דארפ”א בוחנת רעיונות לתיקון לוויני תקשורת בחלל

כאשר הלווינים במסלול גיאו סינכרוני מסיימים את תפקידם, הם מועברים למסלול גבוה יותר המשמש כ”בית קברות” ללוויני תקשורת. במסלול זה נמצאים מאות לווינים שיש להם רכיבים שניתן להשתמש בהם מחדש

פרוייקט “פיניקס” יאפשר שימוש מחודש ברכיבים של לוויני תקשורת ולווינים גיאוסטציונריים בכלל באמצעות לווייני שירות
במסלול הגיאו סינכרוני, הנמצא בגובה 36 אלף קילומטרים מעל קו המשווה נמצאים לווינים בשווי כולל של מעל 300 מיליארד דולרים. רבים מהלווינים הללו כבר אינם פעילים בשל סיום תפקודם בשל התיישנות או בשל תקלות כלשהן. אך עדיין רבים מהם מכילים רכיבים יקרים הניתנים לשימוש כגון אנטנה, שיכולים להחזיק מעמד זמן רב יותר מאשר חיי הלוויין. כך לפחות טוענים בדארפ”א DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) סוכנות ממשלתית של מחלקת ההגנה של ארצות הברית העוסקת בפיתוחים הטכנולוגיים של צבא ארצות הברית.

כאשר הלווינים במסלול גיאו סינכרוני מסיימים את תפקידם, הם מועברים למסלול גבוה יותר המשמש כ”בית קברות” ללוויני תקשורת. במסלול זה נמצאים מאות לווינים שיש להם רכיבים שניתן להשתמש בהם מחדש על פי הרצון, הידע והתמיכה של מפעיל הלווין. כיום, משרד ההגנה של ארה”ב למשל, מחליף את הלווינים במחיר גבוה. אחד הגורמים לעלות הגבוהה הוא מחיר השיגור, התלוי בעיקר במשקל ובנפח האנטנות. שימוש מחדש באנטנות קיימות מלווינים הנמצאים במסלול בית הקברות, יכול לאפשר חיסכון משמעותי בעלויות.
במסגרת תכנית “פיניקס” של DARPA (סוכנות המחקר הפדראלית), הסוכנות מבקשת לפתח טכנולוגיות לניתוק אנטנות ורכיבים חיוניים אחרים מלוויינים לא פעילים במסלול גיאו סטציונרי ולעשות בהם שימוש מחדש לבניית מערכות חלל בעלות נמוכה בהרבה. “אם תכנית זו תצליח, פסולת החלל תהפוך למשאב חלל” אומרת מנהלת דארפ”א, רג’ינה דוגאן.

קובעת כי תפיסה זו תדרוש התמחויות מגוונות בקרב קהילת החלל בארה”ב ובעולם. לדוגמה, היום מאפשרות מערכות אוטומטיות למנתחים לבצע ניתוחים מרחוק בחולים הנמצאים במרחק אלפי קילומטרים, ומערכות הדמיה מרחוק משמשות לצפיה ומעקב אחר המתרחש בקרקעית הים באיזורי קידוח ימיים בעומק של מאות ואלפי מטרים. סוג כזה של יכולות, אם יותאמו לפעולה בתנאי אפס כוח המשיכה, הריק והקרינה הקשה של החלל – יכולים לאפשר שימוש מחדש באנטנות מלווינים שסיימו את תפקידם.
“לווינים במסלול גיאו סטציונרי לא תוכננו לתיקונים או להרכבות בחלל, כך שזו לא רק פעולה פשוטה של סיבוב כמה ברגים ואומים” אומר דיוויד ברנהרט, מנהל תכנית “פיניקס” בדארפ”א. “הדבר דורש מערכות הדמיה מרחוק וטכנולוגיות רובוטיות, וכן כלים מיוחדים ללכידה, חיתוך והתאמת מערכות מורכבות, מכיוון שהמיפרקים הקיימים בדרך כלל מרותכים. אתגר נוסף יהיה פיתוח תהליכים תפעוליים מרוחקים כדי לאחוז שני חלקים ביחד כך שזרוע רובוטית שלישית תוכל לחבר אותם עם חלק שלישי כמו מהדק, וכל זאת במיקרו כבידה. עבור אדם המתפעל מערכת רובוטית כזו, המורכבות דומה לזו של הרכבה של מערכות לגו מורכבות בשלט רחוק, ובאותו זמן גם להסתכל בהן באמצעות טלסקופ”.
כדי להשתמש מחדש במשאבים בדרך אופטימלית, תפתח תכנית “פיניקס” מערכות אלקטרוניות ללווינים זעירים שיאפשרו בקרה מקומית ויוכלו לתקשר זה עם זה ועם לוויין האב המפותח במסגרת תכנית אחרת של דארפ”א System F6 http://www.darpa.mil/Our_Work/TTO/Programs/System_F6.aspx, ושביחד יפרקו וישתמשו מחדש באנטנות. “פיניקס” מחפשת במיוחד טכנולוגיות לפיתוח סוג חדש של ננו-לוויינים שניתן יהיה לשגר באורח כלכלי יותר לאיזור הגיאו סינכרוני כטרמפיסטים עם לוויינים מסחריים ואלו יתחברו באופן רובוטי לאנטנה של לווין לא מתפקד אך עדיין בעל יכולות תקשורת, כדי ליצור בסופו של דבר מערכת חלל חדשה. הננו-לווינים עשויים למנף את הטכנולוגיות, התשתיות, המוצרים והארכיטקטורה שפותחו במסגרת תכנית מערכות F6. יידרשו גם מערכות לאיחסון הלווינים הזעירים בעת מסעם הצמוד ללווין המסחרי.
לוויין גדול שיהווה תחנת שירות ללווינים (TENDER), מתוכנן לשיגור למסלול גיאו סינכרוני. לאחר שהננו-לווינים יגיעו למסלול, הם ישוחררו מהלווין שנשא אותם, יגיעו ללווין השירות, ויתחברו לרצועת הכלים של לווין השירות. לווין השירות יהיה מצויד בזרועות לכידה ובמערכות ראיה מרחוק כדי להסיר רכיבים וברגים מכיסוי הבטחון, ולפיכך יידרש פיתוחם של כלי חלל חדשים עבור התכנית.
הגורמים הקריטיים להצלחת תכנית “פיניקס” היא פעילות משותפת של הקהילות המעורבות בתחומי טכנולוגיה חיוניים אלו, והם:

• מיקרואלקטרוניקה וזכרונות עמידים לקרינה
• פלטפורמה אלחוטית מבוזרת לקישוריות ובקרה אד הוק
• מערכות בקרה אלקטרוניות תעשייתיות
• זרועות רובוטיות תעשייתיות וכן כלים וטכניקות לחיתוך מכאני
• מערכות רובוטיות וכלים לניתוחים מרחוק, וכן מערכות הדמיה
• מערכות הדמיה והפעלה מרחוק הפועלות מתחת למים, והמשמשות בקידוחים ימיים של נפט וגז
• יצור מערכות מיקרואלקטרוניות ומחשבים ומערכות לאיחסון נתונים בתחנת הקרקע
• מערכות לניהול בקרת החום של רכיבים ומערכות אלקטרוניים
• ייצור זול והמוני של רצועות מתכת ושאר החומרים המבניים
• ערך מוסף בייצור מגוון חומרים מבניים.

דארפ”א תארח כנס בן יומיים בחודש נובמבר 2011 אליו מוזמנים אנשי התעשיות הרלוונטיים.

ההודעה לעיתונות של דארפ”א