לאחר שבוע החלל הישראלי נחשפים פרטים חדשים על תכנית סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע לשגר לחלל טיסת מבנה של שלושה ננו-לוויינים שיתקשרו ביניהם במסגרת פרויקט ראשון מסוגו ופורץ דרך מבחינה מדעית שמבוצע על ידי חוקרי הטכניון.
הפרויקט, בשם "סמסון" בראשות פרופ' פיני גורפיל מהפקולטה להנדסת אוירונוטיקה וחלל ומכון אשר לחקר החלל בטכניון, ישגר בסוף 2015 בפעם הראשונה בעולם שלושה ננו-לוויינים שיטוסו יחד במבנה מבוקר, יתקשרו ביניהם וישהו בחלל יותר משנה. הפרויקט עבר באחרונה סקר מתקדם של מומחים שקבע כי הוא כשיר להתקדמות.
"עד כה לא הצליחו בעולם לתכנן שיגור כזה בשל המשקל הרב של לוויינים והבעיות הנובעות משיגור לוויינים במבנה אחיד ומשהייתם זמן ממושך בחלל" מסביר פרופ' גורפיל. החוקרים פתרו בעיה זו על ידי בנייה של שלושה ננו-לוויינים במשקל עד שמונה קילו כל אחד בסטנדרט CubeSat שאת חלקיו ירכיבו הסטודנטים, החוקרים והמהנדסים מהטכניון. הלוויינים יורכבו משש קוביות בגודל 10 X10X10 ס"מ כל אחת, כך שכל ננו-לוויין יהיה תיבה בגודל 20x30X10 ס"מ. על גבי הננו-לוויינים יורכבו מכשירי מדידה, אנטנות, מערכות מחשב, מערכות בקרה ומכשירי ניווט. התוכנה והאלגוריתמים שינהלו את הטיסה פותחו במעבדה למערכות חלל מבוזרות במכון אשר לחקר החלל בטכניון.
הלוויינים ישמשו לקליטת אותות מכדור הארץ וחישוב מיקום מקור השידור למטרות של איתור וזיהוי אנשים במצוקה. אך מטרתו העיקרית של הפרויקט היא להוכיח שניתן להחזיק מבנה מבוקר של לוויינים במשך שנה במסלול של 600 ק"מ מעל פני הקרקע, דבר שלא נוסה עד כה. למטרה זו מתכננים החוקרים לראשונה להתקין על כל אחד מהלוויינים מערכת הנעה חדשנית שפותחה ברפאל בהתאמה במיוחד לאילוצי הגודל והמבנה הזעיר של הלוויינים תוך שימור כח הנעה רב. נוסף למערכת ההנעה, יצברו הלוויינים אנרגיה דרך פאנלים סולריים שייפרשו לצדדי כל תיבה וישמשו ככנפיים שיניעו את המבנה ללא שימוש בדלק, אלא באמצעות התנגדות האוויר באטמוספירה. זוהי הפעם הראשונה שעל מבנה בגודל כזה ייפרשו פאנלים סולריים, דבר המהווה אתגר תכנוני לחוקרים.
בתכנון האב טיפוס הצליחו פרופ' גורפיל וקבוצת המחקר הבין-תחומית שעובדת עמו להתגבר על מגוון בעיות הנובעות מהצורך לשמור על הלוויינים במבנה אחיד כך שלא יתרחקו זה מזה, לא יתקרבו זה לזה יתר על המידה, יצליחו לתקשר ביניהם ולנהל עצמם במקרה של תקלה, כמו גם לתקן את מיקומם היחסי וכל זאת במינימום דלק כדי שישהו זמן ממושך בחלל.
