המסע המופלא לניקוי החלל

מיליוני פיסות זבל, חלקן בגודל משאיות וחלקן בגודל של מספר מילימטרים, שממלאות את החלל, מעשה ידי האדם להתפאר, מדאיגות לא מעט אנשים ברחבי העולם. הצפיפות הגוברת והולכת, במיוחד במסלול החללי הנמוך (LEO) מהווה סכנה להמשך חקר החלל וגם לבני האדם שעל כדור הארץ. נראה שרק טיפול אינטנסיבי בניקוי ובאיסוף הזבל החללי יכול למנוע בעיות בעתיד. תמונת מצב וגם זווית ישראלית

מזה 14 מיליארד שנים, למעשה, מאז הפיצוץ הגדול שהתחיל את הכל, ועד שנת 1957, החלל כולו היה נקי מהתערבות אנושית. בסתיו של אותה שנה, נפל דבר ובחלל החיצון החלו גם להופיע הגופים הראשונים מעשה ידי אדם: הספוטניק 1 היה הראשון ומי שלמעשה פתח את עידן החלל. הספוטניק הקיף את כדור הארץ במסלול אליפטי ואחרי 3 חודשים הוא חזר בחזרה לכדור הארץ ממנו שוגר על ידי ברית המועצות. שנה אחר כך שיגרה נאסא את ה-Vanguard. הקשר איתו נותק אחרי זמן מה אבל שרידיו עדיין שם למעלה.

תמונה: סכנת פסולת החלל גדלה ועימה גם מספר הפתרונות לסילוקה, לוויין במשימת ״חיסול״

מאז אותה שנה האנושות לא עצרה. מעל עשרת אלפים לוויינים שוגרו לחלל. מתוכם, כך מעריכים המומחים, פעילים כיום רק כ- 2,700. כל השאר הוחזרו לכדור הארץ או שהם מושבתים ולא שימושיים. 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 לחזרה לכדור הארץ כאשר הדלק שעליהם אוזל, או כשמשימתם הסתיימה, והם ימשיכו לנוע במסלולם. לוויינים כאלה גם עשויים להתפרק לחלקים, או בהיותם לא נשלטים, להתנגש באחרים וליצור ענן חלקיקים נוסף.

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. אך 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 ל עוד אינספור החלקים הגדולים יותר או הפחות, שאריות של התפרקות, פיצוצים מקריים ושאר זבל מתכתי.

אנקדוטה: אחד ממרכיבי הזבל החללי (המכונה אובייקט מספר 43205) הוא מכונית טסלה אמיתית (עם נהג בובה) שהעלה לחלל איש החזון והיזם אילון מאסק בשנת 2018. ואם זה לא מספיק, לבלגן מוסיפה חברת ״סלסטיס״, שמשגרת ובתשלום גבוה, שאריות אנושיות של בני אדם שרוצים להיקבר דווקא בחלל והם היום משייטים בינות לזבל מתוצרת כדור הארץ, שחלקו שאריות של המסעות האנושיים להכרת וכיבוש החלל. דבר אחד בטוח: החזרתם למטה היא משימה קשה (צבא ארה״ב, דרך אגב, מחזיק בקטלוג של מעל 26 אלף פריטים כאלה – אבל רק כאלה שגודלם עולה על 10 סנטימטרים). ההערכות הן שיש שם למעלה לצידם עוד כמאה מיליון חלקים נוספים, לעתים בגודל כמה כמה מילימטרים ועוד מאה טריליון שגודלם כמיקרון.

תמונה 2: לוויין ניקוי החלל ELSA-d – הראשון שידגים
בחלל סילוק זבל חללי

קסלר יוצא למלחמה

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, כך דיווח קסלר, למיליארדי דולרים ואלי גם לפגיעה בחיי אדם. באחד מהראיונות שנתן, הוא נזכר כי בשנות ה-70 של המאה העשרים ביו בחלל כבר 3000 גופים מעשה ידי אדם והללו, להערכתו היוו כבר אז סכנה של ממש. קסלר למעשה יצא נגד הדעות שרווחו אז בנאסא שאמרו כי אם צריך לדאוג הרי זה רק מהעצמים הגדולים והמוכרים. קסלר חשב אחרת. 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.

