נמצאו 3713 תוצאות

חדשות החלל

תחנת החלל הבינלאומית חוגגת 15 וממשיכה לספק חדשנות מפתיעה

סוכנות החלל הישראלית

2.11.2015

תחנת החלל הבינלאומית | צילום: NASA

אחד המסרים הבולטים ביותר שעלו מאירועי כינוס החלל העולמי שנערך לאחרונה בירושלים, היה הרושם ש"חלל" הוא כבר מזמן לא יעד אליטיסטי-מדעי הנשלט בלעדית על ידי מדינות, אלא מרחב בין-תחומי בו לוקחים חלק גופים מסחריים וממסדיים בשיתוף פעולה הדוק, עם יוזמות שהשלכותיהן מגיעות לאזרחים ברחבי העולם. אין פלא שאחת המליאות המרתקות שהעבירו מסר זה היתה זו שהוקדשה לתחנת החלל הבינלאומית, שהיום חוגגת 15 שנה.

המעבדה המרחפת בחלל, הידועה בשם ISS- International Space Station, מהווה כיום את אחד המיזמים האנושיים המרשימים בהיסטוריה. מזה 15 שנה היא מאכלסת אסטרונאוטים חוקרים ממדינות שונות ובמשמרות מתחלפות, ומשלימה סיבוב סביב כדור הארץ כל 92 דקות במהירות ממוצעת של 27,600 קמ"ש (כלומר, בערך 8 ק"מ כל שניה). היום לפני 15 שנה בדיוק, הגיעה אליה המשלחת הראשונה שמנתה שלושה אנשי צוות: אמריקאי אחד (וויליאם שפרד) ושני רוסים (סרגיי קריקלב ויורי פאבלוביץ'), אשר שהוו על הסיפון כשלושה חודשים וחצי. אך בעוד האסטרונאוטים עצמם הם אנשי סוכנויות חלל המשתייכות ומנוהלות על ידי מדינות, תחנת החלל עצמה היא פלטפורמה מדעית שמייצרת גילויים ופתרונות מהם נהנים אזרחים ברחבי העולם במגוון תחומים, כמו רפואה, הנדסת חומרים, חינוך, זיהוי ותגובה לאסונות טבע ועוד (אפשר לקרוא עוד כאן וכאן).

להדפיס מושבה במאדים

המליאה אירחה חוקרים ויזמים צעירים הלוקחים חלק בפרוייקטים עכשוויים בחזית המדע, הטכנולוגיה והחינוך. נורה פאטן מאוניברסיטת החלל הבינלאומית, למשל, הציגה פרויקט חינוכי שבאמצעותו הציעו מאות קבוצות תלמידים איריים ניסויים מדעיים במיקרוגרביטציה (בשנה הקרובה סוכנות החלל הישראלית תקדם פרויקט דומה גם בארץ); ג'וליה סטלדר מהמעבדה להנעה סילונית (JPL) של נאס"א הציגה פרוייקט בשם RapidScat, ששוגר בספטמבר 2014 ומספק אינפומציה לימאים דרך מרכזים מטאורולוגים בעולם.

אחד התחומים שמקבלים תאוצה בשנה האחרונה הוא תחום ההדפסה התלת ממדית בחלל, שהוצג על ידי ג'ייסון דאן (Dunn) מחברת Made In Space. שיגור אספקה לתחנת החלל הוא עסק לא זול ולא פשוט לוגיסטית, אשר דורש גם תיאום מדויק עם צרכיהם של האסטרונאוטים. אבל לא תמיד אפשר לצפות צרכים אלה וכאשר בדצמבר אשתקד האסטרונאוט ומפקד התחנה בארי וילמור איבד מפתח ברגים מסוג מסוים, הוא חשב שיהיה עליו להמתין למשימת האספקה הבאה עד שיזכה לחזור לעבוד איתו. אבל הצוות של Made in Space יחד עם נאס"א הכינו לו הפתעה: תוך מספר ימים וילמור התבקש לפתוח את תא המדפסת הדיגיטלית ושם מצא שכפול של הכלי שאבד. זו היתה הפעם הראשונה שכלי עבודה הועלה לתחנת החלל באמצעות שליחת קובץ מחשב ונוצר פיסית שם, בחלל.

"החזון בתחום ההדפסה התלת ממדית, הוא שרוב מה שהאסטרונאוטים יצטרכו יהיה מיוצר בחלל", מסביר דאן. "לא מדובר רק ביצירת כלים שאבדו. בטווח הרחוק מדובר בחלקים לבניית מבנים במאדים ובירח. כלומר, החזון הוא שמדפסות תלת ממדיות יאפשרו לנו לא רק לחקור את החלל, אלא גם להתיישב בו בסופו של דבר".

בשבוע שעבר התבשרנו כי החזון של Made In Space עשה צעד משמעותי בעקבות חתימה על הסכם שיתוף פעולה עם ענקית הקמעונאות והכלים לבית, לואו'ס. "מדובר בחנות החומרה הראשונה בחלל", אמר קייל נל, המנהל התפעולי במעבדות החדשנות של לואו'ס. המדפסת החדשה תשוגר כבר במחצית הראשונה של 2016 ונועדה להציע לאסטרונאוטים מגוון רחב של כלים ובכך, להפחית את התלות שלהם בשיגורי אספקה מכדור הארץ.

שגשוג הבקטריות בחלל

כיום, לאחר 15 שנים של ניסויים מדעיים, ברור מעבר לכל ספק כי תחנת החלל הבינלאומית מהווה לא רק קרש קפיצה מדעי וטכנולוגי בחלל, אלא גם שהיא מקדמת חידושים הנוגעים לכולנו כאן, בכדור הארץ. התחום המשמעותי ביותר הוא רפואה, עם גילויים בתחום בניית עצם, סרטן ועוד.

