גיליון 33, מרץ 2003, אדר ב' תשס"ג

לווייני העתיד ישתמשו בשפת האור

מימין: שיגור הלווין EO1 משמאל: איור של Landsat7 ו- EO1 בטיסת מבנה Ctedit: NASA

 למה מתכוונים כשאומרים 'כפר גלובלי'?
כשמידע יכול לעבור מכל מקום לכל מקום בתוך שברירי שניות - למרות המרחקים - אפשר להגיד על כדור הארץ שלנו שהוא מעין כפר גלובלי. המהירות הזאת אפשרית הודות להתפתחות הטכנולוגיה של לווייני התקשורת. באמצעותם מעבירים היום שיחות, שידורי טלוויזיה ותקשורת בין מחשבים בהיקף עצום.
כמעט כל לווייני התקשורת, כ-220 במספר, נמצאים במסלול הגיאוסטציונרי (GSO), שבו נראה הלוויין כאילו הוא עומד במקום קבוע מעל קו המשווה. למעשה הוא נע מעליו במהירות קבועה, בגובה של כ- 36,000 ק'מ, יחד עם כדור הארץ.
כל לוויין כזה רואה טוב מלמעלה כשליש מפני כדור הארץ.

תעשיית החלל לווייני תקשורת הם היישום הגדול ביותר של תעשיית החלל, אך לא היחיד. יישומים נוספים שמתבססים על לוויינים במסלולים ובמערכים (CONSTALATIONS) שונים הם: חישה מרחוק, מערכות ניווט, זיהוי מטרות, איתור קרינה אלקטרומגנטית וחום, חקר כדור הארץ והחלל ועוד. היום מדובר על לוויינים גדולים ויקרים, אולם בעתיד, עם פיתוח וקידום של טכנולוגיות מזעור ותקשורת לייזר, יהיו המערכות זולות יותר. עדיין לא הגענו לכך שמבני לוויינים זעירים (כ-100 ק'ג כל אחד) יחליפו את מערכות הלוויינים הגדולים (כ-1000 ק'ג ומעלה), אולם זה הכיוון המתגבש ליישומי חלל עתידיים.

מערכת TECHSAT21 בטיסת מבנה של 6 לוויינים. איור: בועז גטניו

לוויינים בטיסת מבנה - Flying Formation - FF
אם עד עכשיו כשדובר על 'טיסת מבנה' ראינו מול עינינו את ביצועי מטוסי חיל האוויר במפגן יום העצמאות, הרי שבתחום התקשורת בין לוויינים, המשמעות שונה. מתברר כי קומץ לוויינים קטנים וזולים, המקפידים על מבנה מדויק, יכולים להשיג ביצועים משופרים בהרבה מאלה של לוויין בודד גדול ויקר. טיסת מבנה שונה עקרונית מטיסה במערך (קונסטלציה) המקובלת היום.
בטיסת מערך נעשית המדידה והבקרה של הלוויינים בידי תחנת קרקע, בעוד שבטיסת מבנה היא נמדדת ומבוקרת על ידי הלוויינים עצמם. בטיסת מערך, דיוק המיקום של כל לוויין אינו גדול במיוחד. לעומת זאת טיסת מבנה מחייבת שמירה על דיוק המרחק בין הלוויינים עד לסנטימטרים ואפילו מילימטרים. עם זאת, לא ניתן לקיים טיסת מבנה ללא תקשורת בין הלוויינים הטסים וללא אפשרות למדידת המרחק ביניהם. ואכן, לאחרונה עסוקים המדענים בפיתוח אמצעים אלקטרו-אופטיים (לייזר) במשקל נמוך ונפח קטן, לתקשורת בתדירות גבוהה ולמדידת טווח מדויקת (עד מילימטרים). אמצעים אלו יהיו יעילים יותר וזולים יותר גם יחד.

שינוי תפיסה - מעבר מלוויין גדול ללוויינים קטנים במבנה. איור: בועז גטניו

העתיד המסחרי - בלהקות לוויינים
נושא טיסות מבנה נתמך במאות מיליוני דולר על ידי סוכנויות חלל ומוסדות מחקר מהגדולים בעולם. פרוייקטים רבים נמצאים בשלבי פיתוח וכמה מערכות כבר נמצאות בחלל להדגמה ולאימות של יישומי הטכנולוגיות החדשניות.
משערים כי בשנת 2010 יהיו כ- 15 מערכות FF  שונות בפעולה או בשלבי פיתוח, ייצור ושיגור. עם התבססות טכנולוגיות ה-FF צפוי ביקוש ליישומים המבוססים עליהן. ביניהם מערכות חישה מרחוק זולות ומהירות, איתור מהיר ומדויק של מקורות קרינה, מעקב אחרי מטרות נעות, חקר החלל, כדור הארץ ועוד. הדרישה לכל אלה עשויה לגדול מאוד.

הכתבה הוכנה בעזרת ד'ר אדם ליבנה מהמכון לחקר החלל בטכניון