הלוויינים יפותחו באוניברסיטאות המחקר וב- 70 בתי ספר בשלוש השנים הקרובות. * לדברי ד”ר מאיר אריאל, מנהל מרכז המדעים הרצליה ומהוגי התוכנית, “ישראל 70” מתבססת על הצלחת הלוויין דוכיפת 1 ושיגורו הקרב של דוכיפת 2. הפרויקט עתיד לקדם את החינוך המדעי ואת המחקר באקדמיה ובתעשיית החלל ולתרום ליוקרתה המדעית והטכנולוגית של מדינת ישראל
הערה – 1/5/17 – עד כה כבר הביעו בתי ספר רבים התעניינות בפרויקט ונרכשו כבר לוויינים רבים, חלקם על ידי רשתות של בתי ספר.
הידיעה המקורית
הצורך בעידוד לימודי המדעים הביא להצעה ייחודית, לבנות ולשגר לחלל להק בן 70 לוויינים לציון שנת העצמאות ה-70 למדינת ישראל. הלוויינים יבנו על ידי 70 בתי ספר בעלי מגמות מדעיות, מגמות סייבר ומדעי החלל, ועל ידי אוניברסיטאות המחקר הישראליות ובסיוע התעשייה האווירית. גם משרד המדע, הטכנולוגיה והחלל בוחן תמיכה בפרויקט ויעודד יצירת קשרים בין מערכת החינוך לבין תעשיית החלל, האקדמיה, וצה”ל.
התכנית מתבססת על מורשת הידע ועל הניסיון הרב שנצבר בפיתוח הלוויינים הזעירים “דוכיפת 1″ ו”דוכיפת 2”, על היכולת לבצע מיזמים חינוכיים מורכבים (ומבוזרים) במרכז ובפריפריה, ועל יכולתם הגבוהה של ומהנדסי התעשייה האווירית ותעשיית החלל הישראלית להנחות ולהוביל את התלמידים. יוזמי התכנית, מנהל מרכז המדעים בהרצליה ד”ר מאיר אריאל ותא”ל (מיל.) הפרופסור חיים אשד, ממייסדי תכנית החלל הישראלית, בטוחים ביכולת צוות ההיגוי של התכנית להוציאה אל הפועל בלוח זמנים קצר יחסית וללא סיכונים משמעותיים.
לדברי ד”ר מאיר אריאל, להק הלוויינים יכסה בטיסת מבנה את פני כדור הארץ ויוכל לשהות ולתפקד בחלל במשך מספר שנים. להק הלוויינים יהיה בעל יכולת טעינת אלגוריתמים מן הקרקע וישמש כפלטפורמה לניסויים מדעיים ולפיתוח ובדיקת טכנולוגיות עתידניות. הלוויינים יישלטו ע”י תחנות שליטה קרקעיות שיוקמו בבתי ספר ובאוניברסיטאות ברחבי ישראל, אך בנוסף לכך גם ישוחחו זה עם זה ויפעלו כישות מורכבת אחת בעלת בינה לומדת ומתפתחת.
כמה תעלה התוכנית?
“עלות התכנית כולה מוערכת בכ- 25 מיליון דולר וכוללת ארבעה מרכיבים עיקריים: עלות חומרה ורכיבי לוויינים, עלות ציוד קרקע, עלות שיגור ועלות הדרכה ע”י מדענים ומהנדסים מומחים. הפרויקט ימשך כ- 36 חודשים ולא ידרוש תשתית הנדסית ייעודית בבתי הספר. תלמידים, סטודנטים וחוקרים יבנו את הלוויינים באחד משלושה מרכזים לפיתוח ואינטגרציית לוויינים שיוקמו בצפון הארץ, במרכזה ובדרומה. מקומות טבעיים למיקום מרכזים אלה הם הטכניון, מרכז המדעים הרצליה ואוניברסיטת בן גוריון. בשלושת המוסדות קיימת תשתית הנדסית בסיסית לפיתוח לוויינים זעירים.”
מי יהיו המורים שיוכלו להעביר פרויקט כל כך מורכב בבתי הספר התיכונים וכיצד יקבלו התלמידים את הידע הדרוש לבניית לוויין?
