415: מהפכת הלווינות הזעירה

1.1.24

בעשור האחרון מתחוללת מהפכה דרמטית מעל ראשינו: המזעור הטכנולוגי והוזלת עלות השיגור חברו יחד להגדיל את מספר הלווינים במסלול נמוך סביב כדור הארץ מכמה אלפים - לעשרות אלפי לווינים מכל סוג, שחלקם לא גדולים יותר מכרטיס אשראי. המהפכה זו מביאה עימה אתגרים מורכבים, כדוגמת פיקוח ובקרה למניעת התנגשויות, שהאופן שבו נתמודד עימם יקבע כיצד תוכל לנצל האנושות את המשאב הזה, החלל, במאה השנים הבאות.

עוד בפרק: סיפורו של 'דוכיפת-1', הלווין הישראלי הראשון ששוגר על ידי תלמידי בית ספר - וקבע שיא עולמי מרגש. אורחת בפרק: שנהב לייזרוביץ'.

בסוף הפרק: פינת חסות של אורביט מערכות תקשורת, על החוליה הקריטית אך פחות מוכרת של מהפכת הלווינות הזעירה: זו של תחנות הקרקע, שמנהלות את התקשורת עם כל אותם עשרות אלפי לווינים.

האזנה נעימה!
רן

00:00 / 01:04

להורדת הפרק

לרשימת הפרקים המלאה

הרשמה לרשימת תפוצה בדוא"ל | אפליקציית עושים היסטוריה (אנדרואיד) | iTunes

415: מהפכת הלוויינות הזעירה

כתב: רן לוי

"טוב שמי שנהב, אני בת 28, גרה במודיעין, גדלתי גם במודיעין. אני חושבת שהתחלתי את אהבה שלי לחלל מגיל כאילו אפס."

כששנהב לייזרוביץ' מספרת שהאהבה שלה לחלל החלה פחות או יותר מגיל אפס, היא לא ממש מגזימה.

"אימא שלי כל הזמן מספרת סיפור עליי שבגיל…לא יודעת, כשהייתי ביסודי, בכיתת טרום חובה, התקשרה אליה הגננת ואמרה לה שאני חייבת להפסיק. שנהב ילדה מאוד מאוד מבריקה, אבל היא חייבת להפסיק לדבר על שחורים שחורים כי זה מפחיד את הילדים האחרים. [צוחקים] אז להגיד לך ממתי אני לא יודעת - אבל זה היה שם הרבה זמן."

יום אחד, בסביבות 2009, כשהייתה שנהב תלמידה בחטיבת הביניים -

"ומגיע אליי ברושור כזה לדואר, של בית ספר תיכון שנמצא בהרצליה, שהוא בית ספר לאנשים עם אוריינטציה יותר טכנולוגית ושמזמינים אותי ליום פתוח. [...] ובסוף הברושור היתה איזה פסקונת קטנה של פרויקט לוויינים בחלל, המשתתפים שיבנו וישגרו לוויין לחלל. וכשאני ראיתי את הפסקה הזאת בגדול החלטתי שאני הולכת ליום פתוח בהרצליה."

ביום הפתוח פגשה שנהב בפעם הראשונה את האישה שעתידה לשנות את חייה: ד"ר אנה הלר - אסטרופיזיקאית ומנהלת מעבדת החלל במרכז המדעים בהרצליה, שהציבה לעצמה למטרה לקדם את תחום הלוויינות וטכנולוגיות החלל בקרב בני נוער.

"היא באה עם איזושהי מצגת, והיא אמרה - 'תראו, בגדול יש לנו עכשיו קצת חלקים והרבה הרבה שאיפות, אבל אני מאמינה שאתם תסיימו את התיכון שלכם אנחנו נשגר את הלוויין הראשון מסוג ננו-לוויין ששיגרה מדינת ישראל."

שנהב לא היססה לרגע. למרות המרחק בין מודיעין והרצליה, ולמרות שהייתה הבת היחידה בין כמה עשרות תלמידים בנים -

"אני כאילו אמרתי, אני הולכת על זה. אני עברתי מכיתה ח', הייתי נוסעת שתי רכבות לכל כיוון להגיע להרצליה, מכיתה ט' עד כיתה י"ב, באמת בגלל הפרויקט הזה.

[רן] וזו השקעה מטורפת.

[שנהב] כן אבל זה היה בית ספר מדהים. הורים מדהימים. בלי שום קשר לפרויקט, הורים מדהימים. והפרויקט הוא…בוא נגיד ככה, הוא עניין אותי קצת יותר מהלימודים עצמם.

[רן] מדהים מצידה של עיריית הרצליה שיהיה לה את החזון להשקיע בדבר כזה כסף. אני חושב שזה משהו ממש ממש נדיר. כל הכבוד להם.

[שנהב] כן."

אתם מוכרחים להודות שתכנון ושיגור של לווין הוא פרויקט…די חריג במסגרת בית ספר תיכון: אני לא יודע מה איתכם, אבל האתגר ההנדסי המשמעותי ביותר שאני התמודדתי איתו בתיכון היה איך לתקוע את העיפרון בתוך הקוקו של שרית מהשולחן שלפני כך שהוא יחזיק מעמד ולא יפול כל השיעור. אני מניח שיצא לכם לראות תמונה או שניים של לווין ממוצע: מדובר על מתקן בגודל של מכונית או אפילו אוטובוס, לפעמים, ששוקל מאות ואלפי קילוגרמים ועולה עשרות מיליוני דולרים לכל הפחות. איך קרה שהאפשרות לשגר לווין לחלל במסגרת לימודי בית ספר בכלל עלתה על הפרק?

לויניי CubeSat

אולי תופתעו לשמוע, אבל הלוויינים הראשונים ששוגרו לחלל בשנות החמישים והשישים של המאה הקודמת היו קטנים יחסית: ספוטניק 1 הסובייטי שקל רק שמונים ושלושה קילוגרמים, ואקספלורר 1 האמריקני שקל רק ארבעה עשר קילוגרמים בסך הכל. הצניעות הזו לא הייתה מבחירה, כמובן: הטילים ששיגרו את אותם הלווינים לא היו מסוגלים לשאת משאות כבדים יותר. ואכן, במרוצת העשורים הבאים, ככל שכושר הנשיאה של המשגרים השתפר - כך הלכו ותפחו גם הלווינים ששוגרו לחלל. למשל, הלווין הסובייטי 'פרוטון 4' ששוגר ב-1968, שקל לא פחות משבעה עשר טון. אבל עם השנים, ההתקדמות בתחום האלקטרוניקה אפשרה 'לדחוס' מחשבים ומעגלים אלקטרוניים יותר ויותר מתקדמים לתוך נפח יותר ויותר קטן - ובכך הביאה להתהפכות המגמה, ואיפשרה להקטין את הלוויינים במידה משמעותית.

הראשון שניצל את העובדה הזו היה רוברט טוויגס (Twiggs), פרופ' לאווירונאוטיקה ומדעי החלל באוניברסיטת Morehead State שבקנטקי. טוויגס והסטודנטים שלו פיתחו במסגרת הלימודים לווינים זעירים, בגודל של כמה עשרות ס"מ בלבד; אבל למרות שמשקלו של לווין שכזה הוא קילוגרמים ספורים בלבד והוא בדרך כלל משוגר לחלל כ'מטען משני' - ז"א, 'תופס טרמפ' על טיל שמעלה לחלל לווין גדול ויקר יותר - טוויגס התקשה למצוא סוכנות חלל שתסכים לשגר את הלווינים שלו. כל שיגור עלה אז למעלה ממאה מיליון דולר, וסוכנויות החלל חששו שתקלה כלשהי בלווין החובבני של הסטודנטים - למשל, קצר חשמלי או אפילו בורג שישתחרר ממקומו - תגרום לנזק שיסכן את המשימה העיקרית והחשובה יותר. וגם אם הצליח טוויגס לשכנע גוף כלשהו לשגר לווין של האוניברסיטה, נדרשה עבודה רבה ומאומצת כדי להתאים את צורתו של הלווין לדרישות הפיזיות של הטיל הספציפי שעליו הוא עתיד להיות משוגר, כמו נעל שחייבת להתאים *בדיוק* לצורת הרגל. המשמעות המעשית הייתה שאף סטודנט של טוויגס לא היה מסוגל לפתח לווין ולראות אותו משוגר לחלל במסגרת תקופת הלימודים באוניברסיטה.

רוברט טוויגס חיפש פתרון לבעיה שלו, ומצא אותו - מכל המקומות - בחנות צעצועים.

"ביני בייביז" (Beanie Babies) היה ליין של בובות קטנות וצבעוניות שמסיבה לא ברורה זכו לפופולריות אדירה במחצית השניה של שנות התשעים. כל בובות ה Beanie Babies הגיעו ארוזות בתוך קופסאות פלסטיק זהות בגודל של קופסת נעליים, פחות או יותר, והעיצוב הסטנדרטי הזה הצית ניצוץ של השראה במוחו של הפרופסור לאווירונאוטיקה. נניח, הוא חשב לעצמו, שכל הלוויינים שיפתחו הוא ותלמידיו יהיו בעלי גודל וצורה סטנדרטיים וידועים מראש - כמו קופסאות הפלסטיק של הבובות. אם הלוויינים יהיו בעלי צורה סטנדרטית, אזי ניתן יהיה לפתח עבורם מארז סטנדרטי שיאחסן אותם במהלך השיגור ועד לרגע שבו הם אמורים להשתחרר לחלל. המארז הזה יכול להיות סגור ואטום לחלוטין, כך שאם תתרחש תקלה באחד הלווינים שבתוכו - היא לא תשפיע כלל על הטיל המשגר או שאר המטענים שהוא נושא עליו. בנוסף, עצם העובדה שמדובר במארז סטנדרטי פירושה שיהיה קל יותר להתקין את המארז הזה בתוך טילים מסוגים שונים ומשונים, ואז לא יהיה צורך להשקיע מאמצים רבים בהתאמה מדויקת של הלווין לטיל שנושא אותו.

