לוויינים ישראלים חדשים:
השבוע בחלל

בדרך לסטארלינק הישראלי

חברת ספייס אקס האמריקאית, שרשמה בשנה שעברה שיא של 60 שיגורים לחלל, פתחה את 2023 בסערה, עם שיגור של טיל פלקון 9 ועליו לא פחות מ-114 לוויינים – שניים מהם ישראלים.

הגדול מביניהם הוא של חברת NSLComm, הנמצאת בעיצומו של מיתוג מחדש כחברת BeetleSat, העוסקת בפיתוח תשתיות לתקשורת אינטרנט בפס רחב באמצעות לוויינים במסלול נמוך סביב כדור הארץ. הלוויין NSL Sat 2, הוא לוויין קטן יחסית, במסה של כתשעה קילוגרמים, שנועד לבחון בעיקר את אנטנת התקשורת הייחודית שפיתחה החברה הישראלית.

"פיתחנו טכנולוגיה של אנטנות שבח גבוה (high gain) הנפרשות בחלל. זה מאפשר לנו תקשורת בפס רחב ובמהירות גבוהה גם מלוויין קטן יחסית", הסביר אפי קסנטיני, סגן נשיא בכיר ב-BeetleSat, בשיחה עם אתר מכון דוידסון. "האנטנה מורכבת מפולימרים ש'זוכרים' את הצורה המקורית שלה, ואז מקופלת על גבי הלוויין, כך שהאנרגיה לפריסתה אצורה בחומרים עצמם. כשהלוויין מגיע למסלול, מפעילים מתח חשמלי ששורף את החוט המחזיק את האנטנה מקופלת, והיא משתחררת מיד למצב הפרוס, בלי צורך במנגנון מכני או קפיצי. מצלמות על הלוויין מתעדות את תהליך הפריסה של האנטנה, כך שאנו יכולים לנתח אותו".

הלוויין הראשון של החברה, ששוגר ב-2019, עדיין פעיל אך הצליח רק חלקית בפריסת האנטנה, והחברה משתמשת בו לבחינת טכנולוגיות אחרות. הלוויין החדש כבר יספק שירותי אינטרנט ללקוח ממשלתי, ובעיקר אמור להדגים את יעילותה של האנטנה החדשה, ולסלול את הדרך לשינוי המתוכנן במבנה החברה.

"אנו מתכננים להרים קונסטלציה שלמה של לוויינים שיספקו קישוריות גלובלית בפס רחב, ולהפוך להיות חברה שתפעיל לוויינים ותמכור שירותי תקשורת", אומר קסנטיני. "התוכנית היא לשגר 250 לוויינים, שהטכנולוגיה שלנו תאפשר להם לתקשר לא רק עם תחנות הקרקע אלא גם זה עם זה. הטכנולוגיה הזו תאפשר לנו לרכז תעבורת נתונים גבוהה במקומות מסוימים, מה שמתאים למשל לאספקת שירותי אינטרנט לאוניות ולמטוסים. אנחנו לא יכולים להתחרות במערך לווייני סטארלינק של ספייס אקס, אבל אנו משחקים באותו מגרש ומכוונים לנישות עסקיות מסוימות".

על פי התוכנית של BeetleSat, הקמת המערך נמצאת ממש מעבר לפינה. "לווייני המערך יהיו גדולים יותר מלוויין הניסוי, אבל אנחנו יכולים להרים קונסטלציה כזו בעלות כדאית מבחינה עסקית, של כמיליארד דולר", מבהיר קסנטיני. "התוכנית היא להתחיל לשגר את הלוויינים ב-2025, ולספק שירותי תקשורת משנת 2026".

