وقعت وكالة الفضاء الإسرائيلية في وزارة الابتكار والعلوم والتكنولوجيا بيان نوايا مشترك (SOI) مع وكالة ناسا للتعاون في مهمة براشيت 2 للقمر التابعة ل- SpaceIL's ، في مؤتمر إيلان رامون الدولي الثامن عشر للفضاء الذي عُقد في فندق ديفيد إنتركونتيننتال في تل أبيب.
 
أشار روبرت (بوب) قبانة، نائب مدير وكالة ناسا، وأوري أورون، مدير وكالة الفضاء الإسرائيلية، الذي مَثّل وكالة ناسا ووكالة الفضاء الإسرائيلية، إلى العلاقة الطويلة الأمد بين وَكالتَي الفضاء، والتي تشمل التعليم والبحث في الأرض وعلوم الفضاء.
 
وكجزء من بيان النوايا المُشترك، من المُتوقع أن تُساهم وكالة ناسا بمطياف نقل الطاقة الخطي، ودعم شبكة الاتصالات والتنسيق مع مركبة الإستطلاع القمرية التابعة لناسا. ومن المُتوقع أن تُشارك ناسا في المستقبل في اختيار مواقع الهبوط وفي عُضوية الفريق العلمي. ومن المُتوقع أن تشارك وكالة الفضاء الإسرائيلية، بالتنسيق مع جمعية SpaceIL، في مهمة براشيت 2 إلى القمر، وأن تعمل وفق مبادئ العلم المفتوح. تم بناء بيان نوايا براشيت 2 المشترك  استناداعلى نجاح التعاون الأول في عام 2019، في مهمة براشيت 1 التابعة لشركة SpaceIL - وهي أول مركبة فضائية خاصة تطير إلى القمر. كان لبراشيت 1 تأثير تعليمي هائل على أكثر من مليوني طالب في جميع أنحاء العالم، حيث ألهمهم لمتابعة دراسات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM). التخطيط هو إطلاق "براشيت2" من قبل  SpaceIL خلال سنة 2025.
 
وزير الابتكار والعلوم والتكنولوجيا، عضو الكنيست أوفير أكونيس: "مشروع براشيت هو فخر للعلوم والتكنولوجيا الرائدة في إسرائيل. التعاون والاتفاق الجديد مع وكالة ناسا هو دليل آخر على ذلك وأنا أُرحب بتوقيعه. كما أنه دليل آخر على العلاقات الممتازة بين إسرائيل والولايات المتحدة وتعميق التعاون في مسائل العلم والتكنولوجيا."
 
وأضاف نائب مدير ناسا، السيد روبرت (بوب) قبانة: "القمر وجهة مثيرة للاستكشاف وأتطلع إلى الاكتشافات العلمية التي ستأتي من مهمة براشيت2. تسمح لنا شراكتنا في المهمة القمرية وإلتزام إسرائيل باتفاقيات أرتميس باستكشاف القمر معا."
 
الرئيس التنفيذي لجمعية SpaceIL شمعون سريد: "نحن سعداء ومتحمسون لاتفاقية التعاون بين ناسا ووكالة الفضاء الإسرائيلية فيما يتعلق بمهمة براشيت 2. نحن مُمتنون للدعم المُستمر الذي تقدمه جمعية SpaceIL ونأمل أن نتمكن معًا، من خلال المهمة الصعبة الجديدة إلى القمر، من تعزيز استكشاف الفضاء والسماح لملايين الأطفال بالمشاركة والتحمس للفرص التي يخلقها الفضاء".

The opening event of the Tevel 2 program, the second class of the flagship program in space education and the only one of its kind in the world, took place today (Wednesday, February 1st) at Tel Aviv University. The opening event took place as part of the 2023 Israel Space Week, which is led by the Israel Space Agency at the Ministry of Innovation, Science and Technology. The event took place in the presence of the Minister of Innovation, Science and Technology, MK Ofir Akunis, and with the participation of the Ministry's Director General, Gadi Arieli, NASA Deputy Administrator Robert (Bob) Cabana, the heads of the municipalities participating in the program for the next three years, teachers and students, as well as graduates of the program's first class. The Ministry of Innovation, Science and Technology is investing about NIS 9 million in this program.