טוויגס חבר אל חבר לצרה, פרופ' ג'ורדי פויג-סוארי (Puig-Suari) מאוניברסיטת Cal Poly שבקליפורניה, ויחד השניים יצרו תקן חדש בשם CubeSat שהגדיר את המידות, המשקל והחומרים שמהם יכול להיות עשוי לוויין זעיר: קוביה בגודל של עשרה ס"מ מכל צד, בעלת נפח של ליטר אחד ומשקל של לא יותר משני קילוגרם. לצד התקן החדש תכננו השניים גם מארז סטנדרטי בשם P-Pod שיכול להחזיק עד שלושה לוויני CubeSat זה לצד זה, כמו אפונים בתוך תרמיל: למעשה, זה גם המקור לשם שניתן למארז - Pea היא אפונה, באנגלית. המארז הזה, כאמור, יהיה סגור וחתום לכל אורך תהליך השיגור, ורק אחרי שהמטען הראשי - נאמר, הלווין הגדול והיקר שהוא מטרתה העיקרית של משימת השיגור - עזב את הטיל והתרחק ממנו, דלת המארז תפתח וקפיץ קטן ידחוף את הלוויינים הזעירים החוצה, אל החלל.

למרות היתרונות הברורים של הקונספט שהציגו שני הפרופסורים, תקן ה CubeSat לא התקבל בזרועות פתוחות בתעשיית החלל, ומסיבה ברורה: מה כבר אפשר לעשות עם לווין בגודל של חצי קופסת נעליים, כזה שהפאנלים הסולאריים שלו בקושי מסוגלים לייצר חשמל בהספק של מָטען USB ממוצע?... איזו מצלמה או ציוד תקשורת מתוחכם אפשר לדחוף לתוך מתקן זעיר כל כך? מרבית התגובות שקיבלו השניים היו מזלזלות: לוויין כל כך קטן הוא לא יותר מצעצוע, ואף אחד לא ירצה להשתמש בו.

אבל מבחינתם של טוויגס וסוארי, CubeSat היה מושלם. המטרה שלהם הייתה חינוכית גרידא - דהיינו, לאפשר לסטודנטים להתנסות בתכנון ובניה של לווין - ולא ממש עניין אותם אם הלוויין הזה יעשה משהו שימושי. למעשה, העובדה שאף סוכנות חלל או גוף ממשלתי לא רצו להיות מעורבים בפרויקט שלהם, העניקה להם את החופש לעשות מה שהם רוצים, ללא מגבלות ואילוצים חיצוניים - ואף דירבנה אותם לשתף פעולה עם אוניברסיטאות אחרות, ובכך להפיץ את בשורת התקן החדש בקרב עמיתיהם חובבי החלל בעולם האקדמי - כמו, למשל, ד"ר אנה הלר בישראל.

"אבל אף אחד לא יודע למה זה יהיה משומש בשלב הזה. אף אחד לא הבין מה של הדבר הזה, מה יהיה בסוף השימושים המסחריים. והיא אמרה - וואלה, אנחנו אקדמיה, אנחנו אמורים לקחת את הדברים פורצי הדרך. בואו נתחיל לבחון את זה. ובהתחלה אני יודעת שהיא התחילה את הפרויקט כבר באוניברסיטה והיא התחילה את זה עם התיכון של ליד האוניברסיטה תל אביב, שעבר בזמנו להרצליה, ואז היא עברה יחד איתו באמת למרכז מדעים, ומרכז המדעים קיבל בעצם את האחריות על הפרויקט."

ננו-לווינים

"היינו מחולקים לצוותים וכל צוות התעסק במשהו מסוים בלווין. אני הייתי בצוות של חשמל ותכנות, והיה צוות אחר שהתעסק בתרמיקה, והיה צוות אחר שהתעסק במסלולים והיה צוות מאוד גדול שהתעסק בתקשורת ובנה את תחנת הקרקע שלנו. ובאמת הכל היה בליווי של מהנדסים שגם הם בעצמם לא מכירים את העולם של CubeSat: שוב, זה היה הכל בחיתולים, וסוג של למדנו ביחד. [...] למזלנו היה לנו גם ראש פרויקט שממש עשה לנו עבודה מצוינת באמת, והוא יכל להנחות אותנו והוא שיגר כמה לוויינים בעצמו מתעשייה אווירית."

העובדה שקבוצה של תיכוניסטים הם אלה שעמלו על פיתוחו של 'דוכיפת 1' - השם לו זכה הלווין של מרכז המדעים של הרצליה - מצביעה על אחד היתרונות המשמעותיים של לווינים קטנים מסוגו של CubeSat: הם זולים וקלים לייצור, כך שהתהליך הפיתוח שלהם לא דורש את אותה רמת איכות ושלמות שדורשים לווינים גדולים ויקרים יותר. אם משהו משתבש בתהליך הפיתוח…

"היתה לי פעם אחת שאיזו סוללה אחת התנפחה לי, כאילו הבנתי שעשיתי משהו לא בסדר."

…פשוט מזמינים עוד CubeSat מהחנות. כן. זה כזה פשוט.

"יש אתר, אתה יכול ממש להזמין אותו: זה יעלה לך כמה אלפי דולרים - במושגים של לוויינים זה כלום."

ובעולם החדש של הלווינות הזעירה, אפילו 'אלפי דולרים' עשוי להיות למחיר גבוה במקרים מסוימים. לוויני CubeSat נחשבים ל"ננו-לווינים", קטגוריה שכוללת בתוכה לווינים במשקל של קילוגרם עד עשרה קילוגרם - אבל ישנם גם 'פיקו-לווינים', שגודלם כפחית שתיה והאלקטרוניקה שלהם עשויה להיות מבוססת על טלפון חכם. בשנת 2019 שיגרה אוניברסיטת קורנל האמריקנית מאה וחמישה 'פמטו-לוויינים', שכל אחד מהם היה בגודל של קרקר ממוצע, שקל ארבעה גרם ועלה כמאה דולר.

המחיר הנמוך ומהירות הפיתוח הם יתרונות אדירים של הלוויינים הזעירים - אבל זה לא אומר שהם חפים מחסרונות או אתגרים הנדסיים משלהם. למשל, רוב הלוויינים חייבים להיות בעלי יכולת תמרון כלשהי, למשל כדי להפנות את המכשירים שלהם לנקודה רצויה על הקרקע או כדי לשמור על הפאנלים הסולאריים שלהם מכוונים אל השמש. לוויינים גדולים יכולים להיעזר בהנעה רקטית - אבל לווינים זעירים מוגבלים מאוד בכמות ובסוג הדלק שהם יכולים לשאת עליהם. המגבלות האלה מחייבות את המהנדסים למצוא פתרונות יצירתיים, כגון מנועים המבוססים על פירוק של מים לחמצן ומימן באמצעות אלקטרוליזה - ואז שריפה מחדש שלהם כדי לדחוף את הלווין לכיוון הרצוי.

דוגמא נוספת לפתרון יצירתי ומעניין הוא מתקן בשם "מגנטורקר" (Magnetorquer). אם יצא לכם לשחק פעם עם מגנטים, ודאי שמתם לב ששני מגנטים יכולים להימשך זה לזה או לדחות אחד את השני, בהתאם לכיוון הקטבים שלהם. המגנטורקר מנצל את אותה התופעה בדיוק: הוא מבוסס על אלקטרומגנטים, שהם סלילים שמלופפים סביב גלילי ברזל: כשמעבירים זרם חשמלי דרך הסליל, מתפתח סביבו שדה מגנטי - וכשהשדה המגנטי הזה בא במגע עם השדה המגנטי של כדור הארץ, נוצר כוח שמושך או דוחה את האלקטרומגנט כתלות בכיוון הקטבים של השדות המגנטיים. אמנם הכוח המדובר חלש יחסית ויכולת התמרון של הלוויין מוגבלת, אבל מאידך מדובר בהנעה פשוטה מאוד, ללא חלקים נעים וללא צורך בדלק.

על מטוס בדרך לרוסיה

אחד השלבים החיוניים בפיתוחו של לוויין חדש - גם לוויין פשוט יחסית כ'דוכיפת 1' - הוא שלב הבדיקות.

"אתה צריך להבין שהלווין הזה יכול לעמוד בחימום יתר, בקירור יתר וברעשים - גם הרעשים האקוסטיים וגם ברעשים הממש תנודתיים של שיגור בכלל - לפני שאתה בכלל מדבר על לשים אותו על הטיל."

הייתה זו הישורת האחרונה של פיתוח הלוויין, ושנהב וחבריה נכנסו למוד של פעילות קדחתנית במיוחד שלא היה מבייש סטארט-אפ רגע לפני השקת מוצר הדגל.

