הוכחת היתכנות ראשונה למערכת לניקוי החלל משברי לוויינים ישנים: לוויין אירופי שיגר רשת שלכדה בהצלחה את המטרה

זה נראה כמו סצנה מסרט מדע בדיוני. לוויין זעיר משייט לו בנחת בחלל, 300 קילומטר מעל כדור הארץ. לוויין גדול יותר מתקרב אליו בדממה, סוגר בהתמדה את המרחק ביניהם. לפתע, ממרחק כמה מטרים, משגר הלוויין הרודף רשת שנפרסת בעזרת משקולות, עוטפת את הלוויין הקטן וגוררת אותו לאבדון. אבל זו אינה סצנה בדיונית: היא התרחשה בחלל רק החודש במסגרת ניסוי אירופי בטכניקות חדשות לנקות את החלל מהשברים הרבים של טילים ולוויינים שהצטברו במסלול נמוך סביב כדור הארץ.

פתרון זול ויעיל

הבעיה של הצטברות פסולת חלל רבה מעסיקה מדענים ומהנדסים ברחבי העולם. הפסולת כוללת חלקי טילים, לוויינים ישנים, חלקי חלליות שיצאו משימוש, שברים שנוצרו בהתנגשויות בין לוויינים או חלקי פסולת גדולים, ואפילו חומרים נוזליים שדלפו מלוויינים וקפאו בחלל. משרד ההגנה האמריקאי עוקב אחר יותר מ-20 אלף פריטי פסולת שגודלם בין סנטימטרים אחדים לכמה מטרים, ויש כנראה עוד רבבות שברים קטנים יותר. חלקי פסולת כמעט בכל גודל עלולים לסכן את תחנת החלל הבינלאומית או חלליות מאוישות וכן לגרום נזק ללוויינים לא מאוישים, אם יתנגשו בהם במהירות. התנגשות של שני חלקים גדולים מספיק עלולה לגרום לפיזור של עוד שברים בחלל ולהחריף עוד את הבעיה.

בשנים האחרונות התרבו הרעיונות והיוזמות לניקוי המסלול הנמוך סביב כדור הארץ מפסולת מסוכנת. בשנה שעברה ניסה לוויין יפני להיצמד לפסולת חלל בעזרת כבל העושה שימוש בתכונות אלקטרודינמיות, אך הניסוי נכשל משום שהכבל לא נפרש כמתוכנן. קבוצות מחקר באירופה ובארצות הברית בוחנות שיטות אחרות למעקב אחר חלקי הפסולת, לכידתם, וסילוקם מהמסלול – באמצעות כיוונם לשריפה באטמוספרה או הרחקתם למסלול גבוה הרבה יותר. בינתיים, אף יוזמה לא הניבה פירות מעשיים, ודאי לא כאלה בעלי היתכנות כלכלית.

הלוויין ששימש בניסוי החדש הוא פרי עבודתה של יוזמה משותפת לכמה מוסדות מחקר וחברות מאירופה, במטרה למצוא פתרון זול ויעיל לסילוק פסולת חלל. התכנית קיבלה את השם הקולע RemoveDEBRIS (סילוק פסולת), והלוויין הראשון שלה שוגר באפריל השנה לתחנת החלל הבינלאומית, ומשם הוצב במסלולו בעזרת זרוע רובוטית לפני כשלושה חודשים.

הצבת הלוויין RemoveDEBRIS במסלולו בעזרת הזרוע הרובוטית של תחנת החלל הבינלאומית | צילום: NASA/NanoRacks
הצבת הלוויין RemoveDEBRIS במסלולו בעזרת הזרוע הרובוטית של תחנת החלל הבינלאומית | צילום: NASA/NanoRacks

זמנים מרגשים

הלוויין, שגודלו וצורתו כמכונת כביסה ומשקלו כ-100 קילוגרמים, פטור בינתיים מהצורך לאתר פסולת חלל אמיתית ולרדוף אחריה. בניסוי הראשון הוא עצמו שיגר את לוויין המטרה, לוויין זעיר בצורת קובייה. לוויין המטרה, בתורו, פלט בלון מתנפח שנשאר צמוד אליו והפך למטרה שקוטרה כמטר אחד, המתאימה יותר לתנאי הניסוי הנוכחיים. ממרחק של כשבעה מטרים שיגר הלוויין הרודף את הרשת, ולכד את המטרה. המשקולות שבקצות הרשת גורמות לה להיכרך סביב המטרה, ומנוע מיוחד מהדק את הרשת כדי להבטיח שהפסולת הלכודה לא תשתחרר. בסרטון הניסוי אפשר לראות כי לוויין המטרה והרשת עפים למרחק רב. בתצורה המבצעית הרשת אמורה להיות קשורה בכבל ללוויין שמשגר  אותה, ולאחר הלכידה הוא גורר בעזרתה את המטרה להישרף באטמוספרה. עם זאת, גם מטרת הניסוי צפויה להישרף בקרוב באטמוספרה, ולא לייצר פסולת חלל נוספת.