Tevel (Students Building Satellites) is an educational-professional program that will be operated by Tel Aviv University and will provide its graduates with tools and capabilities for developing satellites and launching them into space, as was done in the program's inaugural class, which ended last year. The Tevel program is held in cooperation with the Ministry of Education, and the project is recognized as a final project for matriculation as part of the STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) tracks.  The graduates of the program will be the spearhead and the country’s ambassadors in the field of space, which has recently undergone a breakthrough with its opening to commercial uses, something that in the past was the domain of world powers.

Tevel is a three-year program in which 10th to 12th grade high school students participate. The project will be administered by the Center for Nanosatellites led by Prof. Meir Ariel and will involve students and researchers from the faculties of engineering and exact sciences, in the mentoring of the students in the implementation of engineering R&D and scientific research. The students participating in the program undergo full training in building a satellite, from the characterization and design stage, through the programming stage, the product development stage, and ending with environmental experiments on Earth in accordance with the characteristics of space, and up to its launch on a launch rocket launched by the Israel Space Agency's partners around the world. Tevel's satellites will contain a detector laboratory for measuring radiation in space, developed by the Sorek Nuclear Research Center, the purpose of which is to chart radiation in space by its effect on electronic components.

Minister of Innovation, Science and Technology, MK Ofir Akunis: "The launch of Tevel 2 is proof of the tremendous success of Tevel that we launched about three years ago. I believed in the Tevel project Immediately when it was presented to me about three years ago, and I ordered it to be launched, in a way that would include the maximum number of Israeli students. The fact that we are launching the continuation of the project here is decisive proof of its success. As Minister of Innovation, Science and Technology, I pledge to continue to enhance the accessibility of science to all citizens of Israel, while focusing on human capital in general and of our future generation in particular."
 
NASA Deputy Administrator Robert (Bob) Cabanagh: "I am honored to be here in Israel in honor of the Ilan Ramon International Space Convention and the Israel Space Week, and to promote educational projects with students from all over the country. We appreciate the fact that you continue to remember Ilan Ramon and invest in the future of Israel's young people and in education for STEM subjects."

Director of the Israel Space Agency at the Ministry of Innovation, Science and Technology, Uri Oron: "After the success of the Tevel 1 program, we are proud to start off on the journey with the Tevel 2 program. Today we already know that girls and boys from all over Israel, Jews and Arabs, religious and secular, can participate in an ambitious program in which they will construct, launch and operate satellites. The program encompasses hundreds of students and affects their entire environment. The Tevel program fulfills the boys and girls with a sense of capability and real experience in a growing and developing technological world and advances the field of space in Israel.
 
Omri Dinur, from Sderot, a graduate of the first class of the Tevel program, who is currently volunteering for national service at the Jewish Agency: "This program fulfilled a dream for us from a different and distant planet. I never imagined that my friends and I from the Negev would, at the age of 17, build a satellite from scratch, which would, at the end of a three-year process, then be launched into space. At this very moment, our nanosatellite, T5-sng, and its brothers in the Tevel series, are sailing 2,000 kilometers away from us, advancing education and space research in Israel while orbiting the Earth 12 times a day."
 
Dinur added: "I look at tomorrow's team today and I am filled with jealousy, but also pride, of the crazy journey they are going to undergo, the journey that will put them on a different path of life, if you want a different galaxy of life. This is an area where all the clichés are true – the sky is certainly not the limit."      
 

When viewed from space, Earth's northern and southern halves appear equally bright. This is particularly surprising since the Southern Hemisphere is mostly covered by dark oceans, while large parts of the Northern Hemisphere are covered with bright areas of dry land. For years, the reason for this symmetry between the halves has remained a mystery. In a new study, published this week in the scientific journal Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), Weizmann Institute scientists and their colleagues reveal the relationship between storm intensity and cloud rates and the degree of reflectivity of solar energy in each hemisphere. In this they are offering a solution to the mystery, and even estimate how future radiation reflections may change due to climate change.
 
