ד”ר גבי סרוסי – המדען הראשי בחברת אלאופ מספר על האתגרים העומדים בפני פיתוח מערכות צילום מהחלל. תמליל הרצאתו בכנס “ישראל בחלל – מבט לעתיד” שערכו אתר הידען ומרכז חמד”ע ב-15 בפברואר 2006
חברת אלאופ היא חברת האלקטרו אופטיקה הגדולה ביותר במדינת ישראל היום. אנחנו מייצרים את כל סוגי האלקטרו אופטיקה, בעיקר לשוק הצבאי. 95% מהמוצרים שלנו הם מוצרים בטחוניים, החל ממשקפות ראיית לילה קטנות או לייזר שהחייל מחזיק בלילה. וכלה במצלמות חלל. כל מה שהבונים של הלווינים והמשגרים עושים נועד רק כדי להביא את המצלמה שלנו לחלל וכתוצאה מכך גם להביא את המודיעין הנדרש.
אני אתרכז בתיאור לוויני צילום. בעצם כל הלווינים הללו המטרה שלהם היא להביא מודיעין חזותי (Imaging Intelligence – IMIN) בין הם לווינים צבאיים ובין אם הם אזרחיים, מטרתם היא אחת – להביא מודיעין. בתחום האזרחי אני רוצה להביא מודיעין לגבי גידולים מסוימים או איזורים הנגועים באיזשהו וירוס. או איזורים אחרים שהתרחש בהם אסון ואני רוצה להביא משם מודיעין וכמובן במקרים הצבאיים שהם די ברורים אני רוצה להביא מודיעין ממקומות שאני לא יכול להגיע אליהם.
אם אנחנו מסתכלים על כל סוגי המודיעין שקיימים היום – הראשון הוא המודיעין הותיק – מודיעין אנושי, המרגלים שמגיעים למקום שאנו מבקשים מהם והם מביאים משם מידע. המודיעין השני הוא מודיעין אותות (signal intelligene) – אני קולט תשדורות, בין אם זה מישהו שמדבר עם חברו בטלפון סלולארי או שאני קולט תקשורת של מכ”מים, וכתוצאה מזה מסיק אינפורמציה. יש אינפורמציה אקוסטית – שאני שומע דברים, מאזין, אני שם מיקרופונים בכל מיני מקומות. יש אינפורמציה שהיא תוצאה של קרינה אלקטרומגנטית. כל אלה תוצרים של מודיעין שיש לו רמה מסוימת של ודאות ורמה מסוימת של דיוק. הדיוק הכי גבוה מגיע אלינו בצורה של תמונה. כשיש לי תמונה אני יודע בדיוק מה קורה שם, כיצד זה נראה, היכן זה נמצא על כדור הארץ ולכן יש לי את מירב האינפורמציה.
המודיעין מגיע ממצלמות הממוקמות בכל מיני מקומות. למשל הר גבוה, אנחנו מציבים מצלמה על החרמון כדי להסתכל לתוך סוריה. אני יכול להציב מצלמה על בלון פורח או על גבי מטוס שטס בגובה רב ואני יכול להציב מצלמה על גבי לווין.
שלב אחד קדימה נקרא מאסינג – MESUREMENT INTELLIGENCE אני מבצע מדידות פיזיקליות בתמונה שאני יכול להפיק תובנות נוספות שלא יכולתי למצוא בתמונה עצמה. אני יכול להסתכל על תמונה ולחקור בכל פיקסל בתמונה מהו העומק הספקטרלי שלו וכתוצאה מזו לקבל אינפורמציה שלא היתה ידועה לי אך ורק מהתמונה הדו ממדית שצילמתי.
צילום אווירי – אני יכול להפיק אינפורמציה מזה שמטוס טס מעל הגבול בגובה 30 אלף רגל והוא מסתכל לעומק שטח האויב ומצלם תמונות בצורה אלכסונית. הצורה שבה נעשה התצ”א – על ידי זה שהמטוס טס, והוא סורק את השטח, הוא מטאטא אותו בכיוון צידי. כתוצאה מזה אני אוסף תצ”אות שבאופן אלקטרוני אני מחבר אותם ומקבל תמונה אחת ארוכה.
דוגמה, תצלום של תל אביב ממטוס שטס מעל קרית גת ומצלם את מרכז מדינת ישראל, רואים את הארובות של חדרה ואת איזור פלמח”ים. אני יכול עשות זום אין ולהכנס עוד יותר. אתם יכולים לראות את חוף ימה של תל אביב ממטוס שטס מעל קרית גת. המגבלה של התמונות הללו – שהטווח שלהם יחסית קצר. אני יכול להסתכל על מטרות שנמצאות עשרות קילומטרים מהגבול אבל מה קורה אם בונים כור באירן, איך אני מצלם אותו?