צעד ראשון בדרך למערך של 250 לווייני תקשורת. הלוויין NSL Sat 2, ששוגר השבוע | צילום: Business Wire

תקשורת קוונטית כחול-לוויין

הלוויין הישראלי השני ששיגרה ספייס אקס באותו שיגור הוא לוויין מחקר של אוניברסיטת תל אביב, שנועד להדגים טכנולוגיות של תקשורת קוונטית מהחלל. כיום כמעט כל הצפנת מידע מבוססת על פונקציה חד כיוונית של הכפלת מספרים ראשוניים גדולים מאוד ופרסום תוצאת המכפלה, שהיא המפתח הציבורי. מי שמחזיק באחד המספרים שהוכפלו יכול להשתמש במפתח הציבורי ולגלות את המספר המוצפן, אבל גם מחשבים חזקים במיוחד יזדקקו לשנים ארוכות כדי לגלות את המספרים רק על סמך המפתח הציבורי. לכן המידע מוגן.

לעומת זאת, מחשבים קוונטיים יוכלו כנראה לפתור את הבעיה בכמה דקות, ולמוטט את התקשורת המוצפנת שעליה מבוססת כיום רוב אבטחת המידע – מנתונים ביטחוניים, דרך התיקים הרפואיים שלנו ועד מסחר מקוון. התשובה לכך היא שימוש במפתח קוונטי – מפתח שמבוסס על שיגור פוטון, כלומר חלקיק אור, במצב קיטוב מסוים.

"שיטת ההצפנה הזו מוגבלת מבחינת טווחים, והדרך היחידה לבנות מערכת גלובלית כזו היא מהחלל, באמצעות לוויינים", מסביר, ראש המרכז לננו-לוויינים באוניברסיטת תל אביב, פרופ' מאיר אריאל. "הלוויין ששיגרנו השבוע, TauSat 3, מיועד להוכיח את ההיתכנות של שתי טכנולוגיות חשובות בדרך לפיתוח לוויינים זעירים לתקשורת קוונטית".

כדי שהטכנולוגיה תעבוד, הלווין אמור לשדר אות אופטי לתחנת הקרקע, כך שהתחנה צריכה לראות אותו ישירות. "הלוויין ששיגרנו נושא מערך של כמה אורות לד שמהבהבים באור חלש יחסית. המטרה היא שתחנת  הקרקע, המצוידת בטלסקופ בקוטר של 60 סנטימטר עם יכולות עקיבה, תצליח לזהות את האור הזעיר של הלוויין, שגודלו פחות מפיקסל יחיד, ולעקוב אחריו בדקות שבהן הוא חוצה את השמיים", הסביר אריאל לאתר מכון דוידסון.

כדי להעביר את הנתונים, לצד העברת האות האופטי צריך הלוויין לקיים גם קשר רדיו עם תחנת הקרקע. "בלוויין הזעיר אין מקום פיזי לשים את אנטנת הרדיו ליד ההתקן האופטי, מה גם שהם עלולים להפריע זה לזה. לכן, כשההתקן האופטי מכוןן אל הקרקע, האנטנה מכוונת למקום אחר, וחלק ניכר מהמידע שהיא משדרת הולך לאיבוד", הדגיש אריאל. "הכנסנו למערכות הלוויין וגם לתחנת הקרקע אלגוריתמים מתוחכמים שיאפשרו לשחזר את המידע שהלך לאיבוד, בלי צורך לשדר אותו מחדש. אם נצליח להדגים גם את שחזור המידע הזה, פתרנו עוד בעיה".

אריאל מדגיש שכל המרכיבים והאלגוריתמים בלוויין ובתחנת הקרקע הם פרי פיתוח של סטודנטים באוניברסיטת תל אביב. נוסף על תפקידו באוניברסיטה הוא מנהל כבר כעשר שנים את מרכז המדעים בהרצליה, שם בנו תלמידי תיכון את שלושת לווייני דוכיפת והובילו את הפרויקט הארצי של לווייני תבל. "יש בפרויקטים האלה תלמידים שצברו ידע ייחודי בהנדסת חלל, וכמה מהם שותפו גם בבניית הלוויינים הזעירים של אוניברסיטת תל אביב. הלוויין ששוגר השבוע הוא השלישי מביניהם", מציין אריאל.