אחד הפרוייקטים המרתקים שהוצגו במליאה בכינוס החלל העולמי, הוצג על ידי לואיס זיאה (Zea) מאוניברסיטת קולורדו, החוקר התנהגות בקטריאלית בחלל. למרבה ההפתעה ובניגוד מוחלט לבני אדם ויונקים אחרים, שמיקרו כבידה מסוכנת לבריאותם (בין השאר בשל אובדן עצם), מתברר כי בקטריות דווקא משגשגות בסביבה כזו. אחד הסיפורים הנודעים בנאס"א הוא זה של פרד הייז שבמהלך משימת אפולו 13 חלה בדלקת בדרכי השתן וגם טיפול תרופתי לא עזר לו. זיאה ושותפיו למחקר מנסים להבין מדוע אנטיביוטיקה פחות אפקטיבית בחלל ואילו גנים מאפשרים לבקטריות לשגשג בתנאים שכאן בכדור הארץ היו הורגים אותן. התקדמות במחקר חיונית לא רק על מנת להבטיח את בריאות האסטרונאוטים במשימות המאוישות למאדים, אשר מהן אי אפשר לבצע טיסת חירום לכדור הארץ בשל המרחק הרב, אלא גם עשוי להעמיק את ההבנה במנגנון הבקטריות ולפתח אמצעי הגנה נגדן באופן כללי.

חדשות החלל

לחדשות החלל

סוכנות החלל התקבלה לוועדת האו"ם לשימוש בחלל לצורכי שלום

סוכנות החלל הישראלית

29.10.2015

צילום: MadGeographer

לאחר שההצבעה בנושא נדחתה מיוני, קיבלה היום העצרת הכללית באו"ם החלטה על קבלת ישראל באמצעות סוכנות החלל הישראלית שבמשרד המדע כחברה מלאה בוועדת האו"ם לשימוש בחלל לצורכי שלום (COPUOS). ההחלטה התקבלה ברוב של 117 מדינות מסכימות לעומת מתנגדת אחת וזאת למרות מאמצים גדולים של אנשי הליגה הערבית באו"ם בחודשים האחרונים לסכל את ההחלטה. מאמצים דיפלומטיים של אנשי משרד החוץ ושל נציגי סוכנות החלל הישראלית הביאו לבסוף להצלחת המהלך עם העברת ההחלטה היום.

ההחלטה בנושא היתה אמורה להתקבל כבר ביוני האחרון על ידי 77 החברות במשרד לענייני האו"ם, אך אנשי הליגה הערבית באו"ם ניסו למנוע את העברת ההחלטה בכל דרך אפשרית. הנושא הובא עד לפתחו של מזכ"ל האו"ם באן קימון, אולם בקשותיהם נדחו על הסף על ידי ראשי הארגון.
שר המדע אופיר אקוניס הגיב לנושא ואמר "הישג וגאווה ישראלית. נמשיך להוביל את המדע הישראלי פורץ הדרך אשר עיני העולם נשואות אליו".

ההחלטה על קבלה לוועדה היוקרתית עברה בהצבעה על קבלה לארגון של שש מדינות נוספות כמקשה אחת. בין המדינות שהתקבלו: איחוד האמיריות, קטאר, אל סלבדור, אומן וסרי לנקה.

וועדת האו"ם לשימוש בחלל לצרכי שלום היא הגוף הבינלאומי המרכזי בעולם העוסק בענייני חלל. הוועדה הוקמה במטרה לקדם דיאלוג בינלאומי בנושאי חלל, לבחון פעילויות לעידוד שימוש בחלל לצרכי שלום, לעודד שיתופי פעולה ולטיפול בבעיות משפטיות העשויות להופיע בפעילות המדינות בחלל. בצמוד אל הוועדה הוקם גוף מומחים האמון על פיקוח הוועדה – המשרד לנושאים הקשורים לחלל החיצון אשר כפוף לעצרת הכללית.

בין הנושאים שבהם עוסקים בוועדה: הטמעת החלטות טכנולוגיות, שיתופי פעולה על בסיס טכנולוגי בין מדינות ובין ישויות או"ם שונות, פסולת בחלל וקידום השימוש בטכנולוגיות חלל לנושאים בין תחומיים כמו מדע ורפואה, היבטים משפטיים בפעילות האנושית בחלל, סוגיה אשר מצויה בליבו של הדיון הבינלאומי.

עד כה היתה סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע משקיפה בארגון זה. השתתפות ישראל בוועדה כחברה מלאה תאפשר חילופי רעיונות עם נציגי מדינות אחרות, חשיפת התוכנית הישראלית והתעשייה הישראלית בזירה הבינלאומית לטובת קידום שיתופי פעולה, השפעה על תכני הוועדה ועוד.

תעשיה ומחקר

SpaceIL - מנחיתים חללית בלתי מאוישת על הירח

הדמיית החללית הישראלית שתנחת על הירח | SpaceIL

מבַצעים:

עמותת SpaceIL, התעשייה האווירית לישראל, מכון ויצמן למדע

עמותת SpaceIL מכוונת לירח וזו אינה רק מטאפורה. ב- 22 בפברואר 2019 אזרחי ישראל היו שותפים לרגע היסטורי יוצא דופן ומרגש, שיגור החללית הישראלית "בראשית" אל הירח. ב-4 באפריל בצעה החללית תמרון שהכניס אותה למסלול סביב הירח. ביום חמישי בערב, ה-11 באפריל, היא ניסתה לנחות בים הרוגע נחיתה רכה, אך התרסקה. ההישג של משימת בראשית נחשב חסר תקדים בקנה מידה עולמי וב-9 בדצמבר 2020, הכריזו עמותת SpaceIL, משרד המדע והטכנולוגיה ותעשייה אווירית לישראל כי ישראל תחזור לירח במסגרת פרויקט בראשית 2.

