ביום רביעי הבא, 11 בדצמבר, ישוגר לחלל הננו לוויין “דוכיפת 3” שבנו תלמידי מרכז המדעים הרצליה ותלמידי שער הנגב. הלוויין ישוגר לגובה של 550 קילומטר מתחנת השיגור בצ’נאי שבהודו, עם עוד חמישה לוויינים מארצות הברית ומיפן, והוא היחיד מתוכם שנבנה ופותח על ידי תלמידי תיכון. זהו פרויקט משותף של מרכז המדעים של עיריית הרצליה — בניהולו של ד"ר מאיר אריאל שהוא גם מנהל הפרויקט הארצי כולו, המועצה המקומית שער הנגב, סוכנות החלל הישראלית וקרן יק”א ועלותו 3 מיליון שקלים. גודלו של הלוויין הוא X10X1030 ס”מ והוא שוקל 2.3 ק”ג. זהו לוויין חישה מרחוק, והמטרה שלו היא צילום כדור ארץ והוא נועד להוות פלטפורמה לתלמידים לביצוע מחקרים בתחומי אקולוגיה ומדעי כדור הארץ.
הלוויין נבנה במשך שנתיים וחצי במסגרת מגמת הלוויינים והחלל במרכז המדעים הרצליה בהמשך לשני פרויקטים מוצלחים – דוכיפת 1 ודוכיפת 2, ששוגרו לחלל בשנים האחרונות והיו ללווייני התלמידים הראשונים בעולם. כ-50 תלמידים מכיתות ט’ עד י”ב בבתי הספר בהרצליה ו-10 תלמידים מבית הספר שער הנגב עמלו בצוותים על תכנון ופיתוח הלוויין, כתיבת התוכנה המפעילה אותו ובדיקתו בעזרת הדרכתם של מנטורים שמגיעים מהתעשייה או מהאקדמיה. כמו כן, התלמידים מכינים את תחנת הקרקע במרכז המדעים לקראת תקשורת מלאה איתו לאחר השיגור, כשהוא אמור להקיף את כדור הארץ מדי שעה וחצי במהירות של כ-8 קילומטר לשנייה.
“יש לנו המון חששות אבל גם המון תקוות והתרגשות לקראת השיגור ולקראת קליטת שידורי דוכיפת 3 מהחלל”, מספר עילאי נפתלי, תלמיד כיתה י”ב בתיכון הנדסאים שמשתתף בפרויקט, “קשה לנו לעכל עדיין עד כמה זה קרוב. הפעם אנחנו לא נוסעים מהרצליה למקום השיגור, תהיה רק משלחת של שער הנגב בשיגור ואנחנו נלווה את כל התהליך מהמעבדה במרכז המדעים הרצליה. הפעם היינו צריכים לבחור אם להיות בשיגור או בקליטה הראשונה, שאמורה להיות ביום רביעי בשעה 13:20 שעון ישראל, כשעה אחרי השיגור, כשהוא עובר בפעם הראשונה מעל ישראל ואז נוצרת תקשורת איתו בפעם הראשונה. השיגור זה כמובן מעמד מאוד מרגש, אבל את זה מבצעת סוכנות החלל ההודית, אם עבד להם השיגור או לא זה לא אומר שאנחנו הצלחנו. המבחן האמיתי זה לקלוט את הלוויין בחלל. אז הגענו למסקנה שעדיף לנו להישאר בארץ, וכך גם כל מי שפיתח ועבד על הלוויין יוכל לעזור אם יהיו בעיות. אני יותר מחכה לרגע שבו נקלוט את הלוויין מאשר לשיגור עצמו. שיגור מבחינתי זה צעד נוסף בדרך”.
