הצפיפות של פיסות זבל חללי במסלול החללי הנמוך (LEO) מהווה סכנה להמשך חקר החלל וגם לנו בכדור הארץ. בראיון עם אריה הלזבנד, מנכ”ל אסטרוסקייל ישראל, הוא מסביר: “אם רוצים להמשיך להשתמש בחלל — חייבים לנקות אותו”
מהמפץ הגדול ועד שנת 1957, החלל כולו היה נקי מהתערבות אנושית. בסתיו של אותה שנה, החלו להופיע בחלל הגופים הראשונים מעשה ידי אדם: הספוטניק 1 היה הראשון ומי שלמעשה פתח את עידן החלל. שנה אחר כך שיגרה נאסא את ה-Vanguard. בניגוד לספוטניק, שחזר הביתה, הקשר איתו נותק אחרי זמן מה ושרידיו עדיין שם למעלה.
מאז, מעל עשרת אלפים לוויינים שוגרו לחלל. ישנם כ-5,000 לוויינים אופרטיביים במסלול, כ-4,000 מהם מספקים שירותים ממסלול נמוך של כדור הארץ. עוד 3,000 לוויינים מתים מקיפים גם הם את כדור הארץ. כמעט מחצית מאותם לוויינים עובדים שוגרו בשלוש השנים האחרונות. במהלך העשור הבא, קצב הצמיחה הזה יואץ. איגוד תעשיית הלוויין מעריך שייתכן שיהיו יותר מ-100,000 חלליות מסחריות במסלול סביב כדור הארץ עד 2030.
לוויין ה-d-ELSA של אסטרוסקייל הדגים בהצלחה את יכולתו ללכוד אובייקטים בחלל, תוך שימוש במערכת לכידה מגנטית שפותחה על ידי החברה. קרדיט: אסטרוסקייל
אבל מה קורה ללווינים המתים שנשארו שם? בפועל, לוויינים ששוגרו לגבהים שמעל 800 ק”מ מעל כדור הארץ יישארו במסלולם למשך שנים רבות, ודעיכת המסלול שלהם עשויה לארוך עשרות שנים. למעשה, הלוויינים הראשונים ששוגרו לא צוידו באמצעים להאצת חזרתם לכדור הארץ כאשר הדלק שעליהם אוזל, או כשמשימתם הסתיימה, והם ימשיכו לנוע במסלולם. לוויינים כאלה גם עשויים להתפרק לחלקים או להתנגש באחרים וליצור ענן חלקיקים. נאסא מדווחים שהחלל מסביב לכדור הארץ זרוע בערך 9,000 טונות של פסולת. לאחר 65 שנים של טיסה בחלל, חלליות נטושות, שלבי רקטות עברו, חומרה ששוחררה במהלך משימות, מנועים התפוצצו ועוד מתקרבים ללא שליטה סביב כדור הארץ במהירויות של 25,000 ק”מ לשעה. מוערך שבערך 70% מפסולת זו נמצאת במסלול הנמוך שסביב כדור הארץ (LEO). בשנים האחרונות אומצה על ידי מדינות שונות מדיניות שמכתיבה חזרה של האובייקטים לאטמוספרה בתוך 25 שנה מתום פעולתם של הלוויינים במסלול נמוך, כדי שיישרפו שם.
כדי להסביר למה ואיך מדינות שונות מנקות את החלל, דיברנו עם אריה הלזבנד, מנכ”ל אסטרוסקייל ישראל, מנכ״ל אסטרוסקייל ישראל, יזם ומראשוני תעשיית החלל בישראל.
מה בעצם נמצא שם בחלל?
“אלפי לוויינים לא פעילים יישארו “לנצח” כשהם משייטים למעלה למעלה בחלל, ומהווים מעבר ל״פסולת חלל״, גם סיכון מאד גבוה לאסטרונאוטים ולחלליות לא מאויישות. זאת מעבר לעוד אינספור החלקים הגדולים יותר או הפחות, שאריות של התפרקות, פיצוצים מקריים ושאר זבל מתכתי. בין החלקים האלה ניתן למצוא, למשל, מכונת טסלה אמיתית עם נהג בובה, או שאריות אנושיות של בני אדם שרוצים להיקבר בחלל ששיגרה חברת “סלסטיס”. ההערכות הן שיש שם למעלה לצידם עוד כמאה מיליון חלקים נוספים, לעתים בגודל כמה כמה מילימטרים ועוד מאה טריליון שגודלם כמיקרון. הפסולת החללית יכולה לנוע במהירויות של יותר מ-7 ק”מ לשנייה, כמעט פי 10 מהר יותר מכדור וכפי 25 מהר יותר ממטוס נוסעים מסחרי. במהירות זו היא תיסע מלונדון למוסקבה תוך פחות מ-10 דקות, ויכולה לגרום לנזק אדיר בעת ההתנגשות – גם אם מדובר בחתיכה קטנטנה.