As early as the 1970’s, when scientists analyzed the data of the first meteorological satellites, they recognized that surprisingly both hemispheres reflect the same amount of solar radiation; The reflectivity is referred to in professional language as "albedo". To understand better what an albedo is, think about driving at night: how easy it is to spot the white dividing line, which reflects the light from the headlights well, but it is difficult to see the dark asphalt. The same is true when looking at the Earth from space – the ratio between the sun's energy that hits each region of the Earth and that reflected from that region depends on various factors, including the ratio between dark oceans and light land, which, just like asphalt and the dividing line, differ in their degree of reflection of light. In the Northern Hemisphere, the land area is about twice as large as in the Southern Hemisphere, and indeed, when measured near the surface in clear skies, there are differences of more than 10% in the albedo. However, at the top of the atmosphere, the hemispheres appear equally bright.
 

In the new study, led by Prof. Yohai Kaspi and research student Or Hadas from the Institute's Department of Earth and Planetary Sciences, the scientists focused on a high-altitude factor that reflects radiation from the sun – clouds. The scientists analyzed data from some of the most advanced databases in the world, including cloud cover data collected by NASA satellites (CERES) and data from SERA, a global weather database with information collected from a variety of air and ground sources starting from 1950. Information in the SERA database has enabled the completion of cloud cover data and the cross-reference of 50 years of that data with equivalent information on storm intensity.
 
The scientists classified the storms that occurred during these years into three groups according to their intensity and revealed a direct link between the intensity of the storms and the quantity of clouds formed around them. They observed that land areas, and the Northern Hemisphere as a whole, are characterized by weaker storms – while moderate and severe storms are more common in the Southern Hemisphere and over the oceans. The analysis of the data revealed that the relationship between the quantity of clouds and the intensity of storms provides a good explanation for the differences in cloud cover between the two hemispheres. "The cloud albedo as a result of the severe storms in the southern hemisphere was found to balance, with a high degree of accuracy, the albedo originating from the large land area in the northern hemisphere," says Hadas, adding: "This proves that storms are the link between surface brightness and clouds, thus maintaining the albedo symmetry between the two hemispheres."
 

Will climate change make one hemisphere darker?

In recent years, planet Earth has been changing rapidly. To test whether and how climate change will affect albedo symmetry, the researchers used CMIP6, a set of models run by climate research centers around the world in an attempt to predict climate change. One of the main drawbacks of these models is their limited ability to provide predictions about the degree of cloud cover. However, the link found in the study between the intensity of storms and cloud cover makes it possible to infer the degree of cloud cover from the storm forecast.
 
According to these models, climate change will lead to a decrease in the frequency of all storms in the Northern Hemisphere and of weak and moderate storms in the Southern Hemisphere. However, the severe storms in the southern hemisphere will intensify. The reason for these predicted differences is "Arctic amplification" in the Northern Hemisphere, a phenomenon in which the Arctic warms at least twice as fast as the Earth’s average. Ostensibly, one would expect this difference to break the symmetry in albedo, but the findings of the study indicate that in very severe storms the quantity of clouds reaches saturation. Therefore, a further increase in their intensity will not change the degree of cloud cover, and symmetry may be maintained.

"It is not yet possible to determine with certainty whether the albedo symmetry will be broken in the face of global warming," says Prof. Kaspi, "However, the new study answers a fundamental question and expands our understanding of the Earth's radiation balance and the factors that influence it. In dealing with climate change, it will be necessary to develop geoengineering solutions that will enable us to live alongside it. I really hope that understanding fundamental climatic phenomena, such as albedo symmetry, will help develop these solutions."
 
Dr. George Datseris and Prof. Björn Stevens of the Max Planck Institute of Meteorology in Hamburg, Dr. Joaquín Blanco and Prof. Rodrigo Caballero of Stockholm University and Dr. Sandrine Bonnet of the Sorbonne University in Paris also participated in the study.
 

The Center for Quantum Science and Technology at Tel Aviv University has inaugurated the first ground station in Israel for tracking satellites, and it is among the most advanced in the world. The project, which is supported by the Israel Space Agency at the Ministry of Innovation, Science and Technology, includes a tracking station that will be used by government and commercial entities from Israel and around the world who want to check the health of their satellites in orbit. But this is only the beginning. In the long run, the station is intended to prove the technological feasibility of optical communication, and later also of quantum optical communication, with satellites – a technology that is expected to create a fundamental change in the rules of the game of encryption, from the level of communication between financial and military entities, to the level of the WhatsApp messages we send.
 