סיפורה של עמותת SpaceIL החל כשב-2007 הכריזה גוגל על פרס ה-Google Lunar X Prize, בסך 20 מיליון דולר לקבוצה הלא-ממשלתית הראשונה שתנחית חללית על הירח. עמותת SpaceIL, אשר זכתה לתמיכת סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע, היתה הקבוצה הישראלית היחידה ומתחילת הדרך היתה אחת המתחרות הבולטות בתחרות הבינלאומית היוקרתית. לאחר ביטול התחרות, העמותה המשיכה בדרכה, לפיתוח החללית הישראלית הראשונה שתנחת על הירח, תשלח חזרה לכדור הארץ תמונות ווידאו בחדות גבוהה ותבצע ניסויים מדעיים שיסייעו למדענים במכון וייצמן ונאס"א לחקור ולפמות את השדה המגנטי של הירח.

כאמור, המרוץ לירח של SpaceIL אינו מסתכם רק בהשתתפות בתחרות הבינלאומית, אלא גם בחזון חינוכי ליצור "אפקט אפולו" ישראלי חדש ובאמצעותו, לעודד את הדור הבא בישראל ובעולם לבחור במקצועות מדע, הנדסה, טכנולוגיה ומתמטיקה.

קראו עוד על משימת בראשית לירח, על התרסקות החללית ועל ההישג האדיר של עמותת SpaceIL.

עודכן ב:

03.10.2023

תעשיה ומחקר

פיתוח גלאי קרינת גמא וחקר התפרצויות קרינת גמא

קרינת גמא היא הקרינה האלקטרומגנטית האנרגטית ביותר המוכרת לנו. מקורן של התפרצויות קרינת גמא הנמשכות שניות ספורות, הוא בפיצוצים אדירים בגלקסיות רחוקות.

סימולציה של התנגשות שני כוכבי נייטרונים | איור: NASA

מבַצעים:

הטכניון

קרינת גמא היא הקרינה האלקטרומגנטית האנרגטית ביותר המוכרת לנו. מקורן של התפרצויות קרינת גמא הנמשכות שניות ספורות, הוא בפיצוצים אדירים בגלקסיות רחוקות. כיום סוברים חוקרים רבים כי רוב התפרצויות קרינת גמא קצרות מגיעות ממיזוג של שני כוכבי ניוטרונים, שמיצרים גם גלי כבידה. גלי כבידה הם עיקום מחזורי של המרחב והזמן, תופעה שניתן לשער על קיומה מתוך תורת היחסות הכללית של איינשטיין. בפברואר 2016 גלי כבידה זוהו באופן ישיר לראשונה, על ידי פרויקט LIGO. פרופ' אהוד בכר, פרופ' שלומית טרם ועמיתיהם מהפקולטה לפיסיקה בטכניון שואפים לזהות ולחקור את האות האלקטרומגנטי שיגיע מאירוע המפיץ גלי כבידה.

המחקר, הנתמך על ידי סוכנות החלל הישראלית, משלב בין עבודה ניסיונית לבניית גלאים, לבין תצפיות בלוויינים קיימים. החוקרים מפתחים גלאי הנקרא Gamma-ray Transient Monitor, כולל האלקטרוניקה הנדרשת להפעלתו בסביבת חלל. באוגוסט 2017 הודיעה נאס"א כי הגלאי ישתלב בפרויקט טלסקופ הרנטגן ISS-Lobster, שישוגר על ידי נאס"א לתחנת החלל הבינלאומית בשנת 2022. מכשיר זה אמור לזהות אירועים חולפים באנרגיות גבוהות ממקורות בחלל.

לאחר למידת תכונות הגלאי, נבנה מודל מעבדתי הכולל את כל המערכות האלקטרוניות והאלגוריתמים להפעלת הגלאי וגילוי ההתפרצות. פיתוח הגלאי מתבצע תוך שיתוף פעולה הדוק עם מפעל מבת חלל של התעשייה האווירית.

החלק התצפיתי של המחקר עוסק בניתוח תצפיות בתחום קרינת הגמא מטלסקופ החלל פרמי (Fermi). המחקר משלב תצפיות ממספר מכשירים על גבי פרמי וממצפה הנייטרינו בקוטב הדרומי IceCube. כתוצאה ממחקר זה פרסמו החוקרים מאמר, שהראה כי אף אחת מהתפרצויות הגמא לא התרחשה באותו עיתוי ובאותו בכיוון שממנו הגיעו חלקיקי הנייטרינו. בהמשך, החוקרים מתכוונים לחפש בגלאים של פרמי סימנים לקרינת גמא, אך בעוצמה הנמוכה מזו של ההתפרצויות הגדולות, ולבדוק אם הם הגיעו בסנכרון עם תיעוד הגעת הנייטרינים ב-IceCube. בנוסף, הם ישתמשו בתוצאות מ IceCube כדי להעריך כמה נייטרינים צפויים להתגלות במצפה הנייטרינים העתידי ARA, הערכות חשובות שיילקחו בחשבון בתהליך בנייתו.

עודכן ב:

31.08.2022

תעשיה ומחקר

Development of gamma-ray detectors and study of gamma-ray bursts

Gamma radiation is the most energetic electromagnetic radiation known to us. The source of gamma-ray bursts that last a few seconds is huge explosions in distant galaxies.

סימולציה של התנגשות שני כוכבי נייטרונים | איור: NASA

מבַצעים:

הטכניון

Gamma radiation is the most energetic electromagnetic radiation known to us. The origin of gamma-ray bursts that last for a few seconds is in huge explosions in distant galaxies. Many researchers today believe that most short gamma-ray bursts come from the fusion of two neutron stars, which also produce gravitational waves. Gravitational waves are a cyclical curvature of space and time, a phenomenon that can be assumed to exist from Einstein's general theory of relativity. In February 2016 gravitational waves were first detected directly, by the LIGO project. Prof. Ehud Bachar, Prof. Shlomit Terem and their colleagues from the Faculty of Physics at the Technion strive to identify and investigate the electromagnetic signal that will come from an event that emits gravitational waves.

