שברים לא פשוטים

התנגשויות בין לוויינים ועוד מאורעות מציפים את החלל במיליוני שברים. מי יפקח על הפסולת המקיפה את כדור הארץ?

ב-10 בפברואר 2009 התנגשו בחלל אירידיום 33 האמריקני, שהיה חלק ממערך לווייני תקשורת נמוכי מסלול, וקוסמוס 2251 הרוסי, לוויין בלתי פעיל. התנגשות זו בין שני לוויינים בחלל, שבה גם הושמד לוויין תקין, היתה הראשונה שתועדה מעולם.

ההתנגשות יצרה ענן עצום של שברי חלל (Space Debris), והעלתה למודעוּת הציבורית את הסכנות שבשברי החלל ובלוויינים ישנים שאינם נשלטים.

התחום המכונה מודעות למצב בחלל (Space Situational Awareness (SSA − הוא תחום עתיר טכנולוגיה, שמטרתו יצירת תמונת מצב ומודעות מדויקים ככל האפשר של הנעשה בחלל הקרוב לכדור הארץ. מדובר בלוויינים פעילים ומשומשים, חלקי טילים, שברים של כלי חלל ומערכות לחימה נגד לוויינים.

המודעות למצב בחלל היא תנאי להפעלת מערכות לווייניות ומשימות חלל מגוונות, ובהן גם משימות מאוישות, בחלל ההולך ומתמלא בעצמים מעשה ידי אדם. נושא המודעות למצב בחלל משיק גם לתחום המחקר של “מזג אוויר חללי” (Space weather) ובעיקר בפעילות השמשית והאינטראקציה שלה עם השדה המגנטי של כדור הארץ (אף שחשיבותו ללוויינים רבה, לא נעסוק בו הפעם).

השמדת הלוויין הסיני

בינואר 2007 עשתה סין ניסוי בנשק נגד לוויינים. היא שיגרה משטחה טיל המצויד בראש קרב נפיץ לעבר לוויין מטאורולוגי ישן ובלתי פעיל שלה, ששייט בגובה של כ-800 ק”מ מעל כדור הארץ. הטיל התביית על מטרתו, וכשהשיג אותה התפוצץ בקרבת לוויין המטרה.

תוצאת הניסוי היתה למאורע יצירת השברים החלליים החמור ביותר בהיסטוריה מאז שיגור ספוטניק 1 לחלל ב-1957. ההערכה היא כי עקב הניסוי הסיני נוצרו כמיליון שברי חלל, מהם אלפים המסכנים לוויינים וחלליות. יתר על כן, בגלל הגובה שבו נמצאים השברים יישאר חלק לא מבוטל מהם בחלל מעל 100 שנה.

שני מקרים אלה הם קצה הקרחון של מקרי התנגשויות קטנים יותר, פיצוץ אקראי של לוויינים ישנים, תקלות המשביתות אפשרות לשלוט בלוויינים וחריגה של לוויינים ממסלולם.

יש לזכור, כי קרוב ל-1,100 לוויינים פעילים מקיפים כיום את כדור הארץ, ולצדם למעלה מ-3,000 לוויינים לא פעילים, אלפי חלקי טילים, ומיליוני פיסות זעירות מעשה ידי אדם – אשר פגיעתן רעה – בשל המהירות המסלולית שבה הם נעים (כשמונה קילומטרים בשנייה).

מעקב אחר שברי חלל מכדור הארץ

תחום המודעות למצב בחלל הביא להצבת מתקני מעקב שפרוסים בפריסה גלובלית והם כוללים טלסקופים, מצלמות (הפועלות בתחום האור הנראה וכן בתחום התת-אדום), גלאי רדיו פסיביים ומערכי מכ”ם גדולים.

על פי פרסומים גלויים, מסוגלים מתקני המעקב השונים לגלות ולעקוב אחר אובייקטים מגודל מזערי של כעשרה סנטימטרים. משמעות הדבר היא שמיליוני שברים קטנים יותר אינם נתונים במעקב, והם עלולים לגרום נזק חמור.

פיקוד ההגנה האווירית של צפון אמריקה (המוכר בראשי התיבות שלו NORAD) ופיקוד החלל האמריקני מחזיקים קטלוג המעודכן תמידית של לוויינים פעילים, בלתי פעילים, חלקי טילים ופסולת חלל מסוגים שונים. קטלוג זה זמין גם ברשת, אם כי מידע מדויק ביותר מועבר על-ידי ארה”ב לבעלות בריתה על פי שיקול דעת.

מרכיב חשוב במעקב הקרקעי אחר לוויינים ושברי חלל הוא רשת המעקב המופעלת על ידי הפיקוד האסטרטגי של ארה”ב, צבא ארה”ב, חיל האוויר והצי האמריקנים במשולב. רשת זו נקראת Space Surveillance Network, וראשיתה בשנת 1957, אז היה האובייקט הראשון שזיהתה ושאחריו עקבה ראשון הלוויינים, ספוטניק 1 מברה”מ.