The ground station includes a 4.25-meter satellite observatory dome, a tracking system, a primary high-speed camera and secondary cameras, lasers, a single photon detector and a tracking robot that allows two telescopes to be carried simultaneously. At this stage, the robot carries a 61 cm telescope, and soon a second telescope will be added to it, intended for infrared photography, purchased with the support of the Israel Space Agency.

The Center for Quantum Science and Technology at Tel Aviv University has inaugurated the first ground station in Israel for tracking satellites, and it is among the most advanced in the world. The project, which is supported by the Israel Space Agency at the Ministry of Innovation, Science and Technology, includes a tracking station that will be used by government and commercial entities from Israel and around the world who want to check the health of their satellites in orbit. But this is only the beginning. In the long run, the station is intended to prove the technological feasibility of optical communication, and later also of quantum optical communication, with satellites – a technology that is expected to create a fundamental change in the rules of the game of encryption, from the level of communication between financial and military entities, to the level of the WhatsApp messages we send.
 
The ground station includes a 4.25-meter satellite observatory dome, a tracking system, a primary high-speed camera and secondary cameras, lasers, a single photon detector and a tracking robot that allows two telescopes to be carried simultaneously. At this stage, the robot carries a 61 cm telescope, and soon a second telescope will be added to it, intended for infrared photography, purchased with the support of the Israel Space Agency.

Fully robust encryption

"The Holy Grail of the project is the establishment of quantum optical communication between the ground station and space," says femto-nano research laboratory head Prof. Haim Suchowsky. "But in order to reach the Holy Grail, we have to go through three preliminary stages: optically tracking a satellite in orbit, establishing optical communication with a satellite, and establishing quantum communication here in the air – between two buildings here at the university, between the ground station and a drone, and between the ground station and a drone. Only then can the quantum properties of the light be combined for quantum communication with satellites in space."
 
Quantum communication uses quantum entangled photons to transmit a key that encrypts information. According to the principles of quantum mechanics, any attempt by a third party to receive or copy the information will destroy entanglement and thus disrupt the signal – exposing the hacking attempt to both communicating parties.
 
"Most information traffic today, for example between banks or WhatsApp, is encrypted using the RSA protocol," explains Prof. Oz, head of the Center for Quantum Science and Technology. The encryption key in RSA is not secret, it is simply a very complex mathematical problem that a regular computer can take a long time to solve – and in that time the key is replaced. A quantum computer has the potential to crack RSA encryption in a matter of moments, so there is a real risk of hacking databases in the future. In quantum communication, the key is a completely immune key, it exists only between us, and a third party can't use it or duplicate it."
 
In fact, quantum communication already exists. So, for example, banks in Switzerland transmit information between them through quantum communication, but with the help of optical fibers – which are limited due to the fading of the signal to a range of about 200 km. China did network a fiber-based quantum network from Beijing to Shanghai, over 1,000 km away – but with the help of complex relay stations that produce a lot of environmental noise that damages the signal and could be interpreted as an attempt to listen to it.
 
"It is practically impossible to deploy fiber optics securely between all parties who want to transfer encrypted information between them," says Prof. Oz. "So, the major challenge is to establish quantum communication that can be realized through the space medium. In 2016, China became the first, and so far, only, country to report success in doing so, when it demonstrated quantum communication between a ground station and a satellite. We're aiming for the same goal." 
 
The satellite project and the ground station are shared by many Tel Aviv University faculty members, including Prof. Ofer Amrani, who served as the project’s head of research, Head of the Femto-Nano Research Laboratory Prof. Haim Suchowsky, Prof. Meir Ariel, as well as doctoral students and students engaged in research and development of satellite systems: Dr. Dolev Bashi, Idan Finkelstein, Michael Zukran, Ofir Cohen, David Greenberg, Barak Levy, Alon Haramati, On Rengingad, Ofir Yaffe,  Shahar Morag, Uri Dagan, Elad Sagi and Orly Blumberg.
 