אריאל: “הפרויקט יתבסס בעיקרו על מורי המדעים במערכת החינוך (פיזיקה, סייבר ומדעי המחשב), על צוות המדריכים של מרכז המדעים הרצליה, ועל מהנדסים ומדענים מומחים בתחומי הדעת הרלבנטיים מן האקדמיה ומתעשיית החלל הישראלית.”
“הלמידה בבתי הספר תכלול מקצועות ליבה חלליים, אולם תהא בעיקרה פרויקטאלית ומוכוונת לבניית לוויין זעיר. עיקר התועלת המדעית והפדגוגית תושג מעצם ביצוע מו”פ מתקדם על כל שלביו על ידי תלמידים, ובהתאם יעסקו התלמידים במשימות אינהרנטיות לבניית לוויין: מחקר ופיתוח, אנליזה, סימולציה וחקר ביצועים, ביצוע מחקרים תומכים, או אף קבלת אחריות כוללת לפיתוח תת מערכת לוויינית.”
“בסיום הלימודים יגישו התלמידים עבודת גמר בהיקף של 5 יח”ל בפיזיקה מחקרית, או סייבר או מדעי ההנדסה (על פי תכנית “לוויינים ומדעי החלל” שנבנתה ע”י מרכז המדעים הרצליה בשיתוף חיל המודיעין ומפעל מבת-חלל של התעשייה האווירית, ואשר הושקה ע”י משרד החינוך לקראת שנה”ל תשע”ז).”
.
אילו סוגי לוווינים ניתן יהיה לשגר?
אריאל: “התשתית תבסס כמובן כמו בדוכיפת על לווייני קובייה-CubeSat (המכונים גם ננו לוויינים), שכידוע ניתן לתכננם כיחידה בודדת (בממדים של 10 על 10 על 10 ס”מ), בגודל כפול 2U (כלומר10 על 10 על 20 ס”מ), או משולש 3U (בממדים של 10 על 10 על 30 ס”מ) וכד’.”
הלוויינים הבסיסיים בלהק יכונו “פיון”, בגודל קוביה אחת, ויכילו מחשב מוטס, מערכת בקרת חשמל, מקלט ומשדר ופאנלים סולריים אך בד”כ ללא מיכשור מדעי נוסף או מערכות חלליות מורכבות. לווייני פיון ישמשו כממסרים ויוכלו לתקשר עם תחנות הקרקע ועם לוויינים אחרים בלהק. הסוג השני של לוויינים בלהק, המכונה “אביר”, יתבסס על לווייני 2U או 3U בהתאם לצורך, יהיה בעל יכולות טכנולוגיות מורכבות יותר ויכולת שליטה בלוויינים אחרים בלהק. לווייני “אביר” יצוידו במערכת בקרת הכוון וחלקם אף במערכת הנעה זעירה, ויוכלו לשאת גם ציוד מדעי נוסף.”
האם כל הלווינים יהיו מוכנים לשיגור עד מאי 2018?
“לא בהכרח. כדי להפחית את הסיכון נבנתה תכנית מודולרית שתתפרש על פני מספר שנים. כשל באחד הלוויינים לא מסכן את התכנית כולה, ניתן יהיה לשגר אחר במקומו לאחר ניתוח הכשל ושיפור התכן.”
אילו ניסויים ניתן יהיה לבצע באמצעות הלוויינים הללו?
אריאל: “המערכת תשמש כפלטפורמה טכנולוגית ופדגוגית חללית לתלמידי מדעים, לסטודנטים, למדענים ולמהנדסים, לביצוע ניסויים ולפיתוח טכנולוגיות עתידניות. ניתן לבחון טכנולוגיות חלל על סיפונם של לוויינים זעירים תוך חיסכון עצום בעלויות ביחס למערכות ניסוי המתבססות על שיגור לוויינים גדולים.”
“כבר כיום מתבצעות פריצות דרך משמעותיות במזעור מכשירים המשמשים למשימות חלל מרכזיות – מחשבים מוגני קרינה, משדרים ומקלטים, מגנטומטרים, ספקטרומטרים, ומצלמות צומצמו לגדלים התואמים ללוויין זעיר ולסטנדרט לווייני הקוביה.”