במקום לסכן מטוסים כדי להגיע לאירן, עדיף להשתמש בחלל. היתרון של החלל – יש אמנה בינלאומית שאין ריבונות בחלל. לכן בעצם אנחנו משתדלים להשתמש בפלטפורמות לוויניות כדי להביא מודיעין ממקומות רחוקים.
אנחנו מחלקים את הפרויקטים למספר חלקים – לוויני אופק עבור משרד הבטחון, לוויינים שפיתחנו למשימות מדעיות כמו לוויני UV לחלל העמוק, לווינים שנאחנו בונים למטרות אזרחיות מסחריות – לוויני הארוס ותוכניות עתידיות.
לגבי הלווינים הצבאיים – טסו לחלל כבר שני לוויני אופק – אופק 3 ואופק 5. אופק 6 שוגר ונפל לים ומאז אומרים שסוף סוף חיל הים קיבל גם הוא לווין. היום עובדים על התחליף של אופק 6 שישוגר אני מקווה, בקרוב.
לווינים למטרות מדעיות – מספר תוכניות. ונוס, תוכנית שהלווין מבוצע בתעשיה האווירית והלווין מבוצע באל אופ, תוכנית מאוד יוקרתית עבור סוכנות החלל קנס הצרפתית שישראל נוטלת בה חלק ברמה הגבוהה ביותר.; הלווין דוד – לווין מולטיספקטרלי, כלומר המצלם בכמה אורכי גל. לווין זה לא שוגר עדיין אבל חלק מהרכיבים יוצרו כבר; פרויקט די ישן שאמור להיות משוגר בקרוב נקרא טאווקס, טלסקופ שיסתכל לכיוון החלל החיצון בתחומי האולטרה-סגול בשלושה אורכי גל בתחום זה ואמור לחקור תופעות שקורות בחלל העמוק. הוא ישוגר על גבי לווין הודי. כל המצלמה הזו נראית על הלווין ההודי כטרמפיסטית. הלווין עצמו הוא לווין אמור לעשות דברים אחרים ואנחנו משתמשים בו בתור מינשא לשים את הטלסקופ הזה. מדובר בלווין גיאוסטציונרי שישהה בחלל שנים רבות. זה פרויקט שתוכנן על ידי אוניברסיטת תל אביב בהובלתו של פרופ' נוח ברוש.
תוכניות מסחריות – ישנה תוכנית ארוס, תוכנית שעשינו עבור קוריאה – צילום בכמה אורחי גל. מארוס אנחנו מוכרים את התמונות – למשל עירייה מסוימת רוצה לבדוק חריגות בניה, מזמינים צילום של האיזור, משווים לתמונה שצולמה שנה קודם ורואים מי בנה בלי אישור.
השיטה שבה עובדים הלווינים המסחריים – על פי תכנון מראש אני מצלם איזורים נבחרים כפי שהלקוח מזמין. אפשרות אחרת – לפעמים הלקוחות לא רוצים שנדע מה הוא מצלם ונותנים לו פיקוד על הלווין ואז הוא מצלם את מה שהוא רוצה. כמובן שמעל מדינת ישראל אנחנו לא נותנים שליטה לאף אחד. גם הגורמים שאנחנו עובדים איתם הם גורמים שיש לנו היתר ממשרד הבטחון למרות שהלווין הוא לווין אזרחי גם על זה יש פיקוח. לווין ארוס A מצלם ברזולוציה של 1.8 מטר ואילו ארוס –B יצלם ברוזולציה של 0.7 מטרים שלפני עשר שנים היתה רזולוציה לתחום הביטחוני. היום זו רזולוציה מתאימה לשוק האזרחי.
פרויקט נוסף הוא לווין מולטיספקטרלי עבור דרום קוריאה – תוכנית משותפת לנו ולמשרד המדע הקוריאני. הלווין הזה אמור להיות משוגר במאי הקרוב. הלווין מורכב באל-אופ ונבדק באינטגרציה עם כל מערכת השיגור שלו בקוריאה. דוגמאות לתמונות של הלווין ארוס, במקרה הזה – ארוס A רואים את בייג'ין – העיר האסורה וכיכר טיין אן מן. הנקודות השחורות בכיכר אלו אנשים. דוגמאות נוספות – קייפטאון, התמוטטות של הר געש בפפואה ניו גיניאה. איזור אבו – דאבי, המון איצטדיונים. וזו רזולוציה אזרחית.
