לוויין
המונח "לווין" מפנה לכאן. לערך העוסק בשם המשפחה לוין הנכתב לעתים לווין, ראו לוין.
לוויין הוא גוף שמיימי המקיף גוף שמימי אחר, לרוב כוכב או כוכב לכת, המונח לוויין בעברית בא מהשורש ל-ו-ה, שכן הלוויין "מלווה" את כוכב הלכת.
קיימים שני סוגי לוויינים:
- לוויין טבעי - ירח נחשב כלוויין טבעי של כוכב הלכת אותו הוא מקיף.
- לוויין מלאכותי - כל גוף מעשי ידי אדם שנשלח למסלול סביב כוכב לכת.
עם תחילת שיגורם לחלל של לוויינים מלאכותיים על ידי האדם בסוף שנות ה-50 של המאה ה-20, הלכה ותפסה משמעות הלוויין המלאכותי את מקומה של המשמעות הכללית, וכיום במושג "לוויין" הכוונה היא בדרך כלל ללוויין מלאכותי, ואילו ללוויין טבעי יוחד השם "ירח".
הלוויין המלאכותי הראשון היה "ספוטניק 1" ששוגר על ידי ברית המועצות למסלול סביב כדור הארץ ב-4 באוקטובר 1957.
במהלך השנים שוגרו לוויינים גם אל כוכבי לכת אחרים. לוויינים אלה הקיפו את כוכבי הלכת, צילמו אותם ואספו מידע נוסף, ושידרו את המידע בחזרה אל החוקרים על כדור הארץ בעזרת משדרי רדיו.
תוכן עניינים |
רקע פיזיקלי [עריכה]
לוויינים מקיפים גופים בעלי מסות גדולות (כמו כוכבים) בהתאם לחוק הכבידה שאותו גילה וניסח אייזק ניוטון: כל שני גופים מפעילים אחד על השני כוח כבידתי המקיים את הביטוי הבא:
F הוא הכוח המופעל, G הוא קבוע הכבידה, M היא מסת הגוף הראשון, m היא מסת הגוף השני ו-R הוא המרחק ביניהם.
על לוויין המקיף גוף שמיימי מופעל כוח גדול אשר מצד אחד לא מאפשר לו להתרחק מגוף, ומצד שני קטן מכדי לגרום להתנגשות בין הגופים (ללא השפעת גורם נוסף כגון התנגדות אוויר). לוויין מלאכותי (להלן לוויין) הוא התקן המשוגר מפני כדור הארץ אל מסלול הקפה, בדרך-כלל סביב כדור הארץ. הצבתו של הלוויין בחלל נעשית בדרך-כלל באמצעות טיל בליסטי, שהלוויין נמצא בחרטומו ומופרד ממנו בהגיעו ליעדו. דרך נוספת היא הובלת הלוויין ליעדו באמצעות מעבורת חלל.
על מנת לשגר לוויין לחלל יש להתגבר על הכבידה של כדור הארץ.
שימושים בלוויינים מלאכותיים [עריכה]
- לוויין המשמש לטיסה של אדם בחלל מכונה בדרך כלל חללית, ובמידה וניתן להשתמש בו יותר מפעם אחת -מעבורת חלל.
- לווייני תקשורת, לתקשורת אלחוטית בין נקודות מרוחקות על פני כדור הארץ. שידורי טלוויזיה מועברים בדרך זו ללא צורך ברשת של תחנות ממסר קרקעיות. שיחות טלפון בינלאומיות מועברות בדרך זו ללא צורך בכבלים.
- לווייני צילום, לצילום פני כדור הארץ, למטרות מדעיות, צבאיות ומסחריות.
- לווייני מזג האוויר, לניתוח שינויי מזג האוויר על פני כדור הארץ ושיפור מתן התחזית.
- מערכות ניווט לווייניות.
- לווייני ריגול, למעקב, האזנה ותיעוד פעילות על כדור הארץ.
- לווייני קרב, הגנה או התקפה על לוויינים, למטרות צבאיות.
- גשושית היא חללית קטנה ובלתי מאוישת המשוגרת לחקור את הירח, כוכבי לכת וגופים אחרים במערכת השמש.
- למחקר מדעי. כדוגמת טלסקופ החלל האבל וטלסקופים למדידת קרני גאמה כמו Compton Gamma Ray Observatory ו-Gamma-ray Large Area Space Telescope.