על גבי כל אחת מתיבות הננו-לוויינים יורכב מקלט דיגיטלי מתוחכם לקליטת אותות שיהיה אחד המורכבים שתוכננו אי פעם בננו-לוויין. גם המערכת לעיבוד המידע על הלוויין והאלגוריתמים שישמור על המבנה יהיו ראשונים מסוגם בעולם ויתמכו בהפעלה אוטונומית בחלל של מספר לוויינים יחד. מערכת התקשורת והניווט תורכב משני מקלטי GPS שישמשו לניווט אוטונומי ומערכות תקשורת שבאמצעותן יתקשרו שלושת הננו-לוויינים זה עם זה ועם תחנת הקרקע – הישג משמעותי שהשיגו החוקרים – ותדר אחד להעברת מידע לכדור הארץ בפס רחב.
תנופה לפיתוח לוויינים קטנים
היישומים העתידיים שיצמחו מהפרויקט הזה הם טכנולוגיים ומסחריים. זהו הפרויקט הראשון שיטיס מערכת הנעה המבוססת גז קר ובהמשך יהיה ניתן לפתח מערכות מסחריות כאלה למגוון הננו-לוויינים העתידיים. המטען הייעודי שמפתוח בפרויקט, יתרום לפיתוח טכנולוגיות של איתור אנשים, מטוסים ומערכות קורנות מהחלל - לראשונה אי פעם באמצעות ננו-לוויינים. בנוסף, לב המערכת מבוסס על מחשב מוטס ומערכת אלקטרונית של מבת.
מבחינה טכנולוגית, הפרויקט ידגים כיצד ניתן לנהל להקת לוויינים בחלל גם ללא שימוש בדלק כלל. הלוויינים עצמם יוכלו לשמש כמרכב ללוויינים עתידיים אחרים ובכך לחסוך עלויות פיתוח. בנוסף, הלוויינים ידגימו לראשונה פעולה אוטונומית של מערכות זעירות בחלל, ויהיו בעלי יכולות כמו של לוויינים גדולים ויקרים בהרבה.
"הצלחת המערכת בחלל תפתח שווקים מסחריים רבים גם בארץ וגם בחו"ל ותסייע לפתח את שוק החלל בישראל" אומר מנהל סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע מנחם קדרון. " הצלחת המשימה תהיה גם צעד חשוב לפיתוח מערכות ישראליות בחלל שיהיו זעירות מאי פעם מחד, אך בעלות יכולות חישה ופעולה גבוהות מאוד מאידך. הפרויקט הוא חלק ממגמה עולמית שישראל היא בין המובילות בה – של מזעור רכיבים לחלל. זה מכבר שיגרנו גם את הננו-לווין הראשון של ישראל לחלל שפותח על ידי תלמידים מהרצליה".
החוקרים מהטכניון מתכננים לסיים את בניית מבנה הננו-לוויינים והטכנולוגיות שעליו כבר בספטמבר 2015 ולשגרו בסוף שנת 2015 כמטען נוסף על שיגור דרך אירופה, רוסיה או הודו. "אם נצליח להוכיח בניסוי בחלל שטיסת המבנה אפשרית, זה ייתן תנופה לפיתוח לוויינים קטנים וטכנולוגיות שקשורות למזעור רכיבים אלקטרוניים, לעיבוד יעיל בחלל ולמערכות הנעה בחלל. הטכנולוגיות המפותחות על גבי הננו-לוויינים יתרמו גם הן למגוון יישומים אזרחיים ולקידום תעשיית החלל בישראל", אומר פרופ' גורפיל ומוסיף: "מטרה נוספת של הפרויקט היא לתרום להכשרה מעשית של מהנדסי חלל, ולכן סטודנטים לתואר ראשון ולתארים מתקדמים ימלאו תפקידים מעשיים בבדיקת היבטים שונים שקשורים למשימה ובפיתוח המערכת. הכשרה ייעודית והתנסות מעשית של מהנדסי חלל חיונית לעתידה של ישראל בתחום". בפרויקט לוקחות חלק גם חברות כגון התעשייה האווירית לישראל, רפאל ואלתא.