"כאילו בסוף אנחנו השקענו הרבה שעות מעבר לשעות שלנו [...] היו לנו לילות לבנים. בכלל, כאילו, אני לא ראיתי את הבית שלי איזה כמה שבועות עד שמסרנו את הלוויין. חזרתי רק לישון, ואז ישר חזרתי לבית ספר להמשיך לעבוד."

"ובאמת, מה שאתה הולך, אתה הולך למתקן. יש מתקן בתעשייה האווירית ביהוד שבו יש ממש חדר שלם כזה, בניין מאוד גדול שהוא יש פה את כל הפסיליטיז באמת לעשות את הבדיקות האלה: גם בדיקות אקוסטיות, גם בדיקות חימום, בדיקות רעידה ופירוקים. בגדול אתה בחרדה, הרבה בחרדה כי אם משהו מתפרק אתה צריך להרכיב הכל מחדש."

למרבה המזל, הלוויין שלהם שרד את הבדיקות בשלום, וכעת נותר רק למצוא את המשגר שיישא את דוכיפת-1 לחלל. בימינו ישנם לא מעט שיגורים זמינים למי שמפתחים לוויינים קטנים, בעיקר מאז ש SpaceX נכנסה למשחק והוזילה את עלות השיגור באופן דרמטי - אבל ב-2014 האפשרויות היו מצומצמות יותר, וכך מצאה את עצמה שנהב עולה על מטוס לרוסיה.

"אז את האמת אני כבר הייתי בשנה הראשונה שלי לאוניברסיטה כשקיבלתי את ההודעה שאנחנו כאילו, שמארגנים משלחת. זה לא היה בטוח שנעשה את זה כי בסוף: זה דורש שההורים ישלמו על דבר כזה ובכלל אישור כניסה לאיזשהו מתקן ברוסיה, אז זה גם אירוע. ואנני התקשרה אלי יום אחד. אני הייתי כבר באמצע תקופת מבחנים, והיא מתקשרת אלי ואומרת לי - שנהב, מתארגנת משלחת, אנחנו הצלחנו לקבל אישור להוציא משלחת. את רוצה לבוא? שאלתי אותה מתי זה, והיא אמרה באמצע תקופת מבחנים. אני אמרתי לה כן, ובגדול פספסתי את כל המבחנים של אותו סמסטר…אבל אמרתי אני חייבת לטוס לדבר הזה. זה חוויה של פעם בחיים ופשוט הלכתי על זה."

דוכיפת 1 היה עתיד להיות משוגר על גבי טיל רוסי, מאתר השיגורים יאסני שבדרום רוסיה.

"ממריאים מישראל למוסקבה. היו לנו בערך כמה שעות שם עד שאנחנו באמת מתחילים את המסע הזה ליאסני, ואז שוב טיסה של שעתיים. [...] אתה נוחת בעיירה שבגדול אני ירדתי מהמטוס במדרגות לכלום. היה שם בוטק'ה בתור Check In. יוצאת משם לאיזה ואן, לוקחים אותי באמת… יש שלוש שעות שכל מה שהיה שם זה קברים של אנשים שכאילו מתו על הכביש הזה. אבל זהו - לא היו שמה, לא היו שמה כאילו אפילו נפש חיה. כן לא היה אף אחד."

הטיל שהיה אמור לשגר את דוכיפת 1 נשא על גבו עוד שלושים ותשעה לוויינים קטנים אחרים. זה נשמע המון, אבל במושגים של היום שיגור של ארבעים לווינים בבת אחת הוא דבר שבשגרה: השיא הנוכחי שייך ל SpaceX שב-2021 העלתה לחלל לא פחות ממאה ארבעים ושלושה לוויינים קטנים בשיגור יחיד.

האפשרות לשגר כל כך הרבה לווינים על משגר אחד - ובכך, כמובן, להוזיל משמעותית את עלות שיגורו של לווין בודד - סללה את הדרך להגשמתו של חזון טכנולוגי יוצא דופן, שנולד עוד בשנות השמונים של המאה הקודמת.

אירידיום

תוכנית 'מלחמת הכוכבים' - או בשמה הרשמי, 'יוזמת ההגנה האסטרטגית' (SDI - Strategic Defense Initiative) - באה לעולם כשנשיאה הטרי דאז של ארה"ב, רונלד רייגן, גילה שהדרך שבה בחרה ארצו להתמודד מול איום הנשק הגרעיני של בריה"מ הוא לכוון אליה טילים גרעיניים משלה, כך שכל מתקפה סובייטית תיענה מיד במטח קטלני נגדי. רייגן חשב שזה רעיון מטורף, מכיוון שמלחמה שכזו תסתיים באופן כמעט ודאי בהכחדתה של הציוויליזציה האנושית כולה - והוא צדק כמובן: אפילו שמה הרשמי של האסטרטגיה הזו היה MAD, ראשי תיבות של Mutual Assured Destruction. רייגן ביקש מאנשיו להציע לו פתרונות שיהיו מבוססים על הגנה מפני הטילים הסובייטים, במקום הרתעה - והתוצאה הייתה אחת מהיוזמות הטכנולוגיות השאפתניות ביותר בהיסטוריה: תוכנית להקמתה של מערכת הגנה שתוצב בחלל, במסלול סביב כדור הארץ, ותשמיד את הטילים הבליסטיים של בריה"מ זמן קצר לאחר שיגורם.

תוכנית מלחמת הכוכבים כללה כמה וכמה אמצעי הגנה שונים, שאחד מהם כונה Smart Rocks. מדובר היה בכמה מאות תחנות חלל קטנות, שכל אחת תאחסן כמה עשרות טילים ותשגר אותם כנגד הטילים הסובייטים ברגע האמת. תוכנית Smart Rocks נפסלה כמעט ברגע שהוצעה, מכיוון שלכולם היה ברור שלארה"ב אין יכולת לשגר לחלל כל כך הרבה תחנות חלל שכאלה - אבל במקומה הועלה רעיון חלופי שזכה לשם Brilliant Pebbles ('חלוקי נחל מבריקים', בתרגום חופשי.) תוכנית BP ביקשה להחליף את תחנות החלל באלפי פודים קטנים שכל אחד מהם יכיל רק טיל אחד, כך שבכל רגע נתון יהיו כמה מאות טילים מעל שטחה של בריה"מ.

למרות שתיאורטית קל יותר לשגר לחלל פוד קטן עם טיל יחיד מאשר תחנת חלל ובה עשרות טילים - עלות השיגור של כל פוד הייתה כל כך יקרה, עד שעלות הפרויקט כולו נאמדה בחמישים וחמישה מיליארד דולר. אבל אפילו הסכום העצום הזה לא הספיק בשביל להתגבר על העובדה הפשוטה, והיא שהטכנולוגיה של שנות השמונים לא הייתה מתקדמת מספיק כדי להוציא לפועל פרויקט כה שאפתני: כל שלושת הניסויים שנערכו במסגרת BP נכשלו כישלון חרוץ. במקביל, ברית המועצות עצמה קרסה והתפרקה, ובתוך זמן קצר בוטלה יוזמת מלחמת הכוכבים כולה.

הרבה אנשים מוכשרים מאוד עבדו על 'מלחמת הכוכבים' של רייגן, וביניהם היה גם מהנדס בשם בארי ברטיגר (Bertiger), שלאחר מכן עבר לעבוד במוטורולה.

באחד הימים הציע בארי לאשתו שיצאו לחופשה בבהמאס - אבל אשתו סירבה: היא הייתה מנהלת בכירה בחברת נדל"ן, וחששה שלא תוכל להיות בקשר עם לקוחותיה במקום מרוחק שכזה. חילופי הדברים האלה גרמו לגלגלים במוחו של בטינגר להסתובב. סביר להניח שכמו אשתו, ישנם לא מעט אנשי עסקים שמסתובבים בעולם והיו שמחים מאוד להיות זמינים בטלפון מכל מקום ובכל זמן. הטכנולוגיה הסלולרית, נזכור, הייתה אז רק בחיתוליה… איך בכל זאת יכולה מוטורולה לענות על צרכיהם של אנשי העסקים האלה?

בארי הרים מבטו אל השמיים. לוויני תקשורת לא היו דבר חדש, כמובן: לא מעט לווינים שכאלה שהעבירו שידורי טלוויזיה ורדיו בין היבשות, והם חגו סביב כדור הארץ במרחק עצום של כשלושים ושישה אלף ק"מ מפני הקרקע, במסלול המכונה 'מסלול גיאוסינכרוני' או 'מסלול גיאו-סטציונרי'. הסיבה למרחק הגדול הזה היא שבמסלול שכזה לווין שנע במהירות מקובלת - בערך 27 אלף קמ"ש - יקיף את כדור הארץ אחת לעשרים וארבע שעות, ומכאן שהוא ימצא כל הזמן מעל אותה הנקודה בקרקע - זהו המקור לשם 'גיאוסינכרוני'. או אז אפשר לכוון אליו את צלחת המקלט פעם אחת, ולא צריך להזיז אותה יותר, ממש כמו שצלחות הלוויין של YES פונות כל הזמן לאותה הנקודה בשמיים. להקפה במסלול גיאוסינכרוני יש יתרון נוסף, והוא שממרחק כזה כל לוויין מסוגל לכסות פחות או יותר ארבעים אחוזים מפני כדור הארץ: עם שלושה לוויינים בלבד אפשר, תיאורטית, להעביר תקשורת מכל נקודה בכדור הארץ לכל נקודה. אבל אליה וקוץ: במרחק של שלושים ושישה אלף ק"מ, לגלי הרדיו לוקח בערך חצי שנייה להגיע ללווין ולחזור ממנו. העיכוב הזה לא ממש מפריע לשידורי טלוויזיה - אבל הוא בעייתי כשמדובר בשיחת טלפון בזמן אמת.