The study, supported by the Israel Space Agency, combines experimental work to build detectors with observations of existing satellites. The researchers are developing a detector called a Gamma-ray Transient Monitor, including the electronics required to operate it in a space environment. In August 2017, NASA announced that the detector would be integrated into the ISS-Lobster X-ray telescope project, to be launched by NASA to the International Space Station in 2022. This device is expected to detect transient events at high energies from space sources.

After learning the properties of the detector, a laboratory model was built that includes all the electronic systems and algorithms for operating the detector and detecting the eruption. The development of the detector is carried out in close cooperation with a aerospace plant of the IAI.

The observational part of the study deals with the analysis of observations in the field of gamma radiation from the Fermi space telescope. The study combines observations from a number of instruments on top of Fermi and the neutrino observatory at the South Pole IceCube. As a result of this study, the researchers published an article, which showed that none of the gamma-ray bursts occurred at the same time and in the same direction from which the neutrino particles came. Next, the researchers plan to search the detectors for permeate signs for gamma radiation, but at a lower intensity than that of the large eruptions, and see if they came in sync with the documentation of neutrino arrival on the IceCube. In addition, they will use results from IceCube to estimate how many neutrinos are expected to be discovered in the future ARA neutrino observatory, important estimates that will be taken into account in its construction process.

עודכן ב:

31.08.2022

תעשיה ומחקר

חקר הבזקי קרינת גמא

הבזק קרינת גמא | צילום: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, Capella Observatory

מבַצעים:

אוניברסיטה העברית בירושלים

הבזקי קרינת גמא, התפוצצויות החזקות ביותר המתרחשות ביקום, הם נושא המחקר של פרופ' צבי פירן וקבוצת המחקר שלו מהפקולטה למתמטיקה ולמדעי הטבע באוניברסיטה העברית בירושלים, בתמיכת סוכנות החלל הישראלית. כל התפוצצות כזו משחררת תוך מספר שניות כמות אנרגיה עצומה השקולה לכמות האנרגיה שכוכב כמו השמש שלנו משחרר במשך כל ימי חייו. למרבה המזל, האטמוספירה של כדור הארץ בולמת את רוב הקרינה. כיוון שכך, כדי לגלותה ולחקור אותה, יש לשלוח לוויין ייעודי אל מחוץ לאטמוספרה. כאשר הלוויין "סוויפט" של סוכנות החלל האמריקאית מדווח על הבזק קרינת גמא, הוא מפעיל מערכת שלמה של טלסקופים קרקעיים המחפשים אותות אחרים המגיעים מאותו אזור בשמיים. ההבזקים מגיעים ממרחקים עצומים וכל ההבזקים שנצפו עד היום, התרחשו בגלקסיות מרוחקות מאוד מכדור הארץ.

יחד עם זאת, להבזקים אלה השפעה על חיינו כאן על כדור הארץ. במחקר שערכו פרופ' פירן ושותפיו הם הראו שכאשר הבזקים אלה הם תוצר של פיצוץ קרוב יחסית בגלסיה, הם עלולים לפגוע בחיים על פני כדור הארץ. יתכן אף שאחת מחמשת אירועי הכחדת החיים שהתרחשו במיליארד השנים האחרונות על כדור הארץ נבע מהבזק כזה.

הבזקי קרינת הגמא עשויים להעיד גם על אפשרויות מרתקות נוספות. השאלה כיצד נוצרים היסודות הכבדים בטבע היא אחת החידות המעסיקות את האסטרונומים מזה שנים רבות. יסודות אלה כוללים את המתכות הנדירות כגון זהב, פלטינום, אורניום ופלוטוניום. אחת האפשרויות המרתקות היא, שיסודות אלה נוצרים בהתנגשות של שני כוכבי נויטרונים. במהלך ההתנגשות נפלט הבזק קרינת גמא ובנוסף לכך, נזרק חלק קטן מהחומר לחלל החיצון וייתרת החומר יוצרת חור שחור. ייתכן כי החומר הנזרק לחלל החיצון הופך ליסודות כבדים אלה ובין השאר נוצרים גם יסודות רדיואקטיביים בתהליך. החום הנפלט מדעיכת החומרים הרדיואקטיביים ייראה לצופה רחוק כמקור של קרינה אינפרא אדומה – המכונה "מקרונובה". לאחרונה, באמצעות ניתוח של נתונים מטלסקופ האבל על קרינה אינפרא אדומה שהופיע לאחר הבזק שהתרחש בשנת 2006, מצאה קבוצת חוקרים בראשותו של פרופ' פירן עדות ל"מקרונובה". באחד ממחקריהם בודקים החוקרים את תכונות המקרונובה ואת האפשרות כי היא מעידה על היווצרות מקור זהב ביקום.

במחקר אחר השתמשו החוקרים בנתונים שנמדדו על ידי הלוויין "פרמי", אף הוא של נאס"א, ומדדו את מהירותם של חלקיקי האור שהגיעו מהבזק קרינת גמא. מחקרם הראה שכל חלקיקי האור נעו באותה מהירות ובכך מצאו אישור נוסף לתורת היחסות של איינשטיין.