כיום עוקבת הרשת אחר 8,000 אובייקטים מסלוליים, רובם הגדול לוויינים בלתי פעילים. שלושה מתקני עקיבה המצוידים במצלמות וטלסקופים ממוקמים בניו-מקסיקו, בהוואי ובאי דייגו גרסיה שבאוקיינוס ההודי. הם מופעלים על-ידי חיל האוויר של ארה”ב.

לרשתות המעקב האמריקניות אחר לוויינים וגופים בחלל משימות רבות, ואלה הן: חיזוי של דעיכת מסלולי לוויינים והערכה מתי והיכן ייפלו לוויינים וחלקי טילים; הבחנה בין שברי חלל נופלים לטיל בליסטי, ומניעת התראות שווא של מערכות ההגנה האוויריות של ארה”ב (התראת שווא כזו עלולה להיות מסוכנת ביותר בהיותה גורם ראשוני בשרשרת פעילויות של כוננות לשיגור טילים בעלי ראש נפץ גרעיני).

משימות נוספות: מיפוי כלל העצמים הנעים במסלולים סביב כדור הארץ וחיזוי מסלולם לעתיד; הבחנה וזיהוי של לוויינים חדשים ששוגרו לחלל; ניהול קטלוג מתעדכן לאובייקטים השונים המקיפים את כדור הארץ; זיהוי המדינות שלהן שייכים גופים (לוויינים וחלקי טילים) העומדים ליפול על כדור הארץ; ויידוע סוכנות החלל האמריקנית על שברי חלל העלולים לסכן את מעבורת החלל, את תחנת החלל הבין-לאומית או את הלוויינים של הסוכנות.

פן מוצנע יותר של המערכת האמריקנית הוא השילוביות שלה במערכות שליטה ובקרה של הפיקודים השונים ובכלל הגופים המפעילים לוויינים (ובהם נאס”א, מינהל האוקיינוסים והאטמוספרה, וגופי מודיעין שונים) ויכולתה לתמוך ולסייע ביכולות לוחמת החלל של ארה”ב.

סיוע כזה כולל האפשרות לזהות לוויין עוין ולהעריך את הנזק שיגרום לו נשק נגד לוויינים וכן להעריך פגיעה של נשק חלל שיופעל אולי כנגד לוויינים אמריקניים או עמיתים.

מעקב אחר שברי חלל באמצעות לוויינים

בשנים האחרונות החלו בפיתוחם של לווייני מעקב אחרי לוויינים ושברים. לוויינים אלה יקיפו את כדור הארץ ויצפו אל עבר המסלולים הנמוכים – בגובה של מאות ק”מ, האזור הצפוף ביותר מבחינת לוויינים – ותחום הפעילות של חלליות מאוישות ושל תחנת החלל הבין-לאומית.

צוין גם שלוויינים אלה יוכלו לעקוב אחר המתרחש בחגורה הגאוסטציונרית, משכנם של לווייני התקשורת, בגובה 36,000 ק”מ מעל קו המשווה של כדור הארץ. מובן שהיכולת לעקוב אחר אובייקטים קטנים תהא טובה יותר במסלולים הנמוכים.

משרד ההגנה האמריקני בחר בחברת בואינג לאפיין ולפתח את הדור הראשון של לווייני מעקב לשם יצירת מודעוּת למצב בחלל. ההגדרה הרשמית של הצורך במערכת זו כמו שניסח משרד ההגנה היא “לשנות מהותית את תחום המודעות למצב בחלל על-ידי חיישנים גמישים ומסתגלים. יכולת זו היא מרכיב מפתח לפעילות החלל העתידית של ארה”ב”.

התכנון הוא שלוויין ראשון מסוג SBSS (Space Based Space Surveillance) יטוס לחלל ביולי 2010 ולוויין שני, בעל יכולות משופרות, יצטרף אליו בשנת 2015.

העתיד

ככל שיגבר קצב שיגור הלוויינים לחלל ומספר העצמים הבלתי פעילים ימשיך לעלות, תעלה ההסתברות להתנגשויות הרסניות בחלל. הערכות של מדעני נאס”א ממרכז החלל ג’ונסון אינן חיוביות, והם טוענים כי על מנת לשמר את המצב הקיים היום יש להוריד מהמסלול בחלל ארבעה לוויינים משומשים בשנה לפחות.

הטכנולוגיות של הורדת גופים מהמסלול טרם נבחנו, והעלויות של ניקוי החלל מפסולת מעשה ידי אדם כבדות מאוד. עד שיוחל בפינוי ובניקוי המסלולים הצפופים תגבר מאוד החשיבות של המודעות למצב בחלל ושל מנגנוני ההתראה למפעילי לוויינים הנובעים ממנה.