סוגי מסלולי לוויינים [עריכה]
LEO [עריכה]
 |
ערך מורחב – מסלול לווייני נמוך |
לוויינים נמוכי מסלול (LEO - Low Earth Orbit) הם למעשה מרבית הלוויינים המקיפים את כדור הארץ, מגובה של 300 קילומטר ועד לגובה של אלף ק"מ. לוויינים נמוכי מסלול מקיפים את כדור הארץ כל 120-90 דקות. למעשה רוב השימושים האפשריים של לוויינים נעשים באמצעות לוויינים נמוכי מסלול, פרט לתפקיד אחד - לווייני תקשורת. תקשורת מול לווייני LEO דורשת שימוש באנטנות שמשנות את כיוונן באופן שוטף כך שהן תמיד יהיו מכוונות אל הלוויין. (חלופה אחרת היא קיום תקשורת רק בפרקי זמן מצומצמים, כאשר הלוויין נמצא בדיוק מול אנטנה קבועה).
MEO [עריכה]
|
ערך מורחב – מסלול לווייני בינוני |
Medium Earth Orbit ולפעמים Intermediate Circular Orbit (ICO) הוא התחום שבין ה-LEO ל-GEO, והוא בגובה 2000 ק"מ ועד 36,000 ק"מ מכדור הארץ. זמן ההקפה השל לוויינים בתחום זה הוא בין שעתיים ל-24 שעות. בתחום ה-MEO נמצאות מערכות הניווט הלווייניות כגון הGPS.
GEO [עריכה]
|
ערך מורחב – מסלול גאוסטציונרי |
לוויינים במסלול גאוסטציונרי. סופר המדע הבדיוני ארתור צ'ארלס קלארק, ששירת כקצין בחיל האוויר הבריטי במלחמת העולם השנייה העלה רעיון להציב לוויינים בגובה כ-36 אלף ק"מ מעל קו המשווה. בנקודה זו, משך זמן ההקפה שלהם שווה למשך זמן ההקפה של כדור הארץ סביב צירו, ולכן הם ייראו למתבונן מכדור הארץ כעומדים בנקודה קבועה. תכונה זו מהווה יתרון כאשר נדרש לספק שירות קבוע ורציף: האנטנות הקרקעיות שמתקשרות עם לוויינים מכוונות באופן קבוע אל לווייני ה-GEO הנמצאים בנקודה קבועה ביחס לקרקע. רוב לווייני התקשורת הם GEO, ונותנים שירות קבוע כתחנת ממסר לקליטה ושידור של אותות ונתונים, כגון שיחות טלפון בינלאומיות או שידורי טלוויזיה. לדוגמה, שידורי yes הטלוויזיה בלוויין, מועברים בלווייני התקשורת עמוס 2 ועמוס 3 מתוצרת התעשייה האוירית לישראל.
HEO [עריכה]
High Earth Orbit הוא התחום שמעבר ל-GEO (כלומר יותר מ-36,000 ק"מ מכדור הארץ). מסלול זה מאפשר כיסוי מלא באזור הקטבים בזכות אופיו האליפטי.
מסלול קוטבי [עריכה]
|
ערך מורחב – מסלול קוטבי |
במסלול זה הלוויין מקיף את גרם השמיים מעל או בקרוב לקטביו. באופן זה, סיבוב גרם השמיים סביב צירו מאפשר ללוויין לעבור מעל לאזור אחר בכל הקפה. מסלול זה הוא שימושי מאוד כאשר ממפים כוכב.
לוויינים ישראליים [עריכה]
כיום נבנים לוויינים במדינות רבות, וכמעט עבור כל מדינה בעולם, אם כי רק למדינות מעטות, ובהן ישראל, יש יכולת לשגר בעצמה לוויינים לחלל (אמנם יכולת השיגור של ישראל מוגבלת ללוויינים קלי משקל ולמסלולים נמוכים בלבד). ישראל החלה את פעילותה בחלל בראשית שנות ה-80, ושיגרה מאז לחלל לוויינים אחדים. הלוויינים הצבאיים (מסדרת אופק) שוגרו מישראל, (למעט הלוויין הצבאי טקסאר-פולאריס ששוגר עבור ישראל מהודו), באמצעות משגר "שביט" שפותח ויוצר בישראל (על בסיס תכנון של משגר טילים צבאי ישראלי מדגם יריחו 2), והאזרחיים שוגרו מבסיסי שיגור זרים (ברוסיה, בקזחסטן ובגיאנה הצרפתית שבדרום אמריקה).