بالنظر إلى الأرض من الفضاء، يبدو نصفيها الشمالي والجنوبي ساطعين بنفس القدر. هذا أمر مُثير للدهشة بشكل خاص لأن نصف الكرة الجنوبي مُغطى إلى حد كبير بالمحيطات المُظلمة، في حين أن الكثير من نصف الكرة الشمالي مُغطى بأرض فاتحة. لسنوات طويلة، ظَل سبب هذا التناظر بين النصفين لغزاً. في دراسة جديدة نُشِرت هذا الأسبوع في المجلة العلمية PNAS، كشف عُلماء معهد فايتسمان للعلوم وشركاؤهم عن العلاقة بين شدة العواصف ومعدلات الغيوم ودرجة انعكاس الطاقة الشمسية في كل من نصفي الكرة الأرضية. من خلال القيام بذلك، فإنهم يُقدمون حلاً للغموض، بل ويُقدّرون كيف يمكن أن تتغير عودة الإشعاع في المستقبل بسبب تَغير المناخ.
 
في وقت مُبكر من عام 1970، عندما قام العلماء بتحليل بيانات الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية الأولى، وجدوا أن كلاَ من نصفي الكرة الأرضية يعكسان نفس الكمية من الإشعاع الشمسي؛ الانعكاسية المعروفة مهنيا باسم "الألبيدو" لفهم ماهية الألبيدو بشكل أفضل، فَكّر في القيادة ليلاً: ما مدى سهولة اكتشاف الخط الفاصل الأبيض، الذي يعكس الضوء من المصابيح الأمامية للسيارة جيدًا، ولكن ما مدى صعوبة رؤية الأسفلت الداكن. هذا هو الحال أيضا عند النظر إلى الأرض من الفضاء- تعتمد نسبة طاقة الشمس التي تضرب وتنعكس من كل منطقة من مناطق الأرض على عوامل مختلفة، بما في ذلك نسبة المحيطات المظلمة إلى الأرض الساطعة، والتي مثل الأسفلت وخط الفصل، تختلف في مقدار الضوء المنعكس. تبلغ مساحة الأرض في نصف الكرة الشمالي حوالي ضعف مساحة نصف الكرة الجنوبي، وفي الواقع عند قياسها بالقرب من السطح في سماء صافية هناك اختلافات تزيد عن 10٪ في الألبيدو. ومع ذلك، في الغلاف الجوي، يبدو النصفين ساطعين بنفس القدر.
 

وفي الدراسة الجديدة، التي قادها البروفيسور يوحاي كاسبي وطالب البحث أور هداس من قسم علوم الأرض والكواكب بالمعهد، ركّز العلماء على العامل الموجود على ارتفاعات عالية ويعكس إشعاع الشمس - الغيوم. قام العلماء بتحليل البيانات من قواعد البيانات الأكثر تقدما في العالم، بما في ذلك البيانات السحابية التي جمعتها أقمار ناسا الصناعية (CERES) والبيانات من ERA5، وهي قاعدة بيانات عالمية للطقس تحتوي على معلومات تم جمعها من مجموعة متنوعة من المصادر في الهواء وعلى الأرض منذ عام 1950. أتاحت المعلومات الموجودة في قاعدة بيانات ERA5 إكمال بيانات الغيوم والإحالة المرجعية لهذه البيانات لمدة 50 عامًا مع المعلومات المقابلة عن شدة العواصف.
 
وصنّف العلماء العواصف التي حدثت في هذه السنوات إلى ثلاث مجموعات حسب شدتها، وكشفوا عن علاقة مباشرة بين شدة العواصف وكمية السحب التي تتشكل حولها. ولاحظوا أن مناطق اليابسة، ونصف الكرة الشمالي ككل، تتميز بعواصف أضعف- في حين أن العواصف المتوسطة والقوية أكثر شيوعاً في نصف الكرة الجنوبي وفوق المحيطات. ومن تحليل البيانات تبين أن العلاقة بين كمية السحب وشدة العواصف تفسر بشكل جيد الاختلافات في السحب بين نصفي الكرة الأرضية.  يقول هداس: "لقد وُجد أن ألبيدو السحب نتيجة العواصف القوية في نصف الكرة الجنوبي، يتوازن بدرجة عالية من الدقة مع الألبيدو الذي ينشأ من مساحة الأرض الكبيرة في نصف الكرة الشمالي"، ويُضيف: "هذا يُثبت أن العواصف هي العامل الذي يربط بين سطوع السطح والسُحب، وبالتالي يتم الحفاظ على التماثل في الألبيدو بين نصفي الكرة الأرضية".