בארי נזכר ב'מלחמת הכוכבים', ובפרט בהצעה להציב אלפי טילים קטנים יחסית במסלול נמוך מעל ברית המועצות. אמנם במסלול נמוך, הלווין יקיף את כדור הארץ אחת לשעה וחצי בערך ואז לא יימצא כל הזמן מעל אותה הנקודה בקרקע - אבל אם נציב כמה וכמה לווינים באותו המסלול, אפשר יהיה לתכנן את מערך הלוויינים כך שלכל נקודה שלא נבחר על כדור הארץ, יהיה לפחות לוויין אחד שיהיה מעליה בכל רגע נתון: בזמן שלוויין אחד יצא מתחום הקליטה, לוויין אחר כבר יחליף אותו. במסלול הקפה נמוך העיכוב בתקשורת יהיה כמעט בלתי מורגש - משמע, ניתן יהיה להעביר שיחות טלפון!

בארי ושניים מעמיתיו עשו את החישובים, והגיעו למסקנה ששבעים ושבעה לוויינים שיחוגו בגובה של כשבע מאות ושמונים קילומטר יספיקו כדי לכסות את כמעט כל האזורים המיושבים בכדור הארץ. הוא דחף את ההצעה שלו במעלה ההיררכיה הניהולית של מוטורולה - והיא נתקבלה בזרועות פתוחות. ב-1991 הושק באופן רשמי פרויקט 'אירידיום' (Iridium), שקיבל את שמו מהיסוד הכימי אירידיום שבו מקיפים את גרעין האטום שבעים ושבעה אלקטרונים. מאוחר יותר צומצם מספר הלוויינים לשישים ושישה בלבד - אבל השם המקורי נותר על כנו.

למעלה מחמישה מיליארד דולר השקיעה מוטורולה בפיתוחם ושיגורם של שישים ושש לוויני האירידיום, לצד פיתוחם של מסופונים ניידים שישמשו את הלקוחות. ב-1998 הושק השירות באופן רשמי בטקס חגיגי: סגן הנשיא אל גור ערך את שיחת הטלפון הראשונה במערכת החדשה.

אבל פחות מחמישה חודשים לאחר ההשקה, כבר היה ברור שמדובר בפלופ. במרץ של 1999 היו למוטורולה רק עשרת אלפים לקוחות משלמים, במקום מאה אלף כפי שקיוותה החברה בתחזיותיה הורודות-מדי. כנראה שעלותו של המסופון הנייד - למעלה מאלפיים דולר - לצד העלות הגבוהה של דקת שיחה - ארבעה דולרים - היו יותר מדי יקרים, אפילו בשביל אנשי עסקים אמידים. חצי שנה בלבד לאחר מכן, באוגוסט 1999, הודיעה אירידיום על פשיטת רגל: מבין פשיטות הרגל הגדולות ביותר בהיסטוריה של ארצות הברית.

ואירידיום לא הייתה לבד. כמעט באותו הזמן הושקו עוד שלושה מיזמי טלפון לוויני, שכולם התבססו על אותו רעיון עקרוני - קונסטלציה של עשרות לוויינים במסלול נמוך: Celestron, Teledesic ו - Globalstar. כולם, ללא יוצא מן הכלל, כשלו - ומאותה סיבה: העלות הגבוהה של שיגור הלוויינים, שחייבה את החברות לגבות תשלום גבוה ולא ריאלי תמורת השירות.

צפיפות בחלל

אבל בעשרים השנים שחלפו מאז, כאמור, חלו תמורות משמעותיות בתחום החלל. הקידמה הטכנולוגית אפשרה לא רק להקטין את הלוויינים, אלא גם להפחית את עלויות השיגור באופן משמעותי: SpaceX, בפרט, הצליחה - בעזרת תכנון חכם של מערך הייצור שלה ושימוש במשגרים רב-פעמיים - להוזיל את עלות השיגור בכמעט מחצית, ביחס למתחרותיה. התמורות הדרמטיות הללו איפשרו לאילון מאסק, יזם החלל המפורסם, להקים לתחייה את חזונו של בארי ברטיגר ולהשיק את Starlink: מערך לוויני תקשורת במסלול נמוך (Low Earth Orbit, או LEO בקיצור) שלמרות שעדיין נמצא בשלבי הקמה, כבר עכשיו מאפשר למיליון וחצי לקוחות החברה גישה לרשת האינטרנט מכחמישים ושש מדינות ברחבי העולם. וסטארלינק לא לבדה: לפחות שתי חברות, OneWeb ואמזון, נמצאות בשלבי פריסה של מערכי לוויינים דומים. אפילו מערך הלוויינים הנטוש של אירידיום נרכש על ידי קבוצת משקיעים שהשיקו מחדש את רשת התקשורת תחת המותג Iridium NEXT, ואף הוסיפו לו כשבעים לוויינים חדשים.

אבל למרות הדמיון העקרוני בין סטארלינק ומערכי הלווינים של OneWeb ואמזון לבין תוכנית אירידיום של שנות התשעים - יש הבדל אחד מאוד משמעותי ביניהם. בעוד שהמערך של אירידיום הכיל, כזכור, שישים ושישה לוויינים - המערך של סטארלינק יכלול, לכשתסתיים הקמתו, לא פחות משניים עשר אלף (!) לוויינים, ואולי אפילו ארבעים ושניים אלף לוויינים. המערך של OneWeb אמור להכיל לא פחות משלושה עשר אלף לוויינים, וזה של אמזון - כשלושת אלפים ושש מאות לוויינים.

מדובר במספרים עצומים, שאין להם אח ורע בהיסטוריה של תעשיית החלל: לשם ההשוואה, מאז ספוטניק ועד 2019 שוגרו לחלל פחות מתשעת אלפים לוויינים בסך הכל.

המשמעות, אם כן, שהאנושות פוסעת לתוך עידן חדש בכל הנוגע לניצול החלל הסמוך לכדור הארץ - עידן שבו קונסטלציות של עשרות אלפי לוויינים ימלאו את השמיים, ובעיקר את המסלולים הנמוכים. היתרונות של ניצול החלל הקרוב ברורים: לא רק שמערכי התקשורת הגלובליים יוודאו שאיש לא יוכל עוד ללכת לאיבוד במדבר שומם או בלב ים ושאפילו הכפרים הנידחים ביותר באפריקה יזכו ליהנות מחיבור לאינטרנט, הלוויינים הקרובים ינטרו (ולמעשה כבר מנטרים) את עולמנו בכל דרך אפשרית לטובת מחקרים מדעיים, התמודדות עם אסונות טבע ועוד ועוד.

אבל בה בעת, הצפיפות ההולכת וגוברת במסלולים הנמוכים מציבה בפנינו גם סכנות חדשות ואתגרים לא פשוטים.

למשל, כששוגרו ראשוני הלוויינים של סטארלינק, החלו אסטרונומים רבים להתלונן שהלוויינים חדשים מחזירים את אור השמש ומפריעים למחקר האסטרונומי: בתמונות רבות ניתן לראות בבירור את השובל הבוהק שמשאירים הלוויינים כשהם חולפים על פני הטלסקופים הקרקעיים. סטארלינק ניסתה להתמודד עם התלונות האלה בכך שהתקינה 'ציליות' מיוחדות על הלוויינים כדי להפחית את האור המוחזר מהם - אבל למרות שנרשם שיפור מסוים, ההחזרות עדיין מהוות בעיה משמעותית שהקהילה המדעית תאלץ כנראה ללמוד להתמודד עימה בשנים הקרובות.

אבל הסכנה הגדולה ביותר, ללא צל של ספק, היא הסכנה שנשקפת לנו כתוצאה מהתנגשויות בין לווינים.

נכון להיום, ישנם יותר מעשרים אלף עצמים בגודל של עשרה ס"מ ומעלה שחגים סביב כדור הארץ במסלול נמוך, וכחצי מיליון עצמים נוספים בגודל של בין ס"מ לעשרה ס"מ.. זה אולי נשמע המון - אבל החלל הוא מקום גדול והסיכוי להתנגשות הוא נמוך למדי: הסטטיסטיקה המקובלת חוזה התנגשות אחת בכל חמישים שנה, פחות או יותר. אבל מה יקרה כשהחלל הקרוב יהפוך לאוטוסטרדה צפופה של עשרות אלפי לוויינים? בדיוק מה שהייתם מצפים שיקרה: הסבירות להתנגשות תעלה, ובמידה משמעותית - על פי חלק מהתחזיות, עד כדי התנגשות אחת בכל שנה, וזה אפילו מבלי לקחת בחשבון את השפעתם של גורמים חיצוניים כדוגמת סערת השמש הפתאומית שהיכתה בכדור הארץ בפברואר 2022 וגרמה להתרסקותם של לא פחות משלושים ושמונה לוויינים של סטארלינק בו זמנית. כל התנגשות שכזו תייצר אלפי רסיסים חדשים, שבהתאם לחוקי המכניקה של ניוטון ימשיכו לנוע באותו המסלול ובאותה המהירות - ויאיימו על כל שאר הלוויינים שבסביבתם. החישובים מראים שיחס הנזק של רסיס כזה הוא בערך אחד לאלף - דהיינו, פגיעה של רסיס במשקל 1 ק"ג תרסק לחלוטין לוויין במשקל של טון, ותגרום לו להפוך לעננה של אלפי רסיסים חדשים.