לוויינים ישראליים שיצאו משירות: [עריכה]
- "אופק 1" שוגר ב-19 בספטמבר 1988 ו"אופק 2" ב-23 באפריל 1990. כל אחד ריחף בחלל חודשים ספורים לפני שנפלו לאטמוספירה ונשרפו.
- "אופק 3" היה לוויין הצילום הראשון, ששוגר ב-1995 וסיים את חייו בדעיכה חזרה לאטמוספירת כדור-הארץ בשנת 2000.
- "עמוס 1" שוגר ב-16 במאי 1996. ב-2009 הופסק תפקודו בהדרגה עקב התיישנותו, לאחר שפעל מספר שנים מעבר למתוכנן. הלוויין נרכש על ידי תאגיד התקשורת הלוויינית הבינלאומי "אינטלסאט", שמתכוון להחזיק בו בחלל כ"גרוטאת חלל", השומרת על מקום פנוי בחלל עמוס הלוויינים, עד שיתפוס את מקומו לוויין אחר ועמוס 1 יושמד.
- "אופק 4", ששוגר ב-22 בינואר 1998, ו"אופק 6", ששוגר ב-6 בספטמבר 2004, התרסקו עם משגריהם, מדגם שביט, מעל הים התיכון בעת הנסיקה. גם הלוויין הניסויי "טכסאט", ששוגר במרץ 1995 על גבי משגר רוסי מטיפוס "סטארט", כשל ולא נכנס למסלול. בעקבות זאת נבנה במקומו הלוויין "טכסאט 2".
- "גורווין טכסאט 2", לוויין ניסויי שפותח בטכניון, ושוגר לחלל ביולי 1998. זהו אחד הלוויינים הקטנים ביותר בעולם. הוא נבנה כקובייה שאורך צלעה 45 ס"מ, ומשקלו 48 ק"ג. הותקנו עליו גלאי אוזון, מחשב זעיר ומערכת ניווט ובקרה. היוזמה והביצוע היו של פרופסור גיורא שביב, פרופסור חיים אשד ומר משה שחר. הלוויין הצליח להאריך ימים מעבר לצפוי, והפסיק לפעול רק בתחילת 2010. בכך, שבר את שיא הפעילות של מיקרו לוויינים, לאחר שפעל כ-12 שנים.
- "עמוס 5i" הוא לוויין תקשורת משומש, שהוחכר באופן זמני מתאגיד שידור אירופי, כדי לשמש כלוויין ישראלי, והוצב מחדש ב-דצמבר 2009 מעל אפריקה, כחלופה זמנית עד לשיגור "עמוס 5". הדלק שנועד לתימרוניו של הלוויין השכור נגמר מוקדם מהצפוי, כך שהוא יצא מכלל שימוש חודשים רבים קודם לשיגורו של עמוס 5, שגם זה נדחה בכמה חודשים מהמועד המתוכנן.
לוויינים ישראליים פעילים [עריכה]
(נכון לדצמבר 2011)
- לוויין הצילום האזרחי "ארוס A1" שוגר ב-5 בדצמבר 2000.
- לוויין הצילום הצבאי "אופק 5" שוגר ב-28 במאי 2002.
- לוויין התקשורת "עמוס 2" שוגר ב-27 בדצמבר 2003.
- לוויין הצילום האזרחי "ארוס B" שוגר ב-25 באפריל 2006.
- לוויין הצילום הצבאי "אופק 7", שוגר ב-11 ביוני 2007.
- לוויין המכ"ם הצבאי "טכסאר-פולאריס", שוגר ב-21 בינואר 2008 (מכונה גם "אופק 8"). ישראל מכרה להודו לוויין ריגול דומה שכונה "ריסט 2".
- לוויין התקשורת "עמוס 3" שוגר ב-28 באפריל 2008. החליף את "עמוס 1".
- לוויין הצילום הצבאי "אופק 9", שוגר ב-22 ביוני 2010.