במעבדות ביפן. הכנות אחרונות טרום שיגור. קרדיט: אסטרוסקייל
“הכמות של פסולת החלל הולכת וגדלה והחשש הוא שנגיע למצב שדומה לתגובת שרשרת גרעינית. מעבר לכמות מסוימת של חלקיקים, ייווצרו התנגשויות וכל התנגשות תיצור עוד חלקיקים שייצרו עוד התנגשויות וכן הלאה… תרחיש כזה עלול להפוך אזורים שלמים בחלל סביב כדור הארץ לבלתי שמישים. שירותים רבים – מהאינטרנט העולמי, ניווט, עסקאות פיננסיות וניטור שינויי אקלים, או אפילו הסתכלות על המלחמה באוקראינה – תלויים בטכנולוגיה חללית. ההתפוצצויות האפשריות האלה הפכו לבעיה גדולה עוד יותר לאחרונה, כאשר רוסיה ירתה בכוונה טיל לעבר הלוויין קוסמוס 1408 – שאינו פועל – בהפגנה בוטה של כוח צבאי ששלח רסיסי חומרה במהירות אקראית ברחבי כדור הארץ באלפי קילומטרים בשעה. יירוט זה, מעריכים מומחים, הכפיל את הסבירות להתנגשות בין לווינים לפסולת חללית בטווח 300-800 ק”מ סביב כדור הארץ.
“למרות עשרות אלפי פיסות פסולת מקוטלגות המקיפות את כדור הארץ, כמו גם המיליונים נוספים שאי אפשר לעקוב אחריהם, עדיין יש זמן להימנע מהגרוע מכל. לפני ארבע שנים טענתי בכנס של האו”ם שאם כל סוכנויות החלל יקדישו 1% מהתקציב השנתי שלהם לפינוי זבל חללי, נוכל להגיע למצב שבו כמות הזבל תישאר קבועה לפחות, ולא תביא לסיטואציה של “התפוצצות”. אם רוצים להמשיך להשתמש בחלל — חייבים לנקות אותו.”
מי בעצם עלה על הבעיה הזו מלכתחילה?
“אחד הראשונים שהעלה את הבעיה לסדר היום הציבורי היה אסטרו-פיזיקאי של נאסא, בשם דון קסלר שאחת ממשימותיו הייתה להעריך את הסיכונים שהזבל יכול לגרום לתחנות החלל. מחישובים שעשה קסלר עלה שאם ימשיכו להתעלם מהתופעה של הזבל החללי, יכול להיגרם נזק בלתי הפיך ללוויינים שנמצאים במסלול הקרוב לכדור הארץ, כלומר אלה שכדור הארץ זקוק להם במיוחד לתפעולו השוטף. העלויות להרס כזה יכולות להגיע למיליארדי דולרים ולפגיעה בחיי אדם. קסלר למעשה יצא נגד הדעות שרווחו אז בנאסא שאמרו כי אם צריך לדאוג הרי זה רק מהעצמים הגדולים והמוכרים – הוא העריך כי כאשר מספר העצמים, גדולים כקטנים עד זעירים יגדל, כך גם תגדל הסכנה. על פי ההערכות שלו בשנות ה-20 של המאה ה-21, הסכנה של הפסולת תגדל פי 10 והיא אף תהיה מסוכנת מזו של מטאורים שיצנחו אל כדור הארץ.
“לאחר מספר תקריות היסטוריות, שהתחילו עם התרסקות לוויין ריגול סובייטי בשם קוסמוס 954 ב-1978, השיח בנושא השתנה והסכנה הפכה לברורה. ״אנו נכנסים לעידן של מספר עולה של התנגשויות קטסטרופיות״, הצהיר קסלר בכל אמצעי תקשורת זמין וקרא למנהלי תוכניות החלל באשר הם להפסיק לזנוח לוויינים וטילים בחלל. ״נכון, כמו בהרבה בעיות סביבתיות השליטה והניקוי יהיו מאוד יקרות אבל אם לא ייעשה דבר, האסון הבא הוא בלתי נמנע״, הוא אמר. עוד בשנת 2020 שני לוויינים סובייטים נטושים כמעט והתנגשו האחד בשני, כשמומחים מעריכים שההתנגשות הייתה יוצרת מעל 200 אלף פיסות זבל חלל קטלניות במיוחד.