התלמידים שלקחו חלק בפרויקט. צילום מרכז המדעים הרצליה
נפתלי הוא ראש צוות תוכנה והוביל את פיתוח התוכנה של הלוויין דוכיפת 3. הוא הצטרף לתוכנית הלוויינים והחלל לפני כשלוש שנים, כשהתחיל את לימודיו בכיתה ט’ בתיכון הנדסאים בסמוך לשיגורו של הלוויין דוכיפת 2. “גיליתי את פרויקט הלוויינים כשהגעתי ליום הפתוח בתיכון הנדסאים”, מספר נפתלי, “ברגע ששמעתי על זה ישר נדלקתי וזה היה חלק מהסיבות נרשמתי לבית הספר. כשהתחילו הלימודים חיכיתי לגיוסים של השכבות החדשות לפרויקט. הצטרפתי לפרויקט בדיוק אחרי ששלחו את הלוויין דוכיפת 2 לתחנת החלל בארצות הברית לקראת השיגור לחלל והיתה הרבה התרגשות. לקח הרבה זמן מהרגע ששלחו אותו ועד לשיגור, ובזמן הזה העבירו אותי הכשרה כדי שאוכל להיות אחד מהמפעילים שלו. התלמידים הבוגרים טסו לראות את השיגור ואני נשארתי. הייתי אחראי על אירוע השיגור בארץ עם עוד מישהו. לקחתי חלק בקליטה הראשונה של הלוויין וזה היה מאוד מיוחד, רגע זכור. הייתי מגיע לבית הספר בבוקר ומחכה לרגע שייגמרו הלימודים ורץ למעבדה עד הערב או הלילה. בהתחלה הייתי מגיע פעמיים-שלוש בשבוע למעבדה אחרי בית הספר. לפני ששלחנו אותו להודו הייתי מגיע כל יום בחופש הגדול, מהבוקר עד הערב, בכל רגע שהייתי יכול, כדי לנצל את כל הזמן שאפשר לניסויים, בדיקות ותיקונים. עכשיו אני גם מגיע הרבה כי עכשיו יש את ההכנה של המעבדה מבחינת קרקע לקליטה ולשידור”.
“רוב התלמידים שמשתתפים בפרויקט משוגעים לדבר”, אומרת שרון משאל, רכזת מגמת הלוויינים והפרויקט ומנהלת מעבדת הלוויינים והחלל במרכז המדעים הרצליה, ששהתה השבוע יומיים בתחנת השיגור בהודו בהכנות אחרונות לקראת שיגור הלוויין, “זה פרויקט שדורש עבודה אינטנסיבית מהתלמידים. הם מתנסים בתהליך של מחקר ופיתוח של מוצר הנדסי. המטרה בפרויקט היא לעודד הובלה ומנהיגות של תלמידים ולעורר יוזמות של תלמידים. הם מקבלים הרבה מאוד כלים ומיומנויות ורוכשים הרבה ידע מקצועי, טכנולוגי, הנדסי ומדעי שקשור לחלל וגם הרבה מיומנויות של עבודת צוות, למידה עצמית וחשיבה עצמאית. יש להם מנכ”לית ודירקטוריון משלהם. הם מנהלים את העבודה, אחראים על עצמם, לוקחים פרויקטים ומשימות וצריכים לבצע אותם. המטרה היא לחשוף אותם למיומנויות של עבודה וחשיבה של החיים האמיתיים”.
כמה בנות יש בפרויקט?
“יש 25 אחוז בנות בפרויקט במרכז שלנו. בעבר היו לנו יותר. לצערנו, אנחנו רואים יותר ויותר את הפער בין בנים לבנות שמגיעים למקצועות מדעיים ובפרט טכנולוגיים. יש הרבה יותר היענות של בנים. בהתחלה מגיעות הרבה בנות אבל הנשר של הבנות גבוה יותר. יש לנו מעט בנות אבל הן מאוד מובילות”.
ומה עושים בפועל?
“במהלך עבודתם הם מתמודדים עם אתגרים מדעיים וטכנולוגיים שונים, כגון תכנון וכתיבת תוכנה מוטסת לניהול מערכות הלוויין ולהפעלת משימתו המדעית, ניהול משאבי האנרגיה של הלוויין, מערכת התקשורת ועוד. משימתו של הלוויין מציבה אתגרים נוספים. לצורך צילום כדור הארץ נדרש לייצב את הלוויין בחלל, משימה לא פשוטה בכלל הדורשת שליטה בהכוון הלוויין במסלולו. בשל המשאבים הצנועים שלנו כמסגרת חינוכית, התלמידים נדרשים לחשוב על פתרונות יצירתיים לבעיות שונות כגון קצב העברת נתונים הנובע מרוחב סרט צר ומגביל אותנו בכמות המידע שהלוויין יכול לשדר אל תחנת הקרקע בזמן שהוא חולף מעלינו. התלמידים חשבו על דרכים יצירתיות וחדשניות כיצד להתמודד עם הבעיה ויצרו מנגנון לעיבוד תמונה על גבי הלוויין, הכולל בחירה של התמונות הרלוונטיות, דחיסתן ושליחתן לכדור הארץ. בנוסף, נעזרו התלמידים במומחים בארץ ובעולם כדי לבנות מערכי תקשורת מתאימים ובנו תוכנות לניהול המידע על גבי הלוויין ובתחנת הקרקע”.