- לוויין התקשורת "עמוס 5" שוגר ב-11 בדצמבר 2011.
לווינים ישראליים עתידיים [עריכה]
כעת עובדים בישראל על בנייתו של הלוויין עמוס 4 שישוגר ב-2013 ודנים בבניית שני לוויינים, (עמוס 6, שכבר נמצא בהליך תכנון ובמכרז לבנייתו במפעל בישראל או בחו"ל נקבע כי יבנה בישראל, ועמוס 7) שיצטרפו בעתיד לסדרת לווייני התקשורת עמוס.
בתכנון נמצאים גם שני לווייני ריגול משופרים מסדרת אופק שלמעשה הם גרסה צבאית ללוויין הצילום אופסאט 3000 ויהיו כבדים יותר (כ400 ק"ג כל אחד) ובעלי כושר הפרדה בצילום גבוה יותר (הבחנה לפרטים בעצמים בגודל 50 ס"מ מגובה שיוטו בחלל כ600 ק"מ מהקרקע) מלווייני אופק הנוכחיים (שמבחינים בפרטים בעצמים בגודל 70 ס"מ ומעלה) בשל השימוש במצלמה חדישה בשם "יופיטר".
ב-2006 (INSA(Israel Nano Satellite Assosiation החלה את בניית לווין הננו הישראלי הראשון InKlajn_1, הלווין נבנה ותוכנן בשיתוף פעולה של מהנדסים ותלמידי תיכון, הוא ישרת את קהילת חובבי הרדיו ויכיל מספר ניסויים מדעיים. הלווין מתוכנן להיות משוגר במהלך 2014.
ב-2012 נסגרה עסקה עם איטליה שקנתה מישראל לוויין צילום צבאי משופר מסדרת אופסאט 3000 כחלק מהסכמי הרכש הצבאי ההדדי בשווי של 185 מיליון דולר (עלות הלוויין ובנוסף בניית תחנת קרקע לקליטת הצילומים).
ב-2013 פורסם כי יוזמן גם לוויין צילום אזרחי חדש בסדרת לווייני "ארוס". ארוס C יהיה דומה ללוויין הצילום שרכשה איטליה, מסדרת אופסאט 3000, ולשתי הלוויינים הבאים בסדרת "אופק", יעלה כ-100 מיליון דולר ויחליף את הלוויין ארוס A.
ב-2010 הכריזו סוכנות החלל האיטלקית וסוכנות החלל הישראלית על שיתוף פעולה לבניית שתי לווייני מחקר בפרויקט שיכונה "שלום". שני הלוויינים יקראו "שלום" ו"פריזמה". הם יצוידו במצלמה היפר-ספקטוריאליות ובנייתם לא תושלם לפני 2016-2017 כשעלות ההשתתפות לכל צד במיזם תעלה כ-100 מיליון דולר.
סוכנות החלל הישראלית וסוכנות החלל הצרפתית שותפות במיזם לבניית לוויין המחקר המדעי המתקדם שכונה ונוס המצויד במצלמה מולטי-ספקטרלית הצפוי להיות משוגר ב-2014.
רפאל מפתחת במסגרת מיזם לייטסאט מיקרו לוויינים לשימוש צבאי לשיגור מהיר אותם ניתן לשגר ממטוסים צבאיים.
פרופ' פנחס גורפיל מהפקולטה להנדסת אוירונאוטקה וחלל ומכון אשר לחקר החלל בטכניון מקדם מיזם לבניית 3 ננו לוויינים ניסויים בשם SAMSON, (משקל כל אחד כ6 ק"ג והם יבנו כתיבות בגודל 10X20X30 ס"מ), שישוגרו יחד בחו"ל בשנת 2015 ויבחנו את היכולת לטוס במבנה משותף, לתמרן בחלל עם מנועים זעירים בטווח זמן ארוך ולבצע משימת גיאולוקציה (איתור). הפיתוח ייעשה בשיתוף פעולה עם ה"אוניברסיטה הטכנולוגית של סינגפור" (NTU) שמקדמת מיזם משלה בשם VELOX לבניית 4 ננו לוויינים אוניברסיטאיים שמיועדים לשיגור עד סוף העשור.
