בקרוב בחלל: לוויינים קטנים שיעשו "CT לעננים"

עשרה לוויינים, שמשקל כל אחד מהם שלושה ק"ג וגודלו כשל קופסת נעליים, ישוגרו בשנים הקרובות לטיסת-מבנה במסלול סביב כדור-הארץ ויספקו מידע חסר תקדים על עננים ועל השפעתם על האקלים. המערכת החדשנית תספק נתונים על ההרכב הפנימי והמבנה החיצוני של עננים, באמצעות טכנולוגיה שפותחה בהשראת CT רפואי - הממפה באופן תלת-ממדי את פנים הגוף. באמצעות חקר שדות של עננים קטנים, שאינם נמדדים היטב בטכנולוגיות הלויינים הנוכחיות, צפוי הפרויקט לצמצם אי-ודאויות משמעותיות הקיימות כיום במידול האטמוספרה ובחיזוי שינויים באקלים.

הפרויקט, CloudCT, זכה במענק של 14 מיליון אירו מהמועצה האירופית למחקר ERC, במסגרת תוכנית הסינרגיה שלה (ERC Synergy program). תוכנית זו נוסדה במטרה לייצר "שלמים הגדולים מסך חלקיהם", כלומר לעודד שאלות מחקר שאפתניות המצריכות שיתוף פעולה בין כמה חוקרים ושילוב של יכולותיהם המשלימות.

(מימין לשמאל) פרופ' קלאוס שילינג, פרופ' יואב שכנר ופרופ' אילן קורן.

את הפרויקט הנוכחי מובילים שני חוקרים ישראליים וחוקר גרמני אחד: פרופ' יואב שכנר מהפקולטה להנדסת חשמל על-שם ויטרבי בטכניון, מומחה בראייה ממוחשבת ובטומוגרפיה ממוחשבת. פרופ' אילן קורן מהמחלקה למדעי כדור הארץ וחקר כוכבי-הלכת במכון ויצמן למדע, מומחה בפיסיקה של עננים וגשם ופרופ' קלאוס שילינג מהמכון לטלמטיקה בוירצבורג, גרמניה, מומחה בטכנולוגיות טיסות-מבנה של לוויינים זעירים.

החוקרים הסבירו כי עננים ממלאים תפקיד מרכזי במאזן האנרגיה ובמחזור המים בטבע. עם זאת, אפילו שגיאות קטנות בהערכת תכונותיהם עלולות לגרור טעויות מהותיות בחיזוי האקלים. לדברי פרופ' קורן, "כיום לוויינים משמשים לחקר מבני עננים גדולים ברזולוציה שאינה מספיקה לצפייה בעננים קטנים. גם עננים קטנים משפיעים על האקלים ומושפעים מאוד משינויים בו ולכן חשוב לפתח דרכים למדידת תכונותיהם ולחקר יחסי הגומלין שלהם עם תנאי סביבה משתנים. פרוייקט CloudCT יסלול את הדרך לכך".

הדמיה של הלוויינים

פרופ' שכנר אמר: "הרעיון למדידת תוכן פנימי (טומוגרפיה) של עננים מהחלל התפתח בהשראת ה-CT הרפואי. בדומה לטכנולוגיית דימות זו ביישומה הרפואי, התמונות ב- CloudCT יצולמו מכיוונים רבים סביב הענן ומעליו. הצילום הרב-כיווני יתבצע בעת ובעונה אחת באמצעות לוויינים זעירים וזריזים מאוד הנעים בטיסת מבנה אוטונומית. עם זאת, בניגוד ל-CT רפואי, שבה יש שליטה פעילה במקור המקרין על הגוף, כאן נסתמך על קרינת שמש טבעית ועל פיזור האור הקיים. זה אחד האתגרים הגדולים בפרויקט".

אתגר נוסף הוא יצירתה של רשת לוויינים אוטונומית המקיימת בתוכה תיאום רב, יכולות תגובה ובקרה מדויקת. לדברי פרופ' שילינג, "מערכת הלוויינים המבוזרת שאנו מפתחים לטובת הפרויקט היא דוגמה ליכולת של מערכת תוכנה חדשנית לפצות על מגבלות הנובעות מהמזעור. חדשנות זו תאפשר לנו לפתח רשת לוויינים בעלת ארגון-עצמי אוטומטי ולקדם תפיסות חדשות של תצפית ושל פיתוחים מדעיים בכלל".

בימים אלה שוקדים המדענים על בניית צוותי העבודה ועל תכנון פרטני של הפרויקט. עד השיגור הם ישקיעו בתכנון מפורט ובבדיקה של ההיבטים השונים של הפרויקט. לדברי פרופ' שילינג, "בבדיקות אלה נסתייע בלהק של שלושה לוויינים בשם TOM ובסימולטור המתקדם שלנו בווירצבורג". פרופ' קורן מוסיף כי "הפרויקט הזה יספק לנו הזדמנות למפות עננים באופן חסר תקדים".