هل سيجعل تغيُر المناخ أحد نصفي الكرة الأرضية أغمق؟

في السنوات الأخيرة تتغير الأرض بسرعة. من أجل إختبار ما إذا كان تغير المناخ سيؤثر على التماثل في الألبيدو وكيف سيؤثر عليه، استخدم الباحثون CMIP6، وهي مجموعة من النماذج التي تُديرها مراكز أبحاث المناخ في جميع أنحاء العالم في محاولة للتنبؤ بتغُير المناخ. أحد أوجه القصور الرئيسية في هذه النماذج هو قدرتها المحدودة على تقديم تنبؤات حول درجة السحابة. مع ذلك، فإن الارتباط الموجود في الدراسة بين شدة العواصف والغيوم يجعل من الممكن استنتاج درجة السُحب من توقعات العاصفة.
 
وفقاَ لهذه النماذج، سيؤدي تغير المناخ إلى انخفاض في انتشار جميع العواصف في نصف الكرة الشمالي والعواصف الضعيفة والمعتدلة في نصف الكرة الجنوبي. مع ذلك، فإن أقوى العواصف في النصف الجنوبي ستشتد. والسبب في هذه الاختلافات المتوقعة هو "تضخيم القطب الشمالي" في نصف الكرة الشمالي، وهي ظاهرة ترتفع فيها درجة حرارة القطب الشمالي بمعدل أسرع مرتين على الأقل من المتوسط ​​العالمي. ظاهريا، من المتوقع أن يكسر هذا الإختلاف التماثل في الألبيدو، لكن نتائج الدراسة تشير إلى أنه في العواصف القوية جدا تصل كمية السُحب إلى التشبع. لذلك، فإن الزيادة الإضافية في شدتها لن تغير درجة الغيوم، ومن الممكن الحفاظ على التماثُل.
 

يقول البروفيسور كاسبي: "ليس من الممكن حتى الآن أن نحدد على وجه اليقين ما إذا كان تناسق الألبيدو سوف ينكسر بسبب ظاهرة الاحتباس الحراري. ومع ذلك، فإن البحث الجديد يجيب على سؤال أساسي ويوسع فهمنا لتوازن إشعاع الأرض والعوامل التي تؤثر عليه. عندما نتعامل مع تغير المناخ، سوف يكون من الضروري أن نعمل على تطوير حلول الهندسة الجيولوجية التي من شأنها أن تسمح لنا بالتعايش معه. آمل أن يساعد فهم الظواهر المناخية الأساسية، مثل التناظر في الألبيدو، في تطوير هذه الحلول."
 
كما شارك في البحث الدكتور جورج داتسرس والبروفيسور بيورن ستيفنز من معهد ماكس بلانك للأرصاد الجوية في هامبورغ، والدكتور حواكين بلانكو والبروفيسور رودريغو كاباليرو من جامعة ستوكهولم؛ والدكتورة ساندرين بوني من جامعة السوربون في باريس.

افتتح مركز علوم وتكنولوجيا الكم في جامعة تل أبيب أول محطة أرضية في إسرائيل، ومن بين الأكثر تقدما في العالم، لتتبع الأقمار الصناعية. يتضمن المشروع، الذي تدعمه وكالة الفضاء الإسرائيلية في وزارة الابتكار والعلوم والتكنولوجيا، محطة تتبع ستستخدمها الكيانات الحكومية والتجارية من إسرائيل وحول العالم للتحقق من صحة أقمارها الصناعية في المدار. لكن هذه ليست سوى البداية. على المدى الطويل، تهدف المحطة إلى إثبات الجدوى التكنولوجية للاتصالات البصرية، وبعد ذلك الاتصالات البصرية الكمومية، مع الأقمار الصناعية-وهي تقنية من المتوقع أن تُغير بشكل جذري قواعد لعبة التشفير، من مستوى الاتصال بين الكيانات المالية والعسكرية ، إلى مُستوى الواتساب  الذي نُرسله.
 
تشتمل المحطة الأرضية على قُبة مرصد ساتلي بطول 4.25 مترا، ونظام تتبع، وكاميرا أولية وثانوية عالية السرعة، وأشعة ليزر، وكاشف فوتون واحد، وروبوت تتبع يتيح الحمل المتزامن لتلسكوبين. ويحمل الروبوت حاليا تلسكوبا قطره 61 سم، وسيُضاف إليه قريبا تلسكوب ثانِ، مُصمم للتصوير بالأشعة تحت الحمراء، تم شراؤه بدعم من وكالة الفضاء الإسرائيلية.
 