“בשנת 2006, במאמר שהתפרסם במגזין Science, אומר מחליפו של קסלר, ניקולאס ג׳והנסון, כי רק טיפול אינטנסיבי בניקוי החלל הקרוב – סילוק כל הפסולת – יכול למנוע בעיות בעתיד. אני מסכים, כמובן.”
אז למה בעצם שמישהו יטרח לנקות את זה בעצמו? יש פה פוטנציאל מסחרי?
“בהחלט. הצורך שנובע מעבודתם של קסלר וג’והנסון, לסילוק אקטיבי של זבל חללי וולא להסתפק רק בסילוק פסיבי תוך הסתמכות על געיכת המסלול, מביא עימו פוטנציאל מסחרי מהותי. בנוסף לזבל החללי, אנו נכנסים לעידן שבו משוגרות למסלול לוויני נמוך (LEO) קונסטלציות לווייני תקשורת שמונות אלפי לווינים. בין השאר על ידי SPACX בקונסטלצית ה StarLink וקונסטלצית One Web. אחוז משמעותי של לווינים אלו עלול לאבד את היכולת לסלק את עצמו מהמסלול ויזדקק לסילוק אקטיבי על ידי חברות שזה עיסוקן.
d-ELSA הורכב משני לוויינים: לוויין שירות ולוויין ׳לקוח׳ שמדמה פסולת חלל, ששוגרו צמודים יחדיו. לוויין השירות פותח בכדי להסיר בבטחה חלקי פסולת חלל והוא מהווה בסיס לטכנולוגיות שירות לסילוק זבל חללי ואו להסרה מהחלל של לוויינים תקולים ונטושים. קרדיט: אסטרוסקייל
“פוטנציאל מסחרי זה הביא לכך שבשנים האחרונות החלו לצוץ פה ושם חברות מסחריות שזיהו את הפוטנציאל הגדול שטמון בתחום. ביניהן, אסטרוסקייל (Astroscale), שנכנסה לתמונה שנכנסה לשוק ניקוי החלל בשנת 2013, ועד כה גייסה 300 מיליון דולר למימוש תוכניות בתחום קיימות בחלל. נובו אוקדה, מייסד ומנכ”ל Astroscale Holdings הצהיר בזמנו כי העולם מסתמך כעת על שירותים מבוססי חלל, ומגיפת COVID-19 רק העצימה את ההסתמכות הזו, מטרת החברה, כך אמר, היא לאפשר קיימות בחלל, והארכת חיי לוויינים מייצגת קפיצת מדרגה אדירה ביכולת לממש מטרה זו.. אוקדה זכה לא מכבר בתואר איש השנה בקטגוריית ׳חברות החלל הקטנות/בינוניות׳. האות, עבור החדשנות והמצוינות של החברה, הוענק לו על ידי מגזין תעשיית החלל היוקרתי SpaceNews. בנאום התודה הוא ציין כי הפרס הוא אישור למאמצי החברה למציאת פתרונות לשמירה על החלל לטובת הדורות הבאים וכי מדובר במשאב טבע שאינו מתחדש ויש כיום הבנה הגדלה והולכת ששמירה על כדור הארץ אינה אפשרית בלי שמירה על החלל באמצעות טכנולוגיות מבוססות חלל.
בישראל – Effective Space (פתרונות חלל אפקטיביים מחקר ופיתוח בע”מ), אותה ייסדתי וניהלתי, הייתה מהחלוצות בתחום שירותי תפעול בחלל, שאפיינה והחלה לפתח את לוויין ה- Space Drone, לוויין קטן שמשימתו הראשית היא הארכת חייהם של לווייני תקשורת שאזל להם הדלק לשמירה עצמית של המסלול.
נובו אוקדה, מייסד ומנכ”ל Holdings Astroscale :העולם מסתמך כעת על שירותים מבוססי חלל. קרדיט: אסטרוסקייל
“בשנת 2020, אסטרוסקייל רכשה ומיזגה לתוכה את פעילות Effective Space והקימה את אסטרוסקייל ישראל, כשהמהלך מיצב את החברה כחברה היחידה בעולם כיום המתמקדת בלעדית באספקת שירותים בחלל הן במסלול לווייני נמוך (״LEO״) והן במסלול גיאוסינכרוני (״GEO״ – גובה 35,786 ק״מ מעל קו המשווה של כדור הארץ). תוכנית לווייני השירות שלנו, הנסמכים על תוכן לווין ה-Space Drone ונקראים כעת LEXI, מאפשרת – במקום לבזבז מאות מיליוני דולרים להחלפת לוויין GEO – להאריך את חייו במסלול במחיר סביר, לתקן אותו או לשדרגו בעודו במסלול.