על פי הסכם שנחתם ב-26 במאי 2011, יוקם בעיר טומסק בסיביר, רוסיה, מיזם ישראלי-רוסי בשם (Russian Israeli Nanosatellite Initiatives) ר"ת RINI לבניית ננו לוויינים. את הננו לוויינים יפתחו בשיתוף פעולה תעשיות החלל האזרחיות והאקדמיות של שתי המדינות. מהצד הישראלי מייצגות את המיזם החברות Astelion ו-SPACECIALIST.
בנוסף קיימת גם קבוצת חובבים ישראלית המכונה Space IL המתחרה בתחרות Google Lunar X PRIZE לבניית גשושית קטנה שתשוגר לירח ככל הנראה בשנת 2014.
הסוכנות לחקר החלל הישראלית (סל"ה) מתמודדת בתחרות של סוכנות החלל האמריקאית נאס"א לבניית חללית לחקר ומיפוי כוכב נוגה שצופיה לשיגור ב-2015 ומציעה חללית המבוססת על לוויין המכ"ם טכסאר. הגשושית מכונה MuSAR. בנוסף, קיימת הצעה משותפת של סל"ה ונאס"א לבניית לוויין המיועד לבצע גילוי מוקדם של תופעות סופר נובה לטובת הכוונת חיישנים קרקעיים. הלווין מכונה LIMSAT (או בשמו הקודם ULTRASAT), ומיועד להיות משוגר ב-2018.
לישראל פיתוחים נוספים בתחום הלוויינים והחלל משותפים בחלקם בתוכניות חלל בינלאומיות וכוללים גם רכיבים שונים כמו מערכות חדשניות וקלות משקל לאבזור לוויינים, פיתוחים בתחום המיקרו לוויינים ועוד. ישראל מציעה גם בצמצום דגמי לוויינים לשיווק ללקוחות נבחרים בחו"ל כמו לווייני אופסאט 2000 (לוויין צילום באיכות טובה בשחור-לבן), ואופסאט 3000 המוצג בתצורת לוויין צילום מתקדם וכבסיס לתכנון לוויין המכ"ם מדגם טכסאר ולוויין המחקר המדעי המתקדם ונוס. ישראל גם משווקת בחו"ל שירותי תקשורת דרך לווייני עמוס הישראליים ומספקת תמונות לוויין מלווייני ארוס גם ללקוחות בחו"ל (בכפוף לאישור הביטחוני).
למרות שישראל היא עדיין יצרנית קטנה של לוויינים, הטכנולוגיות המתקדמות המיושמות בלוויינים הישראליים ומחירם הזול (יחסית) וכן השימוש בחומרים מתקדמים שהינם זעירים וקלי משקל המוזילים גם את עלויות השיגור, כל אלו הפכו את הלוויינים הישראליים והטכנולוגיות המשמשות אותם למוערכות ברחבי העולם וישראל אף מציעה למכירה חלק מהלוויינים שפיתחה ומתמודדת בכבוד מול יצרניות לוויינים מאירופה, מרוסיה ומארצות הברית. אולם, בשל שיקולי ביטחון ודיפלומטיה, לא מעט עסקאות למכירת לוויינים ישראליים כשלו. המפורסמת שבהן היא העסקה למכירת לווייני צילום צבאי לצבא טורקיה שכשלה בשל תנאי ישראלי לפיו הטורקים לא יצלמו אתרים בישראל משיקולי ביטחון ובחירתם של הטורקים בלוויינים חלופיים מתוצרת צרפת ואיטליה. מאידך איטליה רכשה כאמור לוויין צילום צבאי מסוג אופסאט 3000, והודו רכשה לוויין מכ"ם צבאי מסוג "טכסאר-פולאריס".
ראו גם [עריכה]
קישורים חיצוניים [עריכה]
- מה זה לוויין מאת אלי שביט באתר מט"ח
- לוויינות הלכה למעשה - מאת דודי זוסימן, מהנדס חלל, באתר תפוז
- לוויינים מעל ראשינו - מאת יורם אורעד, באתר עמלנט
- אתר הלוויינים הישראלי
- אשכול ידיעות על לוויינים, באתר הידען
- לוח אירועים אסטרונומיים ומעברי לווינים בהירים מעל ישראל
- זמני מעבר תחנת החלל והטלסקופ האבל מעל שמי ישראל
- הרצאות וידאו על לווינים ומשימות חלל