“בזכות המהפכה הסלולארית ניתן למזער חיישנים ולהציבם על ננו לוויין, כך לדוגמה במחלקה למדעי כדור הארץ באוניברסיטת תל אביב בוחנים היתכנות של שיגור להק לוויינים כדי לשפר את ניטור מזג האוויר ולמשל לחזות סופות הוריקן בזמן אמת.”
“מצלמות וגלאים בתחומי תדרים שיאפשרו לזהות מוקדי זיהום, לאתר חריגות תרמיות ולהעביר מידע קריטי על אסונות טבע כדוגמת התפרצות הרי געש ושריפות. מצלמות מולטי-ספטקראליות זעירות עשויות לשמש גם ביישומים פשוטים של חקלאות מדייקת (Precision Agriculture).”
“ישום נוסף ללהק לוויינים זעירים הינו בפיתוח רשת תקשורת אוטונומית ואוניברסלית שלא תהייה מושפעת מעומסים וכשלים של רשתות קרקעיות בעיתות חרום, ובניסוי מערכות ניווט גלובאליות זולות (המבוססות על לוויינים זעירים המצוידים בשעונים אטומיים). המערכת יכולה לשמש גם כפלטפורמה לפיתוח אלגוריתמים מהירים לעיבוד אותות בעלי סיבוכיות חישובית נמוכה, המותאמים ליכולת העיבוד המוגבלת של לוויין זעיר.”
ניסוי נוסף יכול להיות בתחום ההנעה החשמלית הזעירה. ב”מכון אשר לחקר החלל” בטכניון מפותח מנוע חשמלי זעיר שניתן יהיה בעתיד הקרוב להתקינו על גבי לוויין קובייה. מנוע שכזה יאפשר ביצוע ניסויים בשמירת מסלול בגובה נמוך, בקרת הכוון, ושינויי מסלול של פרטים בלהק מתוך כוונה להשיג כיסוי אופטימאלי של כדור הארץ בעלות נמוכה.”
לדברי הפרופ’ חיים אשד מיוזמי התכנית: “הלהק עשוי לשמש למטרת מחקר בפינוי פסולת חלל, נושא שנמצא כיום בסדר עדיפות גבוה בגופי החלל של ארה”ב והאיחוד האירופי ומושך תקציבים גבוהים בהתאם.”
מוסיף הפרופ’ אשד כי “גם המשגר הזעיר שעל פיתוחו עובדים בתעשיית החלל הישראלית (בשיתוף אוניברסיטת פאדובה שבאיטליה) ישתלב בעתיד בתכנית הניסויים של ישראל 70 ועשוי להרים למסלול בחלל חלק מן הלוויינים הזעירים בלהק.”
לסיכום אומר אריאל: “ככלל, בכל משימה הדורשת ביצוע מדידות מרובות במסלולים ובמיקומים שונים בחלל, יש יתרון ללהק לוויינים זעירים על פני לוויין בודד, משוכלל ויקר ככל שיהיה. יתרון מובנה נוסף שיש ללהק לוויינים הוא בעצם היתירות הגבוהה: איבוד מספר לוויינים מתוך להק גדול לא יבטל את המשימה וזאת בניגוד ללוויין בודד שכשל וחדל לפעול. ”
עוד בנושא באתר הידען:
4 תגובות
לא מאמין שלא חשבו על כל הכשלונות העתידיים . מאמין שהיתרונות גוברים על החסרונות . הנוסחה אומרת הטכנולוגיה מנצחחחחחחת ובגדול
היוזמה ברוכה בשורה התחתונה.
בגובה הפעולה שלהם עדיין יש די מולקולות אוויר כך שהם יהיו נתונים לחיכוך קטן עם האטמוספרה, מה שגורם להאטתם והנמכת מסלולם עד לשריפה בעת הכניסה לאטמוספרה.
חלק גדול מהלוינים יכולים בעצמם להפוך לפסולת חלל, בקנה מידה גדול, בגלל הפיזור שלהם.