד הנימוקים של התומכים בשיגור אווירי הוא נטרול הצורך במערך הקרקעי המורכב. האמנם?

צריך להשתמש בטלמטריה (העברת נתונים מהטיל אל מרכז הבקרה), ולכן יש צורך במטוס בקרה נוסף על המטוס המשגר או בהפעלת מערך תקשורת לוויינית מורכב ביותר; צילום למעקב אחרי הפרדות השלבים צריך – ואין זה פשוט לצלם מהאוויר; ונוכחותו של קצין בטיחות שיוכל להשמיד את הטיל במקרה של תקלות היא חובה. שומה על הקצין להיות באוויר במטוס המשגר או במטוס אחר.

זאת ועוד, השילובים של הלוויין בטיל ושל הטיל עצמו והרכבתו במטוס הנושא מסובכים. למעשה, פרט לסוגיית הבטיחות הקרובה לאתר השיגור, שיגור אווירי אינו פשוט יותר משיגור קרקעי אלא מורכב יותר.

ישראל ושיגור אווירי
בגלל מיקומה של מדינת ישראל בסמוך למדינות אויב אין באפשרותה לשגר לוויינים לכיוון מזרח, כמקובל בעולם, ולפיכך טילי השיגור של ישראל משוגרים מערבה, נגד כיוון הסיבוב של כדור הארץ. בשל כך נגרם הפסד אנרגטי של עד כ-40 אחוז מיכולת ההרמה של הטיל.

אם אפשר היה לשגר מזרחה, היה אפשר כמעט להכפיל את משקלם של הלוויינים הישראליים בלי שינויים במשגר. לפיכך, חלופות שונות המאפשרות הינתקות ממרחב השיגור המוגבל של ישראל – דוגמת שיגור אווירי – קורצות לגורמים שונים בארץ זה שנים.

התפישה של מדעני רפאל, הדוגלת בשיגור לוויינים ממטוסי קרב, היא פריצת דרך חדשנית בתחום החלל. במרכזה עומד הרעיון שעל פיו שיגור מיקרו לוויינים ממטוסי קרב מאפשר את מזעור המשגרים ואת הוזלתם. ברפאל מאמינים שאפשר להעלות לחלל לוויינים קטנים במשקל המתקרב למאה ק”ג בלי קושי מיוחד.

התעשייה האווירית בחנה בעבר אפשרויות שונות של נשיאת משגר הלוויינים “שביט” מתחת למטוסי תובלה גדולים או בתוכם, וכמה מהמחקרים הוצגו לציבור בשנת 2009.

מפקד חיל האוויר לשעבר, אלוף במיל’ אליעזר שקדי, התבטא עוד ב-2007 בכנס החלל ע”ש אילן רמון בזכות התפישה של שיגור אווירי ומיקרו לוויינים. גם האלוף עידו נחושתן, המפקד הנוכחי של החיל, צידד בעניין זה בכנס שנערך השנה. עם זאת, תוכנית פיתוח של משגר כזה המלווה בלוויין מתאים טרם יצאה לדרך.

מבט לעתיד
בכנסים מקצועיים שונים מוצגים שוב ושוב תכנונים מגוונים למשגרי לוויינים אוויריים. ואולם עד כה אף אחד מהתכנונים הללו לא הפך למשגר מבצעי. נשאלת השאלה – מדוע? האם שיגור אווירי הוא בבחינת “פתרון שמחפש בעיה”? דומה שבחלק מהמקרים התשובה ככל הנראה חיובית.

נראה שהצורך המבצעי לשגר לוויינים על פי דרישה למסלול ייעודי ובהתראה קצרה ביותר אינו דחוף עד כדי כך. יתר על כן, כושר הנשיאה הנמוך של משגרי לוויינים קטנים הנישאים לאוויר באמצעות מטוסי קרב, מכתיב בניית לוויינים קטנים עם ביצועים נחותים יחסית.

בסיכומו של דבר, תפישת ה-Responsive Space הדוגלת בגישה מהירה יותר לחלל, בלוויינים מודולריים, בשיגורים לפי דרישה וכו’, מחייבת שימוש בשיגור אווירי – אולם זוהי רק אחת מכמה חלופות אפשריות, ובהן למשל אפשר להציב לוויינים במצב “רדום” ב”מסלול חניה/המתנה” בחלל ולהפעילם בעת הצורך.

טל ענבר הוא ראש המרכז לחקר החלל, מכון פישר למחקר אסטרטגי אוויר וחלל, ויו”ר אגודת החלל הישראלית.

קישור למקור התמונה