הלוויין התל אביבי יבחן גם סוללות ליתיום מתוצרת חברת אפסילור הישראלית. אם הטכנולוגיות העיקריות יוכיחו את עצמן, בכוונת החוקרים לבחון את תפקוד הלוויין גם בתנאים קשים יותר, למשל כשהוא מסתחרר במסלולו. על פי ההערכות הוא צפוי לתפקד בין שנתיים לשלוש, והחוקרים מתכוונים לנצל את היטב את הזמן ואת הכסף שהושקע בו – כשני מיליון שקלים. "אם נצליח להדגים הצפנה קוונטית עם לוויינים קטנים וזולים, נוכל להביא לישראל תועלת כלכלית ומסחרית", מסכם אריאל.

טכנולוגיות חדשניות דחוסות בלוויין של פחות משני קילוגרם. TauSat 3 בבדיקות אחרונות בחדר הנקי של אוניברסיטת תל אביב |  צילום: אוניברסיטת תל אביב

עסקאות מוצפנות בחלל

לוויין נוסף עם נגיעה ישראלית שיצא לחלל באותו שיגור הוא הלוויין השני של חברת Cryptosat, שאחד ממייסדיה הוא יהונתן ויינטראוב, מיוזמי החללית "בראשית" וניסוי גידול החומוס בחלל. הלוויין הראשון של החברה שוגר במאי 2022 כדי לבחון פלטפורמה שהחברה מפתחת לצורכי הצפנה, שתשמש לאבטחת פרוטוקולים לפעילות בלוקצ'יין, ופעולות נוספות שדורשות אבטחת מידע מתקדמת. בסוף השנה גייסה החברה שלושה מיליון דולר ממשקיעים, והשבוע שיגרה לוויין זעיר נוסף, בעל כוח חישוב גדול פי 30 מקודמו, לביצוע פעילות מסחרית מאובטחת בחלל. "השיגור של הלוויין Crypto2 מרחיב את התשתית שלנו, ומאפשר לנו לתת יותר שירותים", אמר ויינטראוב.

לוויין שני בחלל תוך שמונה חודשים, לביצוע עסקאות מאובטחות |  איור: אתר Cryptosat

להנחית סינים על הירח

סין החלה לפתח ולהרחיב את בסיס החלל שלה בוונצ'אנג (Wenchang), שבאי הדרומי האינן (Hainan). השדרוג נועד לאפשר להפעיל ממנו גם שיגורים של חברות מסחריות, ולהתאים אותו לשיגור משימות מאוישות לירח, שסין מתכננת לבצע עוד לפני סוף העשור.

נמל החלל בוונצ'אנג החל לפעול ב-2014, ובין השאר שוגרו ממנו משימות לא מאוישות לירח והמשימות לבניית תחנת החלל הסינית החדשה, טיאנגונג 3.

"בעתיד הקרוב תדירות השיגורים מוונצ'אנג תעלה מ-8-6 בשנה ל-30-20 בשנה", אמר ז'ונג וונאן (Zhong), המהנדס הראשי של מרכז שיגור הלוויינים האחראי גם על נמל החלל בוונג'אנג, בריאיון לתחנת הטלוויזיה הרשמית של סין, CCTV. "השינוי אינו רק בכמות אלא גם באיכות. נוסיף עוד אתרי שיגור למשימות מאוישות לירח, לטילים כבדים ולטילים מסחריים".

אחד הטילים המיועדים לשיגור מהבסיס המשודרג הוא לונג מארץ' 9 ( Long March 9), טיל השיגור הכבד שסין מפתחת. על פי התוכניות, ב-2026 הוא כבר ישמש לשיגור טיסות מאוישות, ועד סוף העשור ינחית אנשי צוות סיניים על הירח. בעשור הבא מתכוונת סין להשתמש בטילים האלה להקמת תחנת מחקר קבועה על הירח.