التحدي الأول الذي يواجه الفريق في جامعة تل أبيب- والذي يضم أيضا مدير التلسكوب ميخائيل توكران وطلاب البحث جواجي جري روزنمان، يوفال ريخس وتومر ناحوم- هو تتبع الأقمار الصناعية في الفضاء، وهي قدرة غير موجودة اليوم في إسرائيل. في الاتصالات "العادية"، يتواصل القمر الصناعي مع المحطات الأرضية  بواسطة الراديو. هذا ليس تحديا كبيرا، حيث يتم توزيع الراديو كموجة واسعة. للاتصال البصري، أي إشارة الليزر، ثلاث مزايا: سيكون من الصعب جدا على طرف ثالث اعتراض المعلومات (سيتعين عليه وضع محطة أرضية قريبة جدا من خط الليزر بين المحطة المقصودة والقمر الصناعي)، يكون نقل المعلومات أسرع بكثير (على سبيل المثال مع مركبة مدارية تدور حول المريخ)، ومعدل تنزيل المعلومات على الأرض أسرع بكثير.

وبما أن كميات المعلومات المُتدفقة إلى الأرض من أقمار المراقبة والاتصالات تتزايد، لدرجة أن حتى الترددات الراديوية المخصصة لذلك بدأت تنفد، فإن عمالقة الفضاء مثل سبيس إكس وأمازون، ووكالات الفضاء مثل ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية تحاول الوكالة التحول إلى الاتصالات الضوئية المعتمدة على الليزر. على سبيل المثال، تتواصل أقمار ستارلينك الصناعية بالفعل مع بعضها البعض باستخدام الليز، وقد تمكنت وكالة ناسا من إرسال لوحة الموناليزا لدافنشي إلى مدار استكشاف القمر (LRO) في عام 2013، وستُعيد مهمة بسيخا التي ستنطلق في أكتوبر من هذا العام النتائج إلى المحطة الأرضية باستخدام الاتصال البصري .
 
لكن من أجل التواصل بصريا مع قمر صناعي، يجب أولا تتبع جسم صغير بنجاح من مسافة طويلة – على ارتفاع مئات الكيلومترات – يطير بسرعة هائلة – تبلغ 26000 كيلومتر في الساعة. ومن أجل إثبات هذه القدرة، أطلقت جامعة تل أبيب الأسبوع الماضي (3.1) القمر الصناعي النانوي TAU-SAT3، والذي ستحاول المحطة الأرضية التواصل معه بصريًا.
 
يقول البروفيسور سوخوبسكي: "TAU-SAT3 هو قمر صناعي يبلغ قطره 30 سم". "في دقة المحطة الأرضية، هذا بكسل واحد يتحرك بسرعة كبيرة. تم تثبيت مصابيح ليد على هذا البكسل. إنه ليس ليزرا بعد ، أي أنه ليس اتصالا بصريا حقيقيا بعد، إنه مصباح ليد منتشر – لكنه سيساعدنا على مُعايرة المحطة الأرضية وإثبات أنه يمكننا فك تشفير البيانات البصرية من قمر صناعي على بعد 550 كم منا. بعد ذلك، سنحاول نقل اتصال الليزر إلى طائرة بدون طيار، والتي ستعيد الإشارة إلى المحطة باستخدام عاكس رجعي، وهو نظام مرايا سيتم تثبيته عليه. بعد ذلك سنقوم بقذف معلومات بواسطة الليزر من الطائرة بدون طيار الى المحطة الأرضية، وسنقوم بفك تشفير الإشارة الضوئية في مختبر مُجاور للتلسكوب. في الوقت نفسه، نقوم ببناء واختبار بروتوكولات للاتصال البصري الكمي داخل المختبر – أي بين جهاز استقبال وجهاز إرسال موضوعين على جانبي الجدول البصري، وبعد ذلك بين المباني المجاورة –. كل هذه خطوات أولية نحو الهدف النهائي: اتصال بصري كمّي حُر، والذي سيغير قواعد اللعبة."

