הידען > אף בורג בלוויין דוכיפת 2 לא הוברג על ידי מבוגר, ואף שורת קוד לא נכתבה על ידי מבוגר

אף בורג בלוויין דוכיפת 2 לא הוברג על ידי מבוגר, ואף שורת קוד לא נכתבה על ידי מבוגר

כך אומרת שרון משאל, רכזת מגמת לוויינים וחלל במרכז המדעים הרצליה לקראת שיגור הלוויין בשבוע הבא. ילדים מהרצליה ביחד עם ילדים מאופקים, ירוחם, הפזורה הבדואית ועופרה פיתחו בקבוצות את רכיבי הלוויין, כתבו תוכנה, בדקו את הרכיבים ועוד

כמעט שלוש שנים לאחר שיגורו המוצלח של לוויין התלמידים דוכיפת 1 שפותח כולו על ידי תלמידי תיכון מהמרכז למדעים בהרצליה, ישוגר בשבוע הבא לוויין הדור השני – דוכיפת 2. הפעם הלוויין הוא חלק ממשימת QB50 של האיחוד האירופי, שנועדה לשגר 50 ננו לוויינים שכמעט כולם למעט דוכיפת 2 פותחו על ידי סטודנטים ומכוני מחקר שונים בעולם. הפרויקט הייחודי, המתנהל במרכז למדעים הרצליה, מתבצע בתמיכה של סוכנות החלל הישראלית, עיריית הרצליה ומפעל מבת חלל בתעשייה האווירית.

שרון משאל, מרכזת מגמת לוויינים וחלל במרכז המדעים הרצליה מספרת על ההשקעה של הילדים: “העבודה על דוכיפת 2 החלה כבר לפני שנתיים וחצי. התלמידים עבדו במרץ במיוחד בחודשי הקיץ לילות כימים. המעבדה כמעט לא נסגרה. הם השקיעו את כל מרצם בלוויין, ביצעו בדיקות שעות ארוכות, כתבו תוכנה, בדקו אותה, ערכו בדיקות תנאי סביבה בסיוע מתקנים של התעשייה האווירית, וביצעו ניסויי תקשורת מול לוויינים אמיתיים. הכל עבודה של ילדים. צוות המדריכים והמהנדסים, המגיעים מהתעשייה האווירית ומהאקדמיה הנחו והדריכו אותם … אבל בסוף אין אף שורת תכנה שמבוגרים כתבו, אף בדיקה – שלא נעשו בידי תלמידים”.

ירוחם – צוות התכנון המכאני
על הלוויין עובדות חמש קבוצות שפעלו בחסות מרכז המדעים, אבל התלמידים שהשתתפו בהם לומדים ביישובי פריפריה.
קבוצה של בנות דתיות מירוחם מרכז המדעים בירוחם, היו אחראיות על כל התכנון המכאני: המידות של הלוויין פיזור מסה, מיקום הרכיבים השונים בלוויין, בניית קופסה לבדיקות שחייבת להיות תואמת גם את מתקני הבדיקות של התעשייה האווירית. על התכנון המכאני התבססו צוותים אחרים כגון צוות התרמודינמיקה. הרבה לפני הגעת הלוויין הן כבר עבדו על התכנונים ואפילו מצאו טעויות במסמכים של היצרן וניהלו דו שיח עם מנהלת הפרויקט ועם היצרן. עבודה ברמה מאוד גבוהה

אולפנת עופרה – צוות בקרת ההכוון

“קבוצת בנות מאולפנת עופרה היו אחראיות על מערכת בקרת ההכוון של הלוויין”, מספרת משאל.

בשל משימתו המדעית של הלוויין נדרשת מערכת שתוכל לייצב ולתקן את ההכוון של הלוויין במסלול. זו מערכת מאוד מסובכת, מורכבת, ויקרה. קבוצת הבנות מאולפנת עופרה אחראיות על האלגוריתמיקה של המערכת ועל תפקודה התקין. הן גם יפעילו את המערכת בזמן אמת ויצטרכו לוודא שהתיקונים הדרושים אכן מתבצעים על ידי הלוויין בחלל”.

עאהד – במרכז בקרת המשימה
קבוצה ממגזר אחר לחלוטין היא של תלמידי בית הספר עאהד ביישוב חורה שבנגב – בית ספר למצוינות של הפזורה הבדואית בנגב.
קבוצה מעורבת של בנים ובנות הייתה אחראית על מרכז בקרת המשימה. התלמידים הם חלק מקבוצה מובילה בתחום מדעי המחשב והתוכנה והם היו אחראים על פיתוח תוכנה לפיענוח והצגת הנתונים שישדר הלוויין. לצורך התרגולים והסימולציה הם בדקו את המערכת שלהם על לוויינים אחרים כמו דוכיפת 1. הם הפכו את הממשק לאינטרנטי, כך שניתן להתחבר אליו מכל מקום בעולם ולראות נתונים גרפיים המציגים מידע בזמן אמת על מצב הלוויין, וכמובן אפשרות לחפש בבסיס הנתונים ולהציג את מצבו של הלוויין בכל זמן שהוא.

אופקים – בקרת סביבה

תלמידי קבוצת אופקים היו אחראים על בדיקות תנאי הסביבה של הלוויין. בעת שיגורו לחלל ובעת השהיה בחלל, הלוויין חשוף לתנאים קיצוניים של קרינה, טמפרטורה, רעש, רעידות ולכן יש לוודא שהלוויין עמיד לכל הגורמים הללו כדי שיוכל לשרוד את השיגור ולתפקד בחלל. היה צריך להתכונן לכל הבדיקות, וקבוצת אופקים ניהלה את התהליך מול התעשייה האווירית”

הרצליה: תקשורת, תוכנה, חשמל ומטען מדעי

תלמידים ממרכז המדעים בהרצליה היו אחראים לניהול הפרויקט ולתיאום בין הקבוצות השונות. תהליך בניית הלוויין נעשה בחדר הנקי בהרצליה, שאותו מתחזקים ומנהלים התלמידים.