גבוה יותר. רחוק יותר. חזק יותר. שיגור אחד הרכיבים של תחנת החלל טיאנגונג 3 על טיל לונג מארץ' 5 מוונצ'אנג, אוקטובר 2022 | צילום: Ourspace

פרידה מאסטרונאוט חלוץ

בארצות הברית הלך השבוע לעולמו האסטרונאוט וולטר קנינגהאם (Cunningham), שטס לחלל במשימת אפולו 7 – המשימה המאוישת הראשונה בתוכנית אפולו. קנינגהאם, יליד 1932, נבחר לנאס"א בקבוצת האסטרונאוטים השלישית, אחרי שצבר ניסיון עשיר כטייס קרב, כולל גיחות מבצעיות רבות במלחמת קוריאה, וסיים דוקטורט בפיזיקה. הוא שובץ למשימת אפולו 2, שנועדה לבחון את רכב הפיקוד והשירות של אפולו במסלול סביב כדור הארץ, עם האסטרונאוט הוותיק וולי שירה (Schira) וטירון נוסף – דון אייזלי (Eisele). שירה היה זה ששכנע את ראשי נאס"א כי המשימה שלהם חוזרת במידה רבה על משימת אפולו 1, שתוכננה לפברואר 1967. בעקבות זאת ביטלה סוכנות החלל את אפולו 2, אך שירה הצליח להרגיז כמה מנהלים, ובמקום לשבץ את הצוות שלו למשימה מתקדמת יותר, הם הועברו להיות צוות הגיבוי של אפולו 1.

כמו שבועות לפני השיגור של אפולו 1, באימון שגרתי של הצוות על כן השיגור, התלקחה אש בחללית ושלושת אנשי הצוות נספו במקום. נאס"א עיכבה כמעט בשנתיים את המשך התוכנית, כדי לתכנן מחדש את החללית ולתקן את הליקויים שהובילו לאסון. צוות הגיבוי קודם כעת לטיסה המאוישת הראשונה של תוכנית אפולו, שקיבלה את המספר 7 לאחר ש-2 עד 6 היו טיסות לא מאוישות של החללית ושל טיל השיגור.

אפולו 7 שוגרה באוקטובר 1968, והמשימה עצמה לוותה בחיכוכים רבים בין צוות האסטרונאוטים, ובמיוחד שירה שסבל מהצטננות ומכאבי ראש, לאנשי מרכז הבקרה ביוסטון. למרות זאת, הצוות עמד בכל המשימות, כולל שידור טלוויזיה ראשון מהחלל, וב-11 יום בחלל במסלול סביב כדור הארץ השלים את כל הבדיקות של החללית.

ההצלחה של אפולו 7 סללה את הדרך לשיגור אפולו 8, הטיסה המאוישת הראשונה סביב הירח, כעבור חודשיים בלבד, וכמובן לנחיתה הראשונה של אדם על הירח פחות משנה אחריה. אף על פי כן, אנשי הצוות שילמו את מחיר המרדנות שלהם במשימה, ואיש מהם לא טס שוב לחלל.

קנינגהאם עבר משורות האסטרונאוטים הפעילים לעבודה על פיתוח תחנת החלל העתידית, סקיילאב. אבל בהיעדר סיכוי של ממש לטוס שוב לחלל, התפטר מנאס"א ב-1971. הוא למד מינהל עסקים בהרווארד, ועבד בכמה חברות מסחריות גדולות, אך נשאר מעורה גם בתחום החלל. ב-2008 קיבל מנאס"א את עיטור השירות המצוין על אפולו 7 – היחיד משלושת האסטרונאוטים שנותר בחיים במלאות ארבעים שנה למשימה.

בשנים האחרונות הצליח קנינגהאם להרגיז רבים בקהילה המדעית כשטען שאין ממש בחששות מפני התחממות של כדור הארץ, או בכך שהאדם גורם להתחממות כזאת – טענות שאין להן בסיס מדעי של ממש.

"וולט קנינגהאם היה טייס קרב, פיזיקאי ויזם, אבל בראש וראשונה הוא היה חוקר", ספד לו ראש נאס"א ביל נלסון (Nelson). "באפולו 7, השיגור הראשון של משימת אפולו מאוישת, הוא ועמיתיו עשו היסטוריה וסללו את הדרך לדור הנוכחי של תוכנית ארטמיס. נאס"א תזכור לעד את תרומתו לתוכנית החלל שלנו".

טס לחלל רק פעם אחת, אבל היסטורית. קנינגהאם (משמאל) עם אייזלי (במרכז) ושירה באימונים למשימת אפולו 7 | צילום: NASA