נפתלי מספר כי יש לתלמידים לא מעט חששות לקראת השיגור. “החשש הכי גדול הוא שהטיל יחליט לא לעבוד כמו שצריך”, הוא מספר, “היה בתחילת הקיץ טיל של האירופאים שהתפוצץ על כן השיגור. השיגור עצמו זו חוויה מאוד אינטנסיבית ללוויין כי הוא עובר הרעדות בתנאים מאוד קשים, אז יש המון חששות שהוא לא יצליח לשרוד את השיגור מבחינת החומרה. יש הרבה דאגה, התרגשות ותקווה שהכל יצליח. לקחנו המון ידע מדוכיפת 2, מה לשמר ומה להחליף ולשפר בדוכיפת 3. עשינו גם שנה שלמה של ניסויים והלכנו למתקנים מיוחדים בארץ כדי לדמות יותר לעומק את סביבת החלל. עברנו איתו לא מעט ניסויים ואפילו טראומות”.
מה מעניין אתכם לחקור באמצעות הלוויין?
“בעיקר מחקרים של שדות חקלאיים, לראות את השינויים שהם עוברים לאורך השנה במזג אוויר חם וקר וכשיש מחסור במים למשל וגם כשאין. יש מגוון של רעיונות על השולחן ואנחנו צריכים להחליט במה אנחנו מתמקדים בכל מעבר. אם יהיו שריפות למשל, כמו שהיו לא מזמן באמזונס. אנחנו מתכוונים להתמקד בעיקר בישראל אבל נצלם גם מדינות אחרות. יהיה מעט זמן שבו הוא יעבור מעל ישראל. ההזדמנויות שלנו לתקשר עם הלוויין הן פעמיים-שלוש ביום, כל אחת עשר דקות, כלומר חצי שעה של תקשורת ביום. לפני כל מעבר אנחנו צריכים לתכנן מראש מה אנחנו מתכוונים לעשות – איזה מידע אנחנו מורידים ואילו פקודות אנחנו שולחים לו כדי שהוא ימשיך לבצע את הניסוי. התחלנו כבר לכתוב מערכים לאיך לעבוד איתו כשהוא יהיה בחלל, ומה הפעולות הראשונות שנתחיל איתן ואיך נמשיך אחר כך בשביל שהמשימה תתבצע בצורה המיטבית. בסוף אנחנו צריכים לכתוב דוח ולהסביר מה הצליח ומה לא והערות למעברים הבאים. אנחנו צריכים לנצל את הזמן הזה ביעילות, לפענח את המידע ולהחליט אילו נתונים נרצה להוריד בעתיד, המידע הראשי זה תמונות שנצלם. הצוות שהיה אחראי על המצלמה למשל חקר לעומק איך המצלמה עובדת ומה עושים איתה ולפי זה יצר את מנגנון הניהול וכתב אלגוריתמים של דחיסת מידע בשביל שנוכל להוריד קבצים במעבר אחד במקום לאורך חודש. בהתחלה נוריד קובצי ביט מאפ, שהם קבצים מוקטנים ונבחר מתוכם מה אנחנו רוצים להוריד באיכות גבוהה”.
שרון משאל. צילום מרכז המדעים הרצליה
משאל מסכמת: “אנחנו מאוד מתרגשים לקראת השיגור של הלוויין וכולנו נהיה ברגע השיגור במעבדה בהרצליה שאליה יוזמנו שר המדע, הטכנולוגיה והחלל אופיר אקוניס ראש עיריית הרצליה משה פדלון ויו”ר סוכנות החלל הישראלית פרופ’ יצחק בן ישראל. רגע השיגור זו חוויה מרגשת בהיסטריה. כולם צורחים במעבדה. זו חוויה חד-פעמית כל כך מרגשת וגם מאוד מלחיצה בגלל החשש שלא תהיה לנו סתם קופסת נעליים בחלל. אנחנו מאוד מקווים שדוכיפת 3 יהיה כמה שנים טובות בחלל ושתלמידים יוכלו להפיק ממנו תועלת”.
ומה הצעד הבא?
“תוכנית תב”ל (תלמידים בונים לוויינים) – זו תוכנית ארצית של סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע ומרכז המדעים הרצליה, של בנייה ושיגור להק לווייני תלמידים. זוהי התוכנית שהחלה לפני שנה והיא היחידה בעולם המיועדת לבניית לווייני תלמידים. בתוכנית משתתפים כ-300 תלמידים משמונה רשויות: אופקים, ירוחם, שער הנגב, מעלה אדומים, טייבה, גבעת שמואל, נצרת וקריית אתא. בכל אחת מהרשויות הוקמה מעבדת חלל וכל אחת מהן תבנה לוויין זעיר וכלל הלוויינים ישוגרו יחד לחלל בספטמבר 2020".