דונלד קסלר, מדען של נאס"א, הראה עוד בשלהי שנות השבעים שישנו ערך קריטי כלשהו - צפיפות מסוימת של עצמים שחגים באותו מסלול - מעליו הדינמיקה שתיארתי של התנגשות שיוצרת רסיסים שפוגעים בלוויניים אחרים ויוצרים רסיסים חדשים, תהפוך לתגובת שרשרת בלתי ניתנת לעצירה, שבסופו של דבר תשמיד את כמעט כל הלוויניים באותו המסלול - ותהפוך את המסלול הזה לבלתי שמיש עד שהחיכוך עם האטמוספירה הדלילה יגרום לרסיסים ליפול בחזרה לכדור הארץ. הזמן שיחלוף עד שהרסיסים יפלו בחזרה תלוי בצפיפות האטמוספירה בגובה המדובר: בגובה של 600 ק"מ, למשל, מדובר בכחמש שנים - ובגובה של אלף ומאתיים ק"מ לא פחות מעשרים וחמש שנה. חישוביו של קסלר מראים כי עבור מסלול בגובה של שש מאות ק"מ הערך הקריטי הזה הוא כארבעים אלף לוויינים, ובגובה של 1200 ק"מ - אלף לוויינים. בעבר המספרים הללו היו דימיוניים - אבל כפי שראינו, בימינו הם ממש לא דמיוניים.

רבים מהלווינים מצוידים במערכות הנעה שמאפשרות להם לחמוק מהתנגשות צפויה אם מתקבלת התראה מוקדמת לגביה, ונכון להיום נאס"א וסוכנות החלל האירופאית עוקבות אחר פיסות גדולות במיוחד של זבל חללי ומתריאות בפני מפעילות הלוויינים במידה והן מזהות התנגשות אפשרית. אבל מטבע הדברים, חברה שמפעילה עשרות אלפי לוויינים תתקשה להגיב להתראות שכאלה במהירות הנדרשת. עדות לכך קיבלנו ב-2019, כשחיל האוויר האמריקני התריע בפני סטארלינק על התנגשות פוטנציאלית בין אחד מלוויניה ללווין של האיחוד האירופי: סטארלינק קיבלה את ההתראה, אבל באג כלשהו במערכת התקשורת הפנימית של החברה הביא לכך ששום פעולת התחמקות לא בוצעה - ורק במזל חלפו שני הלוויינים זה לצד זה מבלי להתנגש.

זאת ועוד, ככל שכמות הלוויינים במסלול הולכת וגדלה, כך נעשה קשה יותר לעקוב אחר כל העצמים השונים ולחזות מראש התנגשויות פוטנציאליות. זה מה שקרה ב-2009, כשאירידיום 33 - אחד מלוויני אירידיום המקוריים ששוגרו בסוף שנות התשעים - התנגש עם לוויין רוסי ישן ולא פעיל בגובה של כ-790 ק"מ. שני הלוויינים המדוברים היו במעקב רציף של סוכנויות החלל, אבל ריבוי העצמים באותו מסלול הביא לכך שהתנגשות הפוטנציאלית הזו 'פוספסה' - עד שהיה מאוחר מדי: ההתנגשות הזו לבדה כמעט שהכפילה את מספר העצמים הקטנים והמסוכנים שחגים באותו המסלול.

חלק מהבעיה הזו ניתן לפתור, כנראה, באמצעות מערכות אוטונומיות למניעת-התנגשות שיאפשרו ללווינים לבצע תמרוני התחמקות באופן עצמאי: סטארלינק, למשל, כבר החלה לשלב מערכת כזו בלוויינים שלה. אבל הפתרון הזה תקף רק כשמדובר בלוויין פעיל ומתפקד: לווינים ישנים ולא פעילים שממשיכים להסתובב במסלול המקורי שלהם - כמו אותו לווין רוסי שהתנגש באירידיום 33 - ימשיכו להוות סכנה מוחשית במשך שנים רבות. מתוך תשעים וחמישה לוויני אירידיום ששוגרו עד כה - כולל הדור החדש ששוגר במסגרת Iridium NEXT - כשלושים חוו תקלות טכניות שהפכו אותם לגושי מתכת דוממים וחסרי שליטה, ועשרים ושלושה מהם עתידים להמשיך ולחוג את כדור הארץ כמו פגזי תותח אולטרה-מהירים במשקל של חצי טון במשך מאה השנים הקרובות לפחות.

הטרגדיה של נחלת הכלל

ולבסוף, אל האתגר הטכנולוגי הזה של שליטה ובקרה על כל כך הרבה עצמים במסלול סביב כדור הארץ, מתווסף אתגר חדש שונה - וחדש לחלוטין.

בינואר 2018 שיגרה חברה קטנה מקליפורניה בשם Swarm Technologies ארבעה לוויינים תקשורת זעירים זעירים, שכל אחד מהם היה בגודל של ספר ממוצע: כפי שכבר למדנו, במציאות החדשה של עולם החלל, העובדה שסטארט-אפ עם ארבעה עובדים מסוגל לשגר לחלל לווינים אינה כה חריגה. מה שכן היה יוצא דופן הוא שבפעם הראשונה בהיסטוריה היה זה שיגור "פיראטי", ללא אישורה של ממשלת ארה"ב: למעשה, סוכנות התעופה האמריקנית (FAA) אסרה במפורש על Swarm Technologies לשגר את הלוויינים שלה, מכיוון שבעקבות גודלם הזעיר של הלוויינים המדוברים לא ניתן היה לעקוב אחריהם מהקרקע ולוודא שהם אינם מהווים סכנה לגופים אחרים במסלול. אבל ST "צפצפה" על ה- FAA, ובכל זאת שיגרה את הלוויינים שלה על גבי משגר של חברה הודית.

מאוחר יותר, אחרי שחטפה קנס של כמעט מיליון דולר, חזרה ST למוטב ושינתה את הלוויינים שלה כדי שניתן יהיה לעקוב אחריהם בקלות רבה יותר - אבל המקרה הזה מדגים את המציאות החדשה אליה נקלענו: מציאות שבה כל אחד כמעט - מחברה קטנטנה ועד אפילו חובבן עם קצת כסף פנוי - יכול לשגר לוויין לחלל, ואף אחד לא יכול לעצור את זה. הוכחה נוספת לכך התקבלה באותה השנה, כשסטארט-אפ ניו זילנדי קטן בשם RocketLab שיגר לחלל כדור דיסקו בגודל של מטר ובמשקל של עשרה ק"ג, שזרח באור בוהק במשך תשעה חודשים עד שנפל בחזרה לקרקע. למה שמישהו ישגר כדור דיסקו לחלל, אתם שואלים? לדבריו של מייסד החברה, הכדור - שמכונה 'כוכב האנושות' (Humanity Star) - אמור היה להזכיר לאנושות שכולנו רק גרגר אבק זעיר בחלל הגדול. בפועל, עם זאת, כל מה ש'כוכב האנושות' הצליח לעשות זה לעצבן את האסטרונומים ולהפריע להם בעבודתם. היו מי שראו בשיגור הזה - וכנראה שבצדק - סוג של ונדליזם, כמו לתלות שלט פרסומת ענק על קירות הגרנד קניון.

המציאות הזו, אם תישאר כמות שהיא ולא נצליח לשנות אותה, תביא אותנו כמעט בוודאות אל סיטואציה עצובה ומוכרת מאוד בדברי ימי האנושות, תרחיש שזכה לשם 'הטרגדיה של נחלת הכלל' (Tragedy of the commons). מקורו של המונח הזה עוד בראשית המאה ה-19, והוא מתאר את האופן שבו גישה חופשית ובלתי מוגבלת למשאב משותף כלשהו - תביא בהכרח לניצול יתר של המשאב הזה, עד כלייה מוחלטת. הדוגמה הסטנדרטית לטרגדיה של נחלת הכלל היא כר מרעה משותף למספר בעלי עדרים של פרות או כבשים: כל אחד מבעלי העדרים שואף לרווח כלכלי מקסימלי ולכן רוצה להגדיל את מספר בעלי החיים בעדר ככל שרק יוכל - אבל מכיוון שהנזק שכל עדר גורם למרעה כתוצאה מרעיית-יתר מתחלק על פני כל בעלי העדרים, לאף אחד מהם אין תמריץ להגביל מעצמם את גודלם של העדרים ורק רגולציה חיצונית כלשהי תוכל למנוע את קריסתו המוחלטת של המרעה.

אותה תופעה עתידה, אולי, להתרחש גם בחלל הסמוך לכדור הארץ: כמו המרעה, גם המרחב של המסלולים הנמוכים הוא משאב מוגבל - ובהיעדר היכולת לשלוט על מי משגר לוויין וכיצד הוא מפעיל אותו, צפיפות היתר שתיווצר במרחב הזה עשויה להביא אותנו אל סינדרום קסלר, ואותה תגובת שרשרת הרסנית שתמנע מאיתנו לנצל את המרחב הזה במשך שנים רבות. האם תצליח האנושות להתעשת בזמן ולמנוע מהחלל הקרוב להפוך לבית מטבחיים שכל לוויין שמתקרב אליו יהפוך לענן של שברי מתכת? נחיה ונראה.