تشفير قوي بالكامل

يقول رئيس مختبر أبحاث الفيمتو نانو البروفيسور حاييم سوخوبسكي: "الكأس المقدسة للمشروع هو إنشاء اتصال بصري كمي بين المحطة الأرضية والفضاء". "لكن من أجل الوصول إلى الكأس المقدسة، يجب أن نمر عبر ثلاث خطوات أولية: التتبع البصري للقمر الصناعي في مداره، وإنشاء اتصال بصري مع قمر صناعي، وإنشاء اتصال كمي هنا في الهواء - بين مبنيين هنا في الجامعة، بين محطة الأرض وبين دورون وبين محطة الأرض وطائرة بدون طيار.   عندها فقط يمكن الجمع بين الخصائص الكمومية للضوء للتواصل الكمي مع الأقمار الصناعية في الفضاء."
 
يستخدم الاتصال الكمي الفوتونات المتشابكة الكمومية لنقل مفتاح يُتيح تشفير المعلومات. وفقا لمبادئ ميكانيكا الكم، فإن أي محاولة من قبل طرف ثالث لاستيعاب أو نسخ المعلومات من شأنها أن تدمر النسج وبالتالي تعطل الإشارة – فضح محاولة القرصنة لكلا الطرفين المتعاقدين.
 
يوضح البروفيسور عوز، رئيس مركز علوم وتكنولوجيا الكم:" يتم تشفير معظم حركة البيانات اليوم، على سبيل المثال بين البُنوك أو على الواتساب ، في بروتوكول RSA". "إن مفتاح تشفير RSA ليس سرًا، فهو ببساطة مشكلة رياضية معقدة للغاية يمكن أن يستغرق الكمبيوتر العادي وقتًا طويلاً لحلها - وخلال ذلك الوقت يتم تغيير المفتاح. يتمتع الكمبيوتر الكمي بالقدرة على فك تشفير RSA في غضون لحظات، لذلك هناك خوف حقيقي من خروقات قاعدة البيانات في المستقبل. في الاتصال الكمي، المفتاح هو مفتاح مناعي تمامًا، فهو موجود بيننا فقط، ولا يمكن لطرف ثالث استخدامه أو نسخه."
 
في الواقع ، التواصل الكمي موجود بالفعل. هكذا، على سبيل المثال، تقوم البنوك في سويسرا بنقل المعلومات فيما بينها عن طريق الاتصال الكمي، ولكن بمساعدة الألياف الضوئية - وهي محدودة بسبب تلاشي الإشارة إلى مدى يصل إلى حوالي 200 كيلومتر. تمتلك الصين شبكة كمومية قائمة على الألياف تربط بكين بشنغهاي، على بعد أكثر من 1000 كيلومتر- ولكن مع محطات ترحيل معقدة تنتج الكثير من الضوضاء المحيطة التي تُلحق الضرر بالإشارة ويمكن تفسيرها على أنها محاولة للاستماع إليها.
 
يقول البروفيسور عوز:" ليس من العملي نشر الألياف الضوئية بشكل آمن بين جميع الأطراف التي ترغب في نقل المعلومات المشفرة بينها". "لذا فإن التحدي الكبير هو إنشاء اتصال كمي يمكن تحقيقه من خلال وسيط فضائي. في عام 2016، أصبحت الصين الدولة الأولى، وحتى الآن الدولة الوحيدة التي تعلن عن نجاحها في القيام بذلك، عندما أظهرت الاتصال الكمي بين محطة أرضية وقمر صناعي. نحن نهدف لنفس الهدف." 
 
لمشروع القمر الصناعي والمحطة الأرضية شركاء كثر في هيئة التدريس في جامعة تل أبيب، منهم البروفيسور عوفر عمراني الذي عمل كباحث رئيسي في المشروع، رئيس مختبر أبحاث الفيمتو نانو البروفيسور حاييم سوخوبسكي، البروفيسور مئير آرييل بالإضافة إلى طلاب الدكتوراه والطلبة الذين شاركوا في بحث وتطوير أنظمة الأقمار الصناعية: الدكتور دوليف باشي، عيدان فينكلشطاين، ميخائيل تسوكران، أوفير كوهين، دافيد جرينيرغ، باراك ليفي، ألون هرمتي، أون رنجينجد، أوفير يافيه، شاحار مورغ، أوري دجان، العاد سجي وأورلي بلومبرغ