עודכן ב:

31.08.2022

תעשיה ומחקר

טכנולוגיות אופטיות לווייניות

אילוסטרציה המדגימה תקשורת לוויין באמצעות לייזר | איור: NASA, JPL

מבַצעים:

אוניברסיטת בן גוריות בנגב

מראשית עידן החלל, לפני יותר משישים שנה, תקשורת חלל היתה טכנולוגיה מרכזית שאפשרה ניצול משמעותי של יכולות הדמאה (imaging), חישה, ניווט, הנעה, שליטה ובקרה, אשר פותחו עבור לוויינים וחלליות. מרבית המערכות משתמשות בגלי רדיו, בדומה לכל סמארטפון מצוי. כיום הדרישות לקצבי אינפורמציה גדלות בקצב אדיר (אפשר לקחת לדוגמה את האופן בו גדלה איכות הווידיאו מ- VGA ל- HD ואז ל- K4) ובמקביל, זמינות אמצעי התקשורת בכל מקום ובכל זמן הופכת להיות הכרח. תקשורת בגלי רדיו אינה מאפשרת לעמוד בדרישות קצב הנתונים, בעיקר בתקשורת בעורקים המרכזים. לאור כל זאת, בשנים האחרונות נחשפו מספר פרויקטים והדגמות של תקשורת לוויינים באמצעות לייזר. לדוגמה, לאחרונה NASA הדגימה שידור תמונה של מונה לייזר לירח ופרויקטים אירופאים הדגימו תקשורת מהירה מאד בין לוויינים גיאו-סטציונריים (לוויינים הנשארים מעל נקודה קבועה בכדור הארץ בגובה של כ- 36,000 ק"מ).

מערכות תקשורת לווייניות משדרות לייזר למרחקים גדולים, ובקצה השני גלאי אלקטרו אופטי ממיר את הקרינה האופטית לסיגנל חשמלי. מערכות תקשורת לייזר לווייניות מאפשרות קצב אינפורמציה גדול ביותר וגם ממדיהן, משקלן וצריכת האנרגיה שלהן קטנים ביותר. אולם המימוש של מערכות אלו מציב אתגר מאחר שיש לכוון קרן לייזר צרה ביותר למרחקים גדולים ואילו טורבולנציה (כלומר, אי אחידות של האוויר, כמו מערבולות אקראיות) גורמת לדעיכת האות ועננים גורמים לבליעה של האור.

פרופ' שלומי ארנון ועמיתיו, מהמחלקה להנדסת חשמל ומחשבים מאוניברסיטת בן גוריון בנגב, מפתחים מודלים תיאורטיים ועורכים ניסויים על מנת להפיק מאור הלייזר את מרב האינפורמציה האפשרית. החוקרים עושים שימוש בתכונות הסטטיסטיות של מערכת ההצבעה וההכוונה של הלייזר כדי לבצע אופטימיזציה של התבדרות קרן הלייזר, כך שקצב התקשורת יהיה מקסימלי. אחד האתגרים העומדים בפני החוקרים, הוא לפתח קונספט של מערכת תקשורת לייזר עבור רובוטים ולוויינים שחוקרים את הצד הרחוק של הירח (כלומר האזור של הירח שאינו פונה לכדור הארץ). בפיתוח זה, הנתמך על ידי סוכנות החלל הישראלית, אחד הרעיונות הוא להציב מכשירי מדידה באזור זה של הירח ולבצע מדידות של אותות חלשים מאוד מרחבי היקום.

שימוש באותות תקשורת בתדר רדיו בין הרובוטים לבין הלוויינים, היה מחבל במדידת האותות החלשים. אך מערכת תקשורת לייזר, לעומת זאת, תאפשר להעביר אינפורמציה מהירה מאד מהרובוטים וללא הפרעה למדידות. כמו כן, מאחר שלירח יש אטמוספירה מאוד דלילה אין הפרעה לקרינת הלייזר להתפשט. במחקר אחר, גם הוא בתמיכת סוכנות החלל הישראלית, פיתחו החוקרים רעיון לרכיב המחזיר קרינה אופטית תוך כדי וויסותו. רכיב זה יכול לאפשר בניית מערכות המשתמשות בלייזר אחד לצורך תקשורת לשני הכיוונים. השיטה מאפשרת לייצר מערכות ניידות מצדו האחד של ערוץ התקשורת, שהם מאד קטנות וחסכוניות בצריכת אנרגיה. במחקרים נוספים בשיתוף סוכנות החלל הישראלית, פותחו שיטות למדוד גלגול של לוויין (כלומר, את זווית נטייתו) ובמקביל את המרחק שלו.

עודכן ב:

03.10.2023

תעשיה ומחקר

שעונים אטומים אופטיים

הפרויקט של קבוצת המחקר של פרופ' רועי עוזרי מהמחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע, בתמיכת סוכנות החלל הישראלית, נועד לבנות שעון.

דוגמה לשעון אטומי אופטי בו אטומי סטרונציום מקוררים בוואקום | צילום: PTB

מבַצעים:

מכון ויצמן למדע

הפרויקט של קבוצת המחקר של פרופ' רועי עוזרי מהמחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע, בתמיכת סוכנות החלל הישראלית, נועד לבנות שעון. לא מדובר בשעון רגיל, כמובן, אלא בשעון אטומי אופטי מדויק במיוחד, שעשוי להניח את היסודות הטכנולוגיים לדור השעונים הבא. כדי להסביר מה זה אומר, כדאי אולי להתחיל מהשאלה הפשוטה: מהו בכלל שעון?

שעון הוא בעצם מתְנד, אשר מתנדנד בקצב יציב וקבוע ככל האפשר. בעבר, על מנת לבנות שעון מדויק, ממציאים כמו ג'ון הריסון ניסו במאה ה- 18 לבנות מתנדים מכניים (לדוגמא מטוטלות) אשר יתנדנדו בקצב קבוע. זאת כיוון שכאשר תנאי הסביבה משתנים, קשה למנוע שינויים בתדר התנודה של השעון ואז צריך לכוונו בתדירות גבוהה יותר. מעבר לכך, בלתי אפשרי לבנות שני שעונים זהים לחלוטין ולכן הסינכרון ביניהם נפגע מהר יחסית. אם מדובר בשעון שאמור לסייע להגיע לפגישה בזמן, אז איחור או הקדמה בכמה שניות או אפילו דקות, לא יהיה נורא. אך כשמדובר בשעונים בהם נעזרים לווייני תקשורת, למשל, זו כבר בעיה גדולה.