הסרטון של RemoveDEBRIS המתעד את לכידה לוויין המטרה בעזרת רשת:

"אנו מרוצים מאוד מהתוצאה של ניסוי טכנולוגיית הרשת", אמר פרופ' גוליילמו אלייטי (Aglietti) מאוניברסיטת סארי בבריטניה, המובילה את המיזם. "אף על פי שזה נשמע רעיון פשוט, פרישת רשת בחלל ללכידת פסולת דרשה שנים רבות של תכנון, עבודת הנדסה, ותיאום בין השותפים למיזם – אבל יש עוד הרבה עבודה לעשות. אלה זמנים מרגשים מאוד לכולנו".

צלצל ומפרש

בחודשים הקרובים אמור הלוויין של RemoveDEBRIS לבצע בחלל עוד שלושה ניסויים בטכניקות שנועדו להפחית את כמות הפסולת בחלל. בניסוי הראשון, כבר בשבועות הקרובים, הוא ישגר לוויין מטרה נוסף, ואז יעקוב אחריו באמצעות שתי מצלמות משוכללות. המידע מהמצלמות יועבר לקרקע, לניתוח בעזרת אלגוריתמים מתקדמים, כשהמטרה היא לפתח כלים יעילים מספיק לאפשר ללוויינים להתביית בעצמם על פסולת חלל, לחשב את המסלול והמהירות שלה, ולתכנן בהתאם את מסלול הרדיפה אחריה ואת מועד ומיקום הלכידה.

בניסוי השני, המתכונן בינתיים לפברואר 2019, ינסה הלוויין ללכוד לוויין מטרה נוסף, הפעם בעזרת מנגנון דמוי צִלְצָל. מדובר בהתקן בצורת חץ שהלוויין ישגר אל מטרה בגודל חצי קופסת נעליים ממרחק של מטר וחצי. הצִלְצָל, הקשור בכבל ללוויין המשגר אותו, אמור להינעץ בעוצמה במטרה, ואז לפתוח מנגנון עגינה בראשו, שיימנע ממנו להישלף ממנה. הכבל יאפשר ללוויין למשוך אליו את המטרה, ולהסיעה לשריפה באטמוספרה.

בניסוי האחרון יפרוש הלוויין התקן דמוי מפרש, שאמור להגדיל את הגרר שלו, כלומר את החיכוך עם חלקיקי האטמוספרה הקיימים בגובה הזה, ולהאיץ את תהליך כניסתו לאטמוספרה שיוביל לשריפתו בשל החיכוך עם האוויר. המפרש מורכב מחלק מתנפח ומאנטנות נשלפות המותחות את בד המפרש לגודל של כמטר רבוע. פרישה מוצלחת שלו אמורה להבטיח את השמדת הלוויין במהירות ובלי לייצר עוד פסולת חלל.

לנעוץ חץ במטרה. הצלצל אמור להיתקע בפיסת הפסולת ולאפשר ללוויין למשוך אותה אליו | איור: RemoveDEBRIS
לנעוץ חץ במטרה. הצלצל אמור להיתקע בפיסת הפסולת ולאפשר ללוויין למשוך אותה אליו | איור: RemoveDEBRIS

הבטחה יקרה

על אף ההבטחה של הטכנולוגיה החדשה, היא עדיין רחוקה מלהיות זולה. בינתיים הושקעו במיזם כ-15 מיליון אירו – תג מחיר נמוך יחסית למשימת חלל גדולה, אבל עדיין יקר מאוד בהתחשב בכך שכל לוויין כזה יוכל לסלק פיסות פסולת בודדות מתוך אלפי פריטי הפסולת הגדולים והמסוכנים ביותר. עם זאת, אפשר לקוות כי ייצור מסחרי של לוויינים כאלה, לצד התקדמות טכנולוגית, יאפשרו להקטין ולהוזיל את ייצורם ואת שיגורם.

אפשר גם לקוות שהמדינות האחראיות לרוב פסולת החלל, בעיקר ארצות הברית, רוסיה וסין, יממנו חלק עיקרי מהמיזמים לניקוי המסלול הנמוך סביב כדור הארץ. למרבה הצער זה לא יקרה כנראה מרגש אחריות ורצון לתקן עוולות, אלא בעיקר בשל העובדה שגם כיום רוב הלוויינים והחלליות שייכים למדינות האלה, ולכן הפסולת בחלל מסכנת את האינטרסים שלהן.

תהיה הסיבה אשר תהיה, הגיע הזמן לנקות את החלל מהשברים הרבים המצטברים בו לפני שהם יהפכו לסכנה של ממש לתנועה הגוברת והולכת סביב כדור הארץ. הניסוי האירופי המוצלח עשוי להיות צעד ראשון בכיוון הנכון.

 

צפו בסרטון הדגמה של משימות RemoveDEBRIS:

 

 

 

0 תגובות