תשתיות – המצלמות הללו הן מצלמות ברזולוציה מאוד גבוהה. אנחנו נמצאים במטולה ורואים את החלונות של מלון דן באילת. על מנת להגיע ליכולות הללו המצלמות עצמן הן מצלמות מיוחדות, שיש להם מפתח אופטי מאוד גדול על מנת לאסוף כמה שיותר אנרגיה ולקבל רזולוציה גבוהה. כתוצאה מזה אנחנו מטילים את כל האור שנקלט על ידי הטלסקופים הגדולים על הסנסורים. כמות האלמנטים בכל סנסור היא גבוהה וזה מה שמאפשר לנו את הרזולוציה הגבוהה.
בתוך אל אופ יש אולם ענקי שבתוכו מרכיבים את המצלמות. יש בהם תא וקום ענק שיכולים להכנס לאיו עשרות אנשים. כשצריך לבדוק את הלווין מוציאים את האוויר ובודקים את עמידות הלווין בתנאי חלל – ריק, הפרשי טמפרטורות וכו'. על מנת שלא יקרו תקלות בחל אנו עושים בדיקות מקדימות בתא המיוחד. בצורה כזו אנחנו מוודאים שכשהלווין יגיע לחלל אחרי כל רעידות השיגור הוא יוכל לעמוד בתנאי החלל ולבצע במשך שנים את מה שאנחנו מבקשים שיעשה.
דוגמה נוספת לתשתית – כדי להעלות לחלל משקל המחיר שווה למשקל בזהב. אנחנו מתכננים מראות ענקיות אבל מאוד קלות על מנת מצד אחד לאפשר את היעולת האופטית הגבוהה בלי משקל.
יש לי עשרת אלפי גלאים. תוך כדי תנועת הלווין אני מבצע חשיפה ואוגר, כל מטר חליפה של הלווין אני מצלם בוקטור הגלאים. הסריקה מתבצעת על ידי עצם תנועת הלווין עצמו. אני מקבל הרבה קווים ומחבר אותם ביחד. בצורה כזו אני אוסף תמונה ארוכה שהיא המסלול שהלווין מבצע תוך כדי התנועה שלו, במיקרו שניות.
העתיד הוא מערכות לווינים שיראו גם יום וגם לילה, הסיפור של ה-SAR עוד לא גמור, לכן הרעיון הוא ללכת על לווינים שמצלמים גם באור הנראה וגם באינפרה אדום, ובכלל ללכת על לווינים מולטיספקטרליים, כך נוכל לקבל עוד אינפורמציה. חישה היפר ספקטרלי – מסתכלים על כל פיקסל וגם בודקים את הנתון הספקטרלי שלו. לפיכך אנו יכולים לדעת גם מהי החתימה הספקטרלית של חומרים שנמצאים על הקרקע, כתוצאה מזה יש לנו אינפורמציה נוספת שלא רואים בתמונה הדו ממדית.
לדוגמה אני רוצה לזהות אזורים באוקיאנוס שיש בו ריכוז גבוה של פלנקטון, כדי לשלוח לשם את הדייגים כי הדגים יבואו לשם או לחפש מחצבים מסוימים. דוגמה לטיסות ניסוי שאנחנו מבצעים בארץ עם מצלמה היפר ספקטרלית. לדוגמה עשינו ניסוי מעל הכינרת – מיפינו את הכלורופיל במים אנחנו יודעים כמה מיליגרם למטר קוב יש בחלק המזרחי של הכינרת. ארובות תחנת הכוח באשדוד פולטות פחמן לאסטמוספירה ורואים את ריכוזי הפחמן על גגות הבתים. ברמת חובב- טסנו מעל רמת חובב, רואים את ענן הברום שנמצא מעל רמת חובב. אני מחפש את הברום, יודע מה החתימה שלו. בתמונה רגילה נראה כאילו האוויר נקי אבל כשמסתכלים עליו במצלמה היפר ספקטרלית רואים את כל הג'יפה.
שאלה מהקהל – למה התמונות מארוס הן בשחור לבן? תשובתו של ד”ר סרוסי: “אנחנו מעדיפים רזולוציה על פני צבע. בתמונה צבעונית כל פיקסל מורכב משלוש נקודות – אדום, כחול וירוק (RGB). אני מרוויח את הקטע של הצבע אבל ביזבזתי 3 פיקסלים של רזולוציה על כל פיקסל של צבע.