לאחר מלחמת העולם השנייה, התגלה שתכונות האטומים עשויות לשמש כמתנדים מצוינים. אטומים אינם מושפעים באופן חריף כמו מתנדים מעשי ידי אדם ולמעשה, אטומים מאותו סוג הנם זהים לחלוטין. הדבר אפשר לפרוס את הזמן ל"פרוסות" מדוייקות יותר וכך, לפני כחמישים שנה, טווח השניה עצמו הוגדר מחדש. הטווח הוגדר כ- 9,192,631,770 מחזורי מעבר בין שתי רמות אנרגיה של אטום המתכת צזיום 133. בעשורים האחרונים, השעונים המדויקים ביותר שנבנו הם שעונים אטומים, אשר הוטמעו בליבן של מערכות טכנולוגיות רבות, לרבות מערכת ה- GPS הלוויינית, מערכות תקשורת מהירות, תזמון מדויק של מעבר רשתות מתח גבוה בין תחנות כוח שונות ועוד.

בעשור האחרון התחום של שעונים אטומיים עבר מהפכה טכנולוגית גדולה. המהפכה הזו אפשרה שעונים אטומיים מדוייקים פי מאה מהשעונים האטומים מהדור הקודם, ומתבססת על אטומים שמתנדנדים בקצב גבוה פי מאה אלף מהשעונים שפותחו לפני חמישים שנה. במקום להתנדנד בתדר של 9,192,631,770 פעמים בשנייה (תדר מיקרוגל) האטומים מתנדנדים בקצב של בערך 5,000,000,000,000,000 פעמים בשנייה. מה שמנדנד את האטומיים הוא לייזר מדויק, שהתדר שלו מכוון למעבר האטומי הנבחר (הכוונה היא שבתדר מסוים, ניתן להעביר את האלקטרונים באטום בין מצב קוונטי אחד לאחר). ככל שטכנולוגיה זו מפלחת את השנייה לפרוסות דקות יותר, כך גובר דיוק השעון. כעת ברור לכל העוסקים בתחום, שהדור הבא של השעונים האטומיים יהיה מבוסס על טכנולוגיה זו ושהגדרת השנייה תשתנה בקרוב על מנת להתאים לשעונים הטובים ביותר.

שעונים אטומים אופטיים, אם כן, הם המדויקים בעולם ועתידים להחליף את הדור הישן של השעונים האופטיים. אולם כיום, הם בגודל של חדר ועדיין אינם מוצר מדף מסחרי. בסיוע סוכנות החלל הישראלית קבוצת המחקר של פרופ' עוזרי מפתחת שעון המבוסס על אטומים לכודים ומקוררי לייזר. במקביל לעמיתיהם בסוכנויות החלל האמריקאית והאירופאית, קבוצתו של עוזרי שואפת להפוך מערכת מחקר שכזו למוצר טכנולוגי וזאת מתוך כוונה להכניס את השעונים האטומים האופטיים לתחנות קרקע לווייניות ובעתיד, גם ללוויינים וחלליות ובכך, לשפר את יכולת הניווט גם על פני כדור הארץ וגם במשימות "חלל עמוק".

עודכן ב:

03.10.2023

תעשיה ומחקר

הדמיה משולבת בטכנולוגית CMOS-SOI לתצפיות בחלל עמוק

החוקרים מכווננים את המערכת האופטית | צילום: דני מכליס, אוניברסיטת בן גוריון

מבַצעים:

אוניברסיטת בר אילן, אוניברסיטת בן גוריון, אוניברסיטת תל אביב

מחקר המובל על ידי חוקרים במסגרת שיתוף פעולה ייחודי בין שלוש אוניברסיטאות בישראל: פרופ' אלכס פיש מאוניברסיטת בר אילן, פרופ' יוסי רוזן מאוניברסיטת בן גוריון וד"ר ערן סוחר מאוניברסיטת תל אביב. המחקר נועד לתכנן טלסקופים בחלל, במגוון תחומים ספקטרליים, עבור תצפיות לעומק היקום (deep space). המחקר, אשר מקודם במימון סוכנות החלל הישראלית, משלב מאמצים בתחומים שונים, כגון אלקטרואופטיקה, תכנון שבבים המגלים אור נראה, ושבבים המגלים קרינת טרה-הרץ. היתרון המרכזי של הטלסקופים המתוכננים הוא, שהם יוכלו לבצע תצפית בתחום הטרה-הרץ ובו זמנית גם בתחום הנראה של הספקטרום האלקטרומגנטי.

מדובר במחקר חדשני, שכן שיטת הדימות (כלומר, תהליך יצירת התמונה) המוצעת בו מקורית והומצאה לאחרונה על ידי קבוצתו של רוזן. במהלך המחקר ייבנו שני אבות-טיפוס מעבדתיים של מערכות דימות, אחד בטרה-הרץ והשני בתחום האור הנראה. שתי המערכות יהיו בגודל ומשקל המתאימים לנשיאה על לוויין.

מִפתַח במערכות אופטיות כמו מצלמות או טלסקופים, הוא למעשה השטח שממנו נאסף האור לגלאי לפני שהוא מעובד לכדי תמונה. ככל שהמִפתַח גדול יותר, כך ניתן לאסוף יותר אור, כלומר, יותר פרטי מידע. אך המִפתח מוגבל על ידי מרכיבים שונים, כמו למשל גודל העדשה, ואי אפשר להגדיל אותו בלי גבול.