ביפ ביפ

בחזרה ל-2014, ולשנהב לייזרוביץ וחבריה בבסיס הטילים יאסני שבדרום רוסיה.

"אתה נכנס לחדר, זה בונקר צבאי כזה. אתה רואה [...] מלא אנשים בטלפונים, כל אחד אחראי על מערכת אחרת בתוך הטיל וכולם שם בטלפונים וכל הזמן הם אומרים Nominal, Nominal - שזה אומר שהכל בסדר. כאילו, מבחינתם הם יכולים אפשר להמשיך לטוס."

המשגר ועליו דוכיפת 1 ועוד שלושים ותשעה לוויני CubeSat זעירים ישב על כן השיגור.

"אנחנו תפסנו טרמפ על לוויין מזג אוויר של ספרדים ששיגרו אותו, ויחד איתנו תפסו עוד איזה 40 לוויינים אחרים. זה היה שיגור מאוד מאוד גדול [...], זה היה שיגור הכי גדול בזמנו, כאילו לאותו זמן זה היה שיגור עם הכי הרבה לוויינים שהיה."

בעליהם של הלוויינים האחרים באותו השיגור נכחו גם הם בחדר הבקרה.

"אגב אנחנו היינו מאוד שונים משאר הנציגים. כולם היו מבוגרים ואנחנו היינו איזה שלושה תיכוניסטים."

כפי שאתם ודאי יכולים לדמיין, לא רבים האמינו שדוכיפת 1 באמת יעבוד ויצליח ליצור קשר עם מפעיליו: הרי גם לוויינים שמתוכננים על ידי חברות ענק נכשלים כדבר שבשגרה, אז על אחת וכמה וכמה כשמדובר בלוויין שפותח על ידי חבורה של ילדי בית ספר מהרצליה…

"תראה, את האמת - כל כך לא האמינו שנצליח לעשות את זה….כאילו, בכנות, כשאמרתי לאמא שלי שיש שיגור, אז היא כזה עשתה לי 'על מה את מדברת? אני חשבתי שזה סתם איזה פרויקט שעשית בתיכון שלך…כאילו על מה את מדברת? שיגור? [...] לא הרבה האמינו שנצליח."

אבל כעת הגיע רגע האמת - הרגע שבשבילו קרעו ד"ר אנה הלר, שנהב וחבריה את הישבן במשך שלוש שנים.

"בגדול זו היתה ההתרגשות של החיים. אני לא חושבת שתהיה לי התרגשות כזאתי בקרוב. אתה יושב ואתה קצת לא מאמין: כאילו, עד לפני שנייה אני עם כובע אמבטיה וכפפות עמדתי וכבר חיברתי דברים, כאילו תכנתתי על הלוויין הזה ועכשיו הדבר הזה [...] הולך להימצא בכלל מחוץ לאטמוספירה בגובה של 600 קילומטר. יש בזה חוויה לא אמיתית. חוויה כזאת היא באמת מטורפת."

בשעה עשר ואחת עשרה דקות בלילה, שעון ישראל, יצא הטיל לדרכו.

"זה היה כזה מין בונקר באמת אטום כדי שההדף לא לא יפגע בך, אבל אתה עדיין הרגשת אותו כשהטיל עלה."

עכשיו הגיע רגע האמת. שנהב וחבריה חזרו לבית המלון שלהם, ומשם צפו דרך מצלמת רשת בחדר הבקרה של הלווין בהרצליה.

"ואתה רואה חבורה של חובבי רדיו שמנהלים את התחנה יחד עם התלמידי תיכון, אוסף של הורים מורים ראש העיר של הרצליה מי לא היה שר המדע היה שם נראה לי מלא אנשים ומלא תיכוניסטים יושבים באיזה חדר צפוף על איזה שתיים שלושה רמקולים ומלא מלא מסכים ומחכים ושקט."

כשיעזוב דוכיפת 1 את המשגר, הוא אמור להתחיל לשדר אותות רדיו מחזוריים אל תחנת הקרקע כדי לסמן שהוא בחיים.

"בגלל שזה היה שידור רדיו, הם שמו את הסאונד של המקלטים על רמקולים כדי שכולם יוכלו לשמוע. ואתה בגדול, אתה שומע הרבה רעש סטטי בהתחלה. אתה מחכה, כי אתה מחכה לאיזה ביפים, לאיזה משהו לשריקה כלשהי [...]. אתה רק רוצה לראות שיש אותו."

מי שצפה בשידור החי של ניסיון הנחיתה של בראשית על אדמת הירח יודע עד כמה מתוחים הרגעים האלה, הרגעים שקובעים אם המשימה כולה הצליחה - או שכל המאמצים הרבים ירדו לטמיון.

"פתאום אתה שומע ביפ ביפ ביפ ביפ ככה….וכולם מתחילים לצרוח! 'קלטנו אותו, קלטנו אותו!'... ובאמת כמה שניות אחרי זה אתה מקבל הודעה כאילו שהלוויין בסדר, שהמצבים שלו תקינים, שהסוללה טעונה. ואז כבר ידענו שזהו, אנחנו עשינו את זה. עשינו משהו מטורף."

ולא 'סתם' "עשינו את זה": דוכיפת 1 המשיך לפעול ולשדר במשך חמש שנים נוספות - והוא מחזיק בשיא העולמי כלוויין התלמידים בעל משך החיים הארוך ביותר בחלל.

רק כששבה שנהב ארצה, היא החלה להפנים את גודל ההישג.

"עשו על זה כתבה בחדשות כשזה קרה, כאילו, ואז יותר מזה גם זיהו אותי בשדה תעופה אחר כך. באו אליי ישראלים אחרים - 'ואתם האלה שהייתם בחדשות לפני יומיים!' [...] אז היה ממש באזז, זו היתה באמת חגיגה כזאת, שהרבה מראיינים, כאילו מלא אנשים שבאו לראות איך עושים את זה. כאילו לשמוע איך דבר כזה קורה. [...] ובאמת היה היה באמת הד יחסית גדול בעולם, וגם בעולם החלל שלנו זה עשה הד, כי באמת באיזשהו מקום גם עקפנו את התעשיות המסורתיות. כאילו, אני ידעתי שיש עוד לווין אחד שהיה אמור להיות משוגר, לדעתי של אוניברסיטת תל אביב - אבל אנחנו עקפנו אותם. כאילו זה תפס את כולם כזה. רגע…מה קרה פה?"

מעבר לגאווה הלאומית ולחוויה האישית שעברו תלמידי מרכז המדעים הרצליה - גם מדינת ישראל עצמה יוצאת מורווחת מהצלחתו של דוכיפת 1.

"אני יכולה להגיד לך [...] שלא מעט מהחברה שנמצאו שהיו בפרויקט הזה, בסוף מוצאים את עצמם גם מתעסקים בזה בצבא בכל מיני מקומות. כאילו בתעשייה האווירית וכאלה."

אבל אולי תרומתם הגדולה ביותר של פרוייקטים יצירתיים ופורצי דרך שכאלה היא, כפי שחזה פרופ' רוברט טוויגס לפני עשרים שנה, בתחום החינוך. ההצלחה האדירה של דוכיפת 1 דירבנה את סוכנות החלל הישראלית להרחיב את הפרויקט, וב-2017 ו-2019 שוגרו דוכיפת 2 ודוכיפת 3 שפותחו על ידי תלמידים במרכז המדעים הרצליה ובתי ספר באופקים, ירוחם, עפרה וחורה. בהמשך הושקה גם תוכנית תב"ל - ראשי תיבות של 'תלמידים בונים לווינים' - שבמסגרתה שוגרו ב-2022 לא פחות משמונה לווינים שתוכננו על ידי תלמידי תיכון בטייבה, נצרת, קריית אתא, גבעת שמואל ועוד. כששומעים את שנהב מספרת על ההשפעה האדירה שהייתה לפרויקט על חייה, מבינים שקשה להפריז בחשיבותן של תוכניות שכאלה והשפעתן הפוטנציאלית על מסלול חייהם של התלמידים שנחשפים אליהן, במיוחד בישובי הפריפריה.

"קודם כל זה חיזק לי את הוקטור הזה של להישאר בתחום החלל. פתאום אני מדברת על זה כאשכרה דבר שאני מחפשת. חיפשתי להגיע לזה, גם בצבא וחיפשתי להתעסק בזה באוניברסיטה וחיפשתי בכל מקום להתעסק בזה בעבודה מה שאני עושה היום. בוא נגיד ככה אני ידעתי מהרגע… כאילו עוד מלפני - אבל עכשיו אני כאילו אחרי השיגור ידעתי בוודאות שזה מה שאני רוצה להמשיך בו.

ודבר שני זה נותן לך איזושהי תחושה של מסוגלות. אני לא הייתי את התלמידה הכי טובה, כן? כאילו מבחנים זה לא הצד החזק שלי [...] וזה חיזק לי את המסוגלות, שאני יכולה, שאני מסוגלת לעשות דבר כזה. אם אני מסוגלת לתכנת משהו שיחזיק בחלל כאילו תקופה, אז כאילו זה נותן לך תחושה שאתה יכול לעשות גם דברים אחרים. זו תחושה שהיא לא טריוויאלית."

פינת חסות: אורביט

הפינה בחסות "אורביט מערכות תקשורת."

"חד חד חד חד, אז הוא רץ, יאללה, הולכים לסיבוב?