אריה הלזבנד, מנכ״ל אסטרוסקייל ישראל, יזם ומראשוני תעשיית החלל בישראל: ״אם רוצים להמשיך להשתמש בחלל — חייבים לנקות אותו״. קרדיט: עמי ארליך
“הפוטנציאל המסחרי הזה ניכר בפועל בצורה ברורה בפעילות של אסטרוסקייל והאופן שבו מכירים בה בשוק. לאחרונה לוויין ניקוי החלל שלנו נבחר לרשימת 100 החידושים הגדולים ב- 2021 של Popular Science והחברה נבחרה ע״י TIME לרשימת 100 החברות המשפיעות ביותר של שנת 2022. לוויין ELSA-d (End-of-Life Services Astrosclae Demonstrator), ששוגר ב-2021 כפעילות פרטית ראשונה ממומנת על ידי השקעות הון סיכון, סיים את השלב הראשון במשימתו פורצת הדרך להוכחת התכנות של טכנולוגיות הליבה הדרושות להצמדות לזבל חללי וסילוקו מהמסלול. במהלך המשימה, הדגים לוויין ה-ELSA-d את היכולות של החיישנים המובנים באיתור זבל חללי – או לוויין נטוש בחלל – ואת יכולות הלכידה וההצמדות אל האובייקט שאותר בחלל באמצעות מנגנון עגינה מגנטי. זה היה שלב ראשון באימות הטכנולוגיות המרכזיות שמאפשרות איתור, מפגש ולכידה של אובייקטים בחלל.
זה היה הישג מדהים. הדגמנו בהצלחה את יכולתו של הלוויין ללכוד אובייקטים בחלל, תוך שימוש במערכת לכידה מגנטית שפותחה על ידי החברה. אתגר משמעותי בסילוק זבל חללי (שרובו מתכתי), או מתן שירותים בחלל ללוויין תקול, הוא היכולת לאתר, ללכוד ולהיצמד לאובייקט במרחבי החלל. הניסוי שלנו היווה הוכחת התכנות של טכנולוגיות הליבה הדרושות לאיתור זבל חללי, או לוויין נטוש בחלל ואת יכולות הלכידה וההצמדות אליהם.
ELSA-d הורכב משני לוויינים: לוויין שירות (~ 175 ק”ג) ולוויין ׳לקוח׳ (~ 17 ק”ג) שמדמה פסולת חלל, ששוגרו צמודים יחדיו. לוויין השירות פותח בכדי להסיר בבטחה חלקי פסולת חלל מהמסלול והוא מצויד בטכנולוגיות שמאפשרות לאתר ולהתחבר בבטחה לחפצים הנעים בחלל באמצעות מנגנון עגינה מגנטי.
לוגו המשימה – אסטרוסקייל
במהלך הניסוי נבדקו החיישנים האמורים לאתר את לוויין המטרה ובוצעה הכנסה לפעולה של מערכת הלכידה שתוכננה כדי ללכוד את האובייקט ולהחזיק בו. יכולות אלה הן קריטיות למשימות הלוויין כיוון שהן מעידות על יכולת המערכת ללכוד ולשחרר מספר רב של עצמים בחלל, מהלך שישמש כבסיס לטכנולוגיות שירות לסילוק זבל חללי ואו להסרה מהחלל של לוויינים תקולים ונטושים.
במהלך הניסוי, צוות התפעול שעל הקרקע בחן את פעילות החיישנים ושאר המערכות. אסטרוסקייל מדווחת על הפקת לקחים יקרי ערך מהשלב הראשון של המשימה, שבדק ואימת פעילות של מערכות חיוניות מרובות, שכללו מכ”מ לייזר, מנגנון לכידה מגנטית, מצלמת אור נראה ומערכות ותת-מערכות נוספות.
הצלחת השלב הנוכחי במשימה סלל את הדרך לשאר חלקי ההדגמה החלוצית ופורצת הדרך של אסטרוסקייל לסילוק זבל חללי. בשלב הבא של הניסוי, לוויין הלקוח מוקם במרחק גדול יותר, תוך בדיקה של מערכות תוכנה אוטונומיות מובנות בשיתוף עיבודי טלמטריה מהקרקע.
זה היה שלב ראשון נפלא באימות כל הטכנולוגיות המרכזיות שמאפשרות איתור, מפגש ולכידה של אובייקטים בחלל. אנו גאים לעמוד בצעדים הראשונים והמאתגרים הללו, ואנו ממשיכים קדימה עם חזון השירותים בחלל כש- ELSA-d היא רק ההתחלה״.