בשיטת הדימות המוצעת כאן, הטלסקופים אוספים "פסיפס" של תמונות, "תת-הולוגרמות", אשר לאחר מכן מעובדות ומשולבות יחד להולוגרמה אחת אחידה. עיבוד כזה מתאפשר בזכות טכנולוגיית ייצור שבבים מיוחדת (CMOS-SOI) עבור החיישנים של המערכת, טכנולוגיה שאף מקנה לשבבים חסינות מפני הקרינה המסוכנת בחלל. כך מתקבלת תמונה עם מִפתח סינטטי רחב, או במילים אחרות, מִפתח גדול בהרבה מהמפתח הפיסי של המערכת. בשיטה זו, החוקרים מצליחים להפיק תמונות עם רזולוציה גבוהה משמעותית בהשוואה לרזולוציה של כל תת-הולוגרמה בניפרד. ייתרון משמעותי נוסף הוא שמערכת כזו יכולה להקטין באופן דרמתי את גודל המערכות הללו ואת עלותן.

הפוטנציאל המחקרי גדול אף הוא מאחר שלהבדיל מהטלסקופים הקיימים, אשר אינם מסוגלים לבצע תצפית במקביל בתחום הטרה-הרץ והתחום הנראה, הטלסקופים אשר מתוכננים במסגרת המחקר, יאפשרו לצפות באירועים בחלל חיצון במספר איזורים בו זמנית, ובכך לשפר משמעותית את זמן התגובה של מערכות קיימות וכן את איכות התצפיות.

עודכן ב:

31.08.2022

תעשיה ומחקר

רכיב ASIC מתקדם לתקשורת לוויינים

רכיב סיליקון ייעודי (ASIC) ישפר את ביצועי הטרמינלים הלווייניים ויוביל לקפיצת מדרגה בביצועי לווייני תקשורת

כיסוי לווייני בתדרי Ka מעל יבשת אירופה | צילום: Axlsite; wikimedia

מבַצעים:

חברת SatixFy

רכיבי הסיליקון הייעודיים שחברת SatixFy מפתחת בסיוע סוכנות החלל הישראלית והמדען הראשי של משרד הכלכלה, הינם שבבים ברמת אינטגרציה גבוהה מאוד, המהווים את הליבה של מערכת תקשורת לוויינית ונועדו להוות קפיצת מדרגה בביצועי הטרמינלים הלווייניים, כלומר ציוד השידור והקליטה המחבר מיליוני לקוחות בעולם לאינטרנט באמצעות לוויינים.

עולם תקשורת הלוויינים קיים כבר כיובל ובעשורים האחרונים מציגות החברות בתחום הטרמינלים הלווייניים, שיפורים מסוגים שונים שאפשרו לחברות וצרכנים ביתיים ברחבי העולם להתחבר לשירות האינטרנט בפס רחב במקומות בהם אין כבלים או DSL. אולם נראה כי התחום כולו עובר בשנים האחרונות את המהפיכה הגדולה ביותר בתולדותיו ובשנים הקרובות ייתכן שנהיה עדים לקפיצת מדרגה היסטורית. לאחר שהשימוש בתחומי התדר הישנים הגיע לרוויה, בשנת 2008 נפתח תחום תדר חדש – Ka band – אשר חידש את פוטנציאל כמות הלוויינים המשוגרים וישוגרו בעתיד. עד היום נמכרו בעולם מעל 6 מיליון טרמינלים לווייניים לצורכי תקשורת נתונים, מתוכם כ-4 מיליון לחברות (Enterprise), ו-2 מיליון לצרכנים ביתיים (Consumer) לשירות אינטרנט. אולם ללוויינים החדשים ששוגרו מאז פתיחת תדרי Ka ושישוגרו עד עד 2017 יכולים להצטרף מעל 30 מיליון צרכנים נוספים. כלומר גידול אפשרי של 500% בתוך שנים ספורות. עיקר הגידול הצפוי הוא בתחום האינטרנט המהיר לצרכן הביתי. לפי תחזית של NSR, בשנת 2020 יהיו למעלה מעשרים מיליון משתמשים.

ואולם, מספר גורמים מסכנים את תחזית הגידול המהיר. ציוד השידור והקליטה עצמו, הטרמינל, עדיין יקר מאוד ללקוחות (מאות דולרים); השימוש בלוויין אינו נציל דיו ולכך יש השלכות על העלות החודשית הגבוהה של השירות; והפתרונות המוצעים כיום אינם גמישים דיים וקשה יהיה לשדרגם. התחום רק מתחיל להתפתח. אחת הדרכים לקפיצת מדרגה בביצועי המערכות הלווייניות היא על ידי בניית רכיב סיליקון ייעודי (ASIC), תחום התמחותה של SatixFy.

כיום, חברות ציוד לוויינים משתמשות במגוון רכיבים מחברות שונות על מנת לתכנן ולייצר את קווי המוצרים השונים. עובדה זו מייקרת הן את תהליך הפיתוח והן את הייצור. אך שימוש ברכיב מוכלל אחד יקטין בצורה משמעותית את עלויות הפיתוח והייצור של הלקוחות הפוטנציאליים. רכיב מוכלל זה שמפתחת SatixFy, יאפשר גם קפיצת מדרגה מבחינת העלות, קצבי המידע, הגודל וההספק. רכיב ה- ASIC יאפשר גם שדרוג והטענת תוכנה מרחוק ועל ידי כך, גם להאריך את חיי המוצר בשנים רבות.

עודכן ב:

22.09.2022

תעשיה ומחקר

דיודות לייזר בחלל

בעקבות שיתוף פעולה עם סוכנות החלל האירופאית, דיודות הלייזר של חברת SCD הישראלית עתידות למלא תפקיד מרכזי במשימת חלל לכוכב הלכת חמה.