“גם בהרצליה העבודה מתחלקת לצוותי עבודה מקצועיים:

צוות תקשורת – אחראי על המקטע הקרקעי ועל המקטע המוטס, תחנת קרקע לקליטת הלוויין וגם לקליטת לוויינים נוספים. חברי הצוות התאימו את דרישות המערכת של הלוויין לדרישות ובדקו את הפונקציונליות. הם גם אחראים על כך שאפשר לקלוט את הלוויין ולשדר אליו.

צוות תוכנה- אחראי על כתיבת התוכנה הלוויינית, תיאום בין תתי המערכות השונות בלוויין, לוגיקה ואלגוריתמיקה לניהול הלוויין: “התלמידים כתבו אלגוריתמים וניהלו את הלוגיקה של הלוויין, וידאו, נכונות המצבים על מנת לוודא שהלוויין יוכל לעבוד בצורה המיטבית בחלל”.

צוות חשמל – משאל הוסיפה, כי “התלמידים בצוות חשמל אחראים על תקצוב האנרגיה של הלוויין, כלומר לוודא שכל הרכיבים יוכלו לקבל את האנרגיה הדרושה לפעילותם, גם ביום וגם בלילה, לכתוב אלגוריתמים לניהול הלוויין שיבטיחו שהלוויין לא ישבוק חיים. אם אנחנו בלילה ואין מספיק חשמל, הם יפעילו רק את המערכות החיוניות לשרידות של הלוויין. כשהלוויין מואר באור השמש וקולט אנרגיה, אפשר לבצע תקשורת, מדידות, הורדת נתונים ועוד”.
צוות התרמודינמיקה- כלל גם תלמידים מהרצליה שאחראים על פיזור החום בלוויין, בחלל הסביבה מאוד קיצונית לוודא שצד אחד לא מתחמם מאוד והצד השני מתקרר מאוד כי אז הרכיבים לא יעבדו.”

גולת הכותרת של כל לוויין היא המטען הייעודי (מטעד). המשימה המדעית של הלוויין (ושל כל שאר חבריו ללהק) היא מדידת צפיפות הפלזמה בתרמוספירה, שכבה המתחילה מגובה 90 ק”מ ומגיעה לגובה 400 קילומטרים – שבה פועלים לוויינים רבים, לרבות תחנת החלל הבינלאומית.

בהיותו משוגר מתחנת החלל הבינלאומית, הלוויין יתחיל מגובה 400 קילומטרים וידעך לאט לגובה של 90 קילומטר. בשכבה זו אמנם האטמוספירה דלילה ביותר, אבל היא מכילה פלזמה – גז בעל מטען חשמלי, שמגיע בעיקר מרוח השמש. הפלזמה הזו גורמת לשיבושי תקשורת, בעיות בקליטת GPS ועוד, אך משום מה עדיין לא מופו האלקטרונים החופשיים הללו.

חברי צוות המשימה המדעית היו צריכים ללמוד לעומק את מכשירי המדידה – החיישנים על הלוויין, לשלב אותם גם מכאנית וגם פונקציונלית בלוויין. בהמשך תפקידם גם לקבל את הנתונים המדעיים יחד עם צוות התקשורת ולעבד אותם.

הצוות האחרון הוא צוות אינטגרציה האחראי על שילוב של כל תתי המערכות השונות ולוודא שהן מתקשרות אחת עם השנייה, גם מכאנית וגם חשמלית. תפקידם לוודא שאנחנו מצליחים להעביר פקודות ממערכת למערכת, לבדוק ולהרכיב את כל תתי המערכות לכדי לוויין שהוא מערכת אחת שלמה ומתפקדת.

לסיכום אומרת משאל: “ד”ר מאיר אריאל, מנהל המרכז למדעים, תמיד אומר כי הלוויין לא יודע שהתלמידים בונים אותו ולא עושה לנו הנחות בגלל שזה פרויקט חינוכי. בסופו של דבר אנחנו צריכים לעמוד בסטנדרט הכי גבוה של האיחוד האירופי. למרות שהלוויין הישראלי הוא היחיד שנבנה על ידי תלמידים – כל השאר נבנו על ידי מדענים וחוקרים, עדיין נדרשנו לעמוד בכל היעדים ובסטנדרטים הכי גבוהים של התעשייה”.

ממתינים לשיגור

“מתוך כל עשרות הקבוצות של האיחוד האירופי, דוכיפת 2 הוא הלוויין העשירי שהגיע לקו הסיום שלם, בדוק, עובד, מתפקד ומוכן לשיגור. קבוצות רבות לא הגיעו לשלב הזה ונפסלו בדרך.”

אחת הגאוות של המרכז היא העובדה שתלמידים ממגזרים שונים בחברה עבדו ביחד. “התלמידים משתפים פעולה ועובדים מאוד יפה זה עם זה. תלמידים שמגיעים מרקע ומתרבות שונים לחלוטין – בנות דתיות מאולפנות ביחד עם ילדים בדואים וילדי הרצליה שגם זו אוכלוסייה מגוונת. המדע מאחד”, אמרה משאל

עוד בנושא באתר הידען