יאללה, שוט, תחנה ראשונה, קפה, הכי חשוב, מזה מתחילים."

עד כה בפרק דיברנו על מהפכת עולם החלל החדש בהקשר של הלווינים שמשייטים בשמיים - אבל יש למהפכה הזו צד נוסף, פחות מוכר, ועם זאת לא פחות דרמטי ומרתק. הוא פחות מוכר מכיוון שברוב המקרים, הוא מסתתר בתוך כדורי פיברגלס לבנים ומסתוריים - כמו אלה שאפשר למצוא על הגג של חברת אורביט מערכות תקשורת בנתניה.

"[אסף] מהנדס פה בחברה יצא לי לבלות שם ימים רבים, וגם קצת לילות, צריך להגיד, על הגג."

מגובה הרחוב, הגג של אורביט נראה קצת כמו בסיס עתידני על מאדים. לא רבים מחוץ לחברה זוכים לבקר בו ולהציץ לתוך ה'רדומים' - אותם כדורים לבנים ענקיים - אבל היום, אני ואתם מקבלים סיור פרטי, והמדריך שלנו הוא אסף פוניס: מי שהחל את הקריירה שלו באורביט כמהנדס מן המניין - והיום הוא סמנכ"ל הפיתוח העסקי של החברה. אסף מצביע על פתח קטן באחד הכדורים הלבנים, שממנו אפשר לראות מכונה משונה ועליה צלחת לוויין עגולה.

"[אסף] למעשה זה מסובב עם שלושה צירים. הוא נראה קצת מוזר, אבל הוא מאוד מאוד חשוב בשבילנו. זה למעשה הסימולטור ים שלנו."

סימולטור ים, על גג בלב אזור התעשיה של נתניה, בחברה שעוסקת בתקשורת לוויינים???... אוקי, אני חושב שאנחנו צריכים לקחת כמה צעדים אחורה.

---

"[אסף] טוב, אז אורביט מערכות תקשורת, חברה שנוסדה ב-1950 כחנות לתיקוני אלקטרוניקה. מאוד מעניין למה התפתחנו, ולאן הגענו."

עשרת אלפים לוויינים, עשרים אלף…אפילו מאה אלף לוויינים - לא ממש שווים הרבה, אם אתה לא יכול לדבר איתם: לשלוח להם הנחיות, לקבל את התמונות שהם מצלמים וכדומה. זה הצד האחר של מהפכת הלוויינות, ואורביט היא החברה שמובילה אותו בישראל.

"[אסף] אפשר להגיד שבארבעים שנה האחרונות אנחנו מתעסקים בשלושת התחומים שהם התחומים המובילים אצלנו: אם זה מסובבי אנטנות, מערכות עקיבה וטלמטריה, מערכות תקשורת לוויינית מוטסות ומושטות, ומערכות קשר פנים למטוסים."

כשאורביט נכנסה לתחום תקשורת הלוויינות לפני ארבעים שנה ויותר, העולם הזה היה שונה לגמרי: תקשורת הלוויינים הייתה חד-כיוונית בעיקרה, כמו למשל בשידורי טלוויזיה.

עם הזמן נכנסו לשימוש מערכות תקשורת דו-כיווניות, כלומר כאלה שגם שולחות וגם מקבלות מידע מהלווין, ומאז שפרצה האינטרנט לחיינו, הביקוש לרוחב פס גדול - דהיינו, היכולת להעביר כמויות גדולות של מידע בפרק זמן קצר - רק הולך וגובר.

"[אסף] בסוף זה פונקציה של הדרישה. אם יש מערכת שמותקנת על קרוזליין עם 5000 נוסעים שכל אחד מהם רוצה לעשות Facetime עם המשפחה שלו בבית, אפשר גם להגיע שם לג'יגות יפות. אז הרבה פעמים זה פונקציה פשוט מאוד של הדרישה, כשזה אינסופי - כלומר ככל שניתן יותר, תהיה הדרישה יותר גבוהה. עוד לא הגענו למצב שמישהו אמר 'לא לא, מספיק עם הרוחב פס המדהים הזה שאנחנו מקבלים…' זה עוד לא קרה, ולהערכתי זה גם לא יקרה."

יש המון יכולות ואתגרים טכנולוגיים שכרוכים ביכולת להעביר המון מידע אל ומלוויין שנמצא במסלול גיאוסינכרוני במרחק של שלושים ושישה אלף ק"מ, או לווין במסלול נמוך יותר אבל שחולף על פני השמיים בתוך פחות מעשר דקות - ואחד האתגרים הקריטיים הוא היכולת לכוון את אלומת השידור והקליטה של האנטנה הקרקעית אל אותו לווין בדיוק של שברירי מעלה: אפילו סטייה זעירה, כזו שלא ניתן לזהות בעין, תשבש את התקשורת.

"[אסף] זאת אומרת, בסוף בסוף בסוף, זה מערכת, זה מכונה שמצביעה על נקודה מסוימת, צריך לעשות את זה בצורה מאוד מאוד מדויקת. אנחנו מדברים פה על רוחבי אלומה לפעמים מאוד מאוד קטנים, ממש ברמה כמו של חוד של סיכה, וצריך לקחת את המפלצת הזו ולהצביע בצורה מאוד מאוד מדויקת על המטרה, כדי לקלוט."

והעובדה הזו מחזירה אותנו אל הגג של אורביט, ואל סימולטור הים שמתחבא בתוך אחד הרדומים הלבנים.

"יש לנו על הגג מטווח אנטנות.

מטווח אנטנות? ככה קוראים לזה?

ככה קוראים לזה, כן, באנגלית test range. ואנחנו עושים ממש מדידות, ואנחנו מוודאים שהסימולציות שלנו אכן נכונות."

חלק מהמערכות של אורביט מותקנות, כפי שציין ליאור, על אוניות ומטוסים - שמטבעם חווים טלטלות בכל הצירים.אבל לא משנה עד כמה יהיו חזקים טלטולים, האנטנה של אורביט חייבת להמשיך ולהצביע על אותה הנקודה בשמיים, ויהי מה, כפי שיספר לנו ליאור רודמינסקי, סמנכ"ל המוצרים והפתרונות של אורביט.

"[ליאור] יש עוד דבר מעניין שכן שווה לציין, זה אם מסתכלים עכשיו על הסימולטור הזה של שלושה צירים, שמדמה בעצם יואו, פיץ' ורול של אותה ספינה או של אותו מטוס, האנטנה שיושבת עליו, 46 סנטימטר במקרה הזה, היא מסתכלת לאותה נקודת שמיים כמו לייזר, ולמרחק של 36,000 קילומטר, ללווין גאו-סטציונרי. צריך להבין את זה, זה בסוף דיוקי עקיבה והצבעה סופר מדויקים של פחות מ-0.2 מעלה במרחקים עצומים.

[רן] זאת אומרת, כל שינוי של שבריר מעלה כאן על הקרקע, מתבטא בזה שהקרן בעצם תסטה מאות או עשרות קילומטרים בצד של הלווין.

[ליאור] בדיוק, אז מאוד חשוב שהמכניקה של אותה אנטנה תגיב בצורה מיידית לכל שינוי שיכול לקרות או בים או במטוס, וזו הגדולה והיופי של המערכת הזאת. עוד דבר של חלק מהמערכות וזאת שאנחנו מסתכלים עליה עכשיו. בן אדם ממוצע שיכול לחוות לצורך העניין סדר גודל של 4-6G בלי להתעלף. המערכות האלה עוברות בדיקות, ל12G RMS: אתה רק יכול לתאר לעצמך מה היא חווה בזמן הזה. כלומר אם בן אדם היה עובר בדיקה כזו היה מתעלף במקום. ואנחנו לוקחים את המערכות אל הסופר קיצון כדי לוודא שהן שהם הכי אמינות שיש."

"[ליאור] בגלל שהאנטנות האלו עולות על מטוסים, עושים להן בדיקות אמינות ובדיקות חיים, הייתי מגדיר את זה - משוגעות. מה שעושים, לוקחים אותם ממש את המערכות לקיצון. מבחינת טמפרטורות, מעלים טמפרטורות גם מעבר לתקן - עד שמזהים כשל. ברגע שמזהים כשל חוזרים אחורה רואים בעצם באיזה טמפרטורה הכשל קרה, איך אנחנו מתקנים. אותו דבר עושים בטמפרטורות נמוכות. הרעדות… עושים דברים באמת הרבה מעבר לתקן על מנת לוודא שהמערכת הזאת היא סופר אמינה, ויכולה לשרות את הלקוחות לתקופה מאוד מאוד ארוכה. ובעצם מנסים לתת לה חוויה של של של החיים האמיתיים: של המראות ושל נחיתות, ושוקים מאוד רציניים שהיא חוטפת - והיא צריכה להמשיך אחר כך. להמשיך לדייק מול הלווין הזה שנמצא ב-36 אלף קילומטר. אז זה סופר חשוב. גם חלק מהמערכות עוברות, בעולם הצבאי, עוברות בדיקות של Gunfire: של 30-40 g לשבריר שניה.

[רן] לדמות מצב שנורה פגז מהספינה, ועכשיו ספינה מקבלת את ה Recoile הזה של הפגז.

[ליאור] בדיוק. או מהספינה או אפילו מהמטוס, כשיש פיצוץ כזה - שהמערכת יודעת אחר כך לחזור ל Full operation, גם אחרי חוויה לא נעימה בכלל."

