תכנית חקר דו-שנתית: מעבדה לבחינת ננו-לוויינים בקריית אתא

אב

תלמידי תיכון רוגוזין בקריית אתא מקימים מעבדה שתאפשר לקיים ניסויים על ננו-לוויינים הדמיית בתנאים הדומים לסביבת החלל
תלמידי י"ב ממגמת הנדסת תוכנה ומגמת אלקטרוניקה בתיכון רוגוזין, על רקע המעבדה | צילום: דיאנה ששונוב
שתף: 
בפרויקט ייחודי ומעורר השראה, בתמיכת סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע, תלמידי בית הספר רוגוזין בקריית אתא עמלים על בניית מעבדה אשר תכיל מתקן שידמה את סביבת החלל באמצעות שדה מגנטי שיופעל על הלוויין הזעיר שמתוכנן ונבנה על ידי תלמידי בית הספר, בעת ריחופו באוויר.
 
המערכת תאפשר ללוויין לנוע במצב המדמה חוסר משקל ואפס חיכוך עם האוויר, בדומה לתנאים בחלל. כדי לבצע פעילות זו התלמידים נפגשים על בסיס שבועי עם מנחים מהאקדמיה, בכירים מהתעשייה הביטחונית ומהנדסים מאינטל, על מנת להתמחות בפיזיקה של שדות מגנטיים והתנהגויות מכניות שונות. כמו כן התלמידים, המחולקים לצוותי תוכנה ומעבדה, מפתחים תוכנה שתאפשרו את ניסוי הדמיית סביבת החלל במעבדה.
 
המערכת תיבנה מצד אחד באמצעים מתקדמים שיאפשרו את הניסוי ובמקביל יפותחו שיטות יצירתיות לחלקי לוויין זולים כגון הדפסה בתלת ממד של גוף הלוויין ושימוש במערכות זולות לחלקי הלוויין השונים. 
 
התלמידים המשתתפים בתכנית בעבודה על בניית מודל ננו-לוויין ותכנון המעבדה
 
 
חזון התוכנית:
  • תוכנית רוגוזין בחלל מקנה ידע בהנדסת חלל ומקביל מעניקה לתלמידים ניסיון בתחום התוכנה והחומרה בבניית ננו-לוויין. תלמידי שכבת י"ב במגמת הנדסת תוכנה, משמשים גם כמדריכים עבור תלמידי שכבת י' וי"א ממגמות הנדסת תוכנה ואלקטרוניקה, ובליווי מנחי התוכנית, מכשירים את הדור הצעיר בתכנות, אלקטרוניקה, הדפסה בתלת מימד והנדסת חלל.
  • מטרת התוכנית היא להקים מעבדה שתוכל לארח קבוצות נוספות בארץ המפתחות ננו-לוויינים. המעבדה בתיכון רוגוזין תאפשר לקבוצות לבדוק את מערכות בקרת ההכוון של הלוויינים שלהם.
  • המעבדה ממוקמת בכניסה לבית הספר ומאפשרת חשיפה ועניין רב לכל תלמיד שיתעניין ואף ירצה לקחת חלק בפרויקט ובמערך הניסויים במסגרתו. 
  •  לבסוף, לאחר שלבי ההדמיות, חזון התוכנית הוא לפתח ננו-לוויין אמיתי עם משימה מדעית שישוגר לחלל.
 

General card

אירוע השקה למעבדת החלל בתיכון רוגוזין
04.06.2018
תלמידי תיכון רוגוזין מדגימים את אופן פעולתו של מתקן הסליליםתלמידי תיכון רוגוזין מדגימים את אופן פעולתו של מתקן הסלילים
ביום ראשון (3.6.18) התקיים אירוע השקת מעבדת החלל בתיכון רוגוזין, קרית אתא, שבמהלכו הדגימו בהצלחה התלמידים את התכנות ואופן פעולתה של המעבדה. ההשקה התקיימה במעמד ראש עיריית קרית אתא, מר יעקב פרץ, מנהל סוכנות החלל הישראלית, מר אבי בלסברגר, ואנשי תעשייה ואקדמיה נוספים מתחום הלוויינים.
 
מתקן השדה המגנטי במעבדה מורכב משישה סלילים, המלופפים בחוטי נחושת ומחוברים לספקי כוח הנשלטים על ידי תוכנת מחשב. כאשר בסלילים מוזרם זרם חשמלי מבוקר, נוצר שדה מגנטי בכל כיוון רצוי. בכך שואפים התלמידים בפרויקט לדמות עבור הלוויין התלוי במרכז המתקן את השדה המגנטי המשתנה, בדומה לכוחות הפועלים עליו בחלל. 
 
תלמידי תיכון רוגוזין מדגימים את אופן פעולתו של מתקן הסלילים
 
 
הלוויין, שגודלו 1U (קוביה בגודל 10X10X10 ס"מ), מכיל חומרת מחשב, מגנטומטר (מכשיר למדידת עוצמתו וכיוונו של השדה המגנטי) ומגנטורקרים (מערכת מייצבת תנועה באמצעות שדה מגנטי). הניסויים שהציגו התלמידים באירוע נועדו להראות כיצד פועל המתקן ליצירת שדה מגנטי פועל על הננו-לוויין שבמרכזו:
  1. ראשית, כדי להבין את המצב הניטרלי של השדה המגנטי של כדור הארץ, התלמידים מדדו אותו תחילה בעת שהסלילים והלוויין היו מושבתים. המדידה התבצעה באמצעות גאוסמטר ומצפן.
  2. בשלב השני, התלמידים הזרימו זרם חשמלי בסלילים והראו כיצד הם מסוגלים לייצר שדה מגנטי קבוע בכיוון מסוים.
  3. לאחר מכן התלמידים הראו שהסלילים יודעים לחולל שדה מגנטי משתנה בכיוונו, ממש כמו שקורה ללויין הסובב סביב כדור הארץ ומושפע מהשדה המגנטי המשתנה. התלמידים הפעילו את המגנטורקר והקהל ראה שהננו-לוויין התלוי  על חוט, החל להסתובב כתוצאה מהאינטראקציה בין המגנטורקר לבין השדה המגנטי שיצרו הסלילים. 

מנהל סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע, מר אבי בלסברגר, גוזר את הסרט בהשקת המעבדה

 
"אנחנו מאמינים שבעתיד המעבדה הזו תוכל לשרת סוגים רבים של לוויינים קטנים כדי לבדוק את מערכת הבקרה שלהם", אמר משה שחר, היועץ האקדמי של הפרויקט. לפיכך, בהמשך התלמידים שואפים להשיג דימוי מדויק יותר של שדה מגנטי, לפתח אלגוריתמים שמכוונים את הלוויין לכיוון הרצוי, וכן להחליף את החוט עליו תלוי הלוויין במסב אוויר כדורי שיאפשר ללוויין תנועה תלת-צירית.