מבַצעים:

חברת SCD

בעקבות שיתוף פעולה עם סוכנות החלל האירופאית (ESA), סוכנות החלל הישראלית סייעה לחברת SCD בבדיקות עמידות דיודות לייזר בתנאי חלל. בבדיקות שהתבצעו בשנים 2011 – 2012, נבחנו דיודות לייזר מרובות הספק מדגם "רובי". דיודות דור ראשון מסוג זה נבחרו לאחר מכן על ידי סוכנות החלל האירופאית למשימת BepiColombo שעתידה להיות משוגרת עד סוף שנת 2018 אל כוכב הלכת חמה. עם הגעה לכוכב הלכת בתחילת שנת 2024, החללית תיחשף לטמפרטורה קיצונית של- 350 מעלות. דיודות הלייזר של SCD שיותקנו בחללית נועדו לבצע שורה של משימות, כשהעיקרית מביניהם הינה שימוש כאלטימטר, כלומר, מדידת גובה פני השטח של כוכב הלכת.

דיודת לייזר סטנדרטית, היא למעשה שבב מוליך למחצה, הקיים במגוון רחב של מוצרים מוכרים כגון: מכשירי DVD, סמני לייזר, מדפסות וסורקי לייזר ועוד. דיודת הלייזר המיוצרת ב- SCD משמשת לצורכי שאיבת לייזר, שהיא תהליך הדרוש ליצירת והגברת קרן לייזר באופן כללי. המוצר של SCD מורכב מתשעה שבבי לייזר ("סרגלים") הקורנים בהספק גדול של כ- 700 וואט אור עם נצילות אור של 50% - 60%.

חברת SCD הנה חברה מובילה בתחומי גלאי IR ודיודות לייזר מרובות הספק. החברה פעילה משנת 1976 והינה שותפה של אלביט ורפא"ל. לצד הייעודים השונים דיודת הלייזר של SCD, צריך לזכור כי מדובר במוצר שצריך לעמוד בתנאי הסביבה בחלל, מה שמצריך תהליכי בחינה קשים ביותר. בין השאר, המוצר צריך להיות עמיד בפני קרינת גמא ופרוטונים בחלל, טמפרטורות קיצון נמוכות וגבוהות, והרעדות והלמים מכאניים המתרחשים בזמן השיגור.

עודכן ב:

03.10.2023

תעשיה ומחקר

PPU- פיתוח מערכת בקרה והנעה חשמלית ללוויינים

ה- PPU מיועד להפעיל מנועי פלזמה להנעת לווייני תקשורת המבוססים על מערכת הנעה חשמלית.

מבַצעים:

מפעל חלל, התעשייה האווירית לישראל

בפרויקט זה, בשיתוף סוכנות החלל הישראלית, מפותחת יחידה חשמלית חללית (PPU- Power Processing Unit) המיועדת להפעיל ולבקר מנוע פלזמה להנעת לווייני תקשורת. מנוע זה מייצר פלזמה (גז מיונן, בדרך כלל קסנון) אותה הוא מאיץ באמצעות שדה חשמלי חזק, ובכך מייצר דחף המניע את הלוויין כולו. הסיבה לשימוש במנוע זההיא שלמרות הדחף הנמוך שהוא מייצר, הנצילות (הדחף הנוצר ביחס לצריכת הגז) גבוהה פי 5-6 לערך מנצילות מנועים אשר פועלים על דחף המוסס על דלק כימי ומשמשים בהנעת לוויינים מזה שנים רבות. הפיתוח יאפשר ליחידת ה- PPU להפעיל מנועי פלזמה בהספק של 500 עד 4500 וואט, תוך כדי שמירה על נצילות של מעל 93% בכל 15 שנות הפעולה שלו בחלל. ה- PPU מתאים ללוויינים בכל המסלולים, לרבות מסלול לווייני נמוך (LEO) ולוויינים במסלול גאוסטציונרי גבוה (GEO). תהליך הפיתוח מתמקד ב-PPU עבור לווייני תקשורת והמבוססים רק על מערכת הנעה חשמלית. מנוע פלזמה, שיפעל עם ה- PPU, יהיה מסוגל להאיץ את אלומת הפליטה שלו למהירויות של החל מ- 10 קילומטר בשנייה ועד 20 קילומטר בשנייה. כיוון שמדובר בהאצת חלקיקים זעירים, מהירות עצומה זו מספקת כוח דחף קטן יחסית של החל מ- 35 ועד 300 מילי-ניוטון, אך ביעילות הגבוהה בהרבה מכל מנוע חללי אחר. מטרותיו העיקריות של ה- PPU הן לאפשר תהליך הדלקה תקין של מנוע הפלזמה, לשמור על תחומי עבודה תקינים של פעולתו, ולנטרל הפרעות חשמליות לשאר היחידות בלוויין שפעולת המנוע גורמת להן. תהליך הפעלה של מנוע פלזמה הינו מורכב ודורש סדר פעולות בתזמון מדויק, כאשר בסיומו מועברת למנוע אנרגיה חשמלית לייצור וייצוב פלזמה. תהליך זה הוא אוטונומי, כלומר מבוסס כולו על לוגיקה פנימית של היחידה, כאשר כל הפרמטרים של הפעלת המנוע ניתנים לשינוי על ידי מפעיל בתחנת שליטה ובקרה לוויינית.

עודכן ב:

22.09.2022

חיפוש

תחנת החלל הבינלאומית חוגגת 15 וממשיכה לספק חדשנות מפתיעה

להדפיס מושבה במאדים

שגשוג הבקטריות בחלל

סוכנות החלל התקבלה לוועדת האו"ם לשימוש בחלל לצורכי שלום

SpaceIL - מנחיתים חללית בלתי מאוישת על הירח

פיתוח גלאי קרינת גמא וחקר התפרצויות קרינת גמא

Development of gamma-ray detectors and study of gamma-ray bursts

חקר הבזקי קרינת גמא

טכנולוגיות אופטיות לווייניות

שעונים אטומים אופטיים

הדמיה משולבת בטכנולוגית CMOS-SOI לתצפיות בחלל עמוק

רכיב ASIC מתקדם לתקשורת לוויינים

דיודות לייזר בחלל

PPU- פיתוח מערכת בקרה והנעה חשמלית ללוויינים