אלעד בסלי, מהנדס צעיר באורביט, יושב בתוך קרון הבקרה שעל הגג ומזין לסימולטור את הנתונים הדרושים כדי לסמלץ את תנועת האוניה. הסימולטור קופץ ורועד - אבל צלחת הלוויין לא משנה את כיוונה ולו במילימטר.

"[אלעד] אז אפשר לראות שברגע שאני מפעיל את המערכת, את הסימולטור, ואנחנו רואים בעצם את האנטנה בתוך הרדום מתחילה לזוז בעצם כאילו עכשיו הספינה מטלטלת בגלים. [...] אז בעצם זה מה שאנחנו רואים פה, אנחנו רואים ממש את כל הבסיס, והאנטנה עצמה תמיד תישאר מכוונת לאותו לוויין."

אבל ההשפעה של המהפכה שמתחוללת בעולם החלל בעשור האחרון על תחום תקשורת הלוויינים היא אפילו רחבה עוד יותר. קחו, לשם הדוגמה, שירות חדש לחלוטין שהופיע בשנים האחרונות: Ground Stations As A Service, 'תחנות תקשורת קרקעיות כשירות'.

"[ליאור] טוב, אז האמת שזה אחד הדברים, באמת… דיברנו על טרנדים שקורים בשנים האחרונות, אז זה טרנד שהוא מאוד מאוד מאוד מעניין, והוא גם מתחבר לנושא של הוזלת עלויות. היום הגענו למצב שלשגר לוויין עולה, כמו שאמרנו, עשרות אלפי דולרים, אבל לבנות תחנת קרקע זה בסדר גודל של מאות אלפי דולרים - שזה איזשהו מצב קצת לא הגיוני בסוף.

[רן] פעם זה היה הפוך.

[ליאור] פעם זה היה הפוך, ממש ככה, או פעם היה לבנות לוויין, היה מיליוני דולרים, אז תחנות קרקע היו מאות אלפי דולרים. אז זה היה, היחס היה הגיוני, ועכשיו היחס הוא פשוט התהפך. ולמעשה לנקודה הזו, לוואקום הזה, נכנסו כמה חברות סטארט-אפ מאוד מעניינות בשנים האחרונות [...] ולמעשה הן רוכשות תחנות קרקע, ומבצעות הקצאת משאבים בניהול זמן. זאת אומרת, אם מישהו עכשיו בונה לוויין, הוא לא צריך לרכוש תחנת קרקע אלא הוא פונה אל אותה חברה, שלחברה הזו יש עשרות תחנות קרקע פורסות בכל העולם, והוא למעשה קונה 'זמן חליפה', זה המושג. הוא למעשה משלם רק פר-חליפה שהוא צריך, ובפועל הוא פשוט לא צריך לרכוש תחנת קרקע. אותנו זה פוגש באורביט כיצרנית של תחנות קרקע, בהתחברות שלנו לאותן חברות, ובזה שאנחנו יודעים לתת להן ערך נוסף בעצם, בפתרונות שלנו."

דוגמה יפה לאחד הפתרונות היצירתיים של אורביט קשורה לתדרי הרדיו שבהן נעשית התקשורת מול הלוויינים. כיום התקשורת הזו נעשית באחד מתוך שני תחומי תדר המכונים X ו- S. תחום תדר חדש שהולך ונכנס הוא Ka - אבל להחזיק שלוש מערכות תקשורת שונות, שלוש אנטנות כדי לתמוך בשלושה תחומי תדר, זה סיפור יקר עבור החברות שמפעילות את תחנות הקרקע כשירות. אורביט זיהתה את האתגר הזה מבעוד מועד.

"[ליאור] זאת אומרת, הפיתוח האחרון שלנו היא אנטנת Triband, שלושה תחומי תדר, שבה אנחנו מאפשרים לאותם Ground Station as a Service, לתת שירותים בתחומים הקלאסיים שקיימים היום, ואנחנו גם כבר מוכנים לתחום תדר ב-KA, שייכנס בהמשך. אנחנו לא יודעים אם זה יהיה עוד שנה, עוד שלוש שנים או עוד חמש שנים, אבל התחנה שלנו כבר מוכנה לזה. וזה מאוד מאוד חשוב, כי בסוף כזו חברה רוצה להיות כמה שיותר גנרית, לתמוך בכמה שיותר לוויינים - זה מחייב אותנו להיות כמה שיותר גנריים, ולתת פתרון שהוא באמת פתרון חדשני, שגם יסגור להם את הפינה בחמש עשרה שנה הקרובות."

אתגר מפתיע נוסף הוא אתגר הסייבר. וכשאני אומר על האתגר הזה שהוא 'מפתיע' - אני לא מתכוון שהוא עשוי להפתיע רק אתכם.

"[אסף] בסוף כדי שתהיה תקשורת לוויינית, אני צריך שהאנטנה תצביע על הלוויין. זה נשמע קצת מובן מאליו, אבל זה צריך לקרות. כן יכול להיות תרחיש שבו למעשה תתבצע התקפת סייבר שתזיז את האנטנה מהלוויין. יש פה איזה משהו שהוא מצד אחד נורא נורא טריוויאלי, אבל מצד שני זה משהו שלא כך מתעסקים בו. ואנחנו מתעסקים בו. [...]

[רן] התקפת סייבר, זה לא הדבר שעובר לך בראש, שמישהו אשכרה יזיז את האנטנה.

[אסף] בדיוק. וזו הנקודה שבאמת אנחנו מביאים חשיבה חדשה לעולם הזה. כי אכן זה משהו שלא חשבו עליו. [...]

[רן] הלקוחות שלכם, דרך אגב, מבינים את זה כמוכם?

[אסף] האמת שלא כשאנחנו מדברים איתם על זה אז ברוב הפעמים פשוט נפתחות להם העיניים. וואלה, לא חשבתי על זה ברמה הזו!..."

כפי שאתם ודאי מבינים, בשלב הזה, אורביט מתמודדת מול שורה של אתגרים שונים מאוד זה מזה, שדורשים התמקצעות מולטידיסיפלינרית בתחומים רבים ומגוונים: חומרה, תוכנה, מכניקה, פיזיקה, RF ועוד ועוד. ו"רק" לעמוד באתגרים האלה - זה לא מספיק: למהירות, בעולם החלל החדש, יש חשיבות קריטית.

"[ליאור] כשאנחנו מקבלים הזמנה מכזו חברה, הם שואלים, אוקיי, אפשר לבוא מחר לעשות לתחנת קרקע? זה מבחינתם קבועי הזמן. ואנחנו גם פה חייבים להתאים את עצמנו. אסור לנו להגיע למצב, ואנחנו לא רחוקים משם, שלוקח יותר זמן לייצר תחנת קרקע מלייצר לוויין. היום יש חברות שמייצרות לוויין בשבועות. זה מדהים, התחום הזה התפתח, במיוחד של מה שנקרא CubeSat או SmallSat. יש שם מודולים שמוכנים. זה תחום מדהים, וכבר שמעתי מלקוחות שלנו שאוקיי חבר'ה, לא יכול להיות שהלוויין מוכן לפני תחנת קרקע. והם צודקים. כלומר אנחנו חייבים להתאים את עצמנו, ואנחנו אכן מתאים את עצמנו לעולם הזה."

כדי לעמוד באתגרים האלה, אורביט זקוקה למהנדסים, מפתחים ואנשי ייצור בכל הדיסציפלינות השונות. אתם לא חייבים לאהוב את החלל וכל מה שקשור בו כדי ליהנות מהעבודה באורביט - אבל אם בכל זאת עוברת בכם צמרמורת קטנה בכל פעם שאתם מרימים את הראש אל הרקיע, ברור שאורביט היא המקום עבורכם.

"[ליאור] אין ספק שמי שאוהב את התחום הזה וזה מלהיב אותו, אז עבודה באורביט היא אולי הדבר הכי קרוב שאפשר להגיע לעולם הזה. [...] אז זה מאוד טכנולוגי וזה מולטי-דיסציפלינרי וזה עונה להרבה צרכים אמיתיים שיש היום בעולם הזה ואנחנו עושים דברים באמת יפהפיים ותורמים לעולם.

[...] אני חושב שבסוף, היכולת של חברה קטנה מנתניה לעבוד עם כל החברות הגדולות בעולם, להיות מותקנים על מאות רבות של פלטפורמות, לדעת שאנחנו אלה שמספקים תקשורת לאונייה שנמצאת אי שם לבד באמצע הים, או למטוס משימה עכשיו שמנטר איזושהי פעילות… הדבר הזה הוא באמת תחושת סיפוק אדירה. לדעת שבוצע ניסוי אי שם שפורסם בחדשות ולדעת שהוא בוצע בזכות האנטנה שלנו, כלומר בוודאות, כלומר אם לא, אם לא הייתה האנטנה שלנו זה לא היה קורה או לא היה מצליח - תחושת סיפוק אדירה. ואנחנו פשוט עושים עולם טוב יותר, עולם מחובר יותר, עולם שמאפשר לאנשים לדבר אחד עם השני בצורה קלה, בצורה אמינה ולדעת שהם יכולים לסמוך על המערכות שלנו כשהם באמת יצטרכו אותן."

אורביט מערכות תקשורת מזמינה אתכם לקחת חלק במהפכת החלל המסעירה שמתחוללת מעל ראשנו. בקרו בדף המשרות באתר הבית של החברה, בכתובת orbit-cs.com/careers.