ואז, בשנת 1978 התרסק לכדור הארץ לוויין ריגול סובייטי בשם קוסמוס 954. הוא הונע בכוח גרעיני והתרסק בצפון קנדה כשהוא גורר בעקבותיו תקרית בינלאומית. ואז, או אז, כולם התחילו לדבר על הסכנות הגדולות שיכולות להגיע מהחלל. כמה חודשים אחר כך התרסקה סקאיילאב אל כדור הארץ כשהיא גוררת אחריה ענן כבד של פסולת מתכת וכבר אז היה ברור שהחלל המכונה נמוך LEO (Low Earth Orbit) נמצא בסכנה וככל שחלפו השנים הוא היה משוכנע שהאסון בדרך. ותקלות אכן קרו: ב- 1986 נפגע לוויין אירופאי והתרסק על כדור הארץ ובשנת 1994 נפגע לויין צבאי  וכמעט התנגש ב׳מעבורת החלל׳. ב-2009 שני לוויינים התנגשו מעל סיביר והוסיפו, על פי ההערכות, עוד כ-6000 חלקים מסוכנים לרשימה… ״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. וכדי לחזק את סוגיה הקשה, בשנת 2020 שני לוויינים סובייטים נטושים כמעט והתנגשו האחד בשני  כשהמומחים מעריכים כי ההתנגשות הייתה יוצרת מעל 200 אלף פיסות זבל חלל קטלניות במיוחד.

תמונה 3: הכנות אחרונות של ה- ELSA-d לפני היציאה
למתקן השיגור

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.

החברות המסחריות מזהות פוטנציאל

בשנים האחרונות החלו לצוץ פה ושם חברות מסחריות שזיהו את הפוטנציאל הגדול שטמון בתחום. ב- SSTL בבריטניה, יצרו חוקרים את ה- Remove Debris, משימת חקר איסוף פסולת חלל שממומנת על ידי ה- EU, שירה צלצל טיטניום ללכידת לוויינים סוררים (פעולה שבהמשכה נפרסה רשת ללכידת האובייקט) והסוכנות לחקר החלל היפנית מיהרה אחריה עם פיתוח דומה. בתחילת השנה השלים בהצלחה תאגיד נורת’רופ גראמן ניסוי ראשון בכלי שנועד להאריך את חייהם של לוויינים ישנים החגים סביב כדור הארץ ובסוף 2019 בחרה סוכנות החלל האירופית בחברת ״קליר ספייס״ השווייצית במכרז לביצוע פרויקט הסרת פסולת. במסגרת המשימה, המתוכננת ל–2025, יוסר עצם חללי במשקל של 100 ק”ג באמצעות לכידתו בזרועות רובוטיות.

חברה אחרת, שגם בסיסה ביפן, אסטרוסקייל (Astroscale), נכנסה בשלב זה לתמונה אחרי גיוס של 190 מיליון דולר ובזירה הבינלאומית החלו גם לדבר על חברה ישראלית שמנסה את צעדיה הראשונים בתחום –  Effective Space (פתרונות חלל אפקטיביים מחקר ופיתוח בע”מ(, מהחלוצות בתחום שירותי תפעול בחלל, שאפיינה והחלה לפתח את לוויין ה- Space Drone  שמשקלו פחות מ-600 ק״ג וגודלו כגודל מכונת כביסה, ומשימתו הראשית – הארכת חייהם של לווייני תקשורת שאזל להם הדלק לשמירה עצמית של המסלול, אבל פרט לכך הם עדיין ברי שירות. הוא אמור היה להאריך את חייהם של לווייני תקשורת על ידי היצמדות אליהם בחלל ושמירת מסלולם כשהוא משמש כמערכת הנעה חיצונית, ובכך אמור היה לאפשר למפעילת הלוויין להאריך את חיי הלוויין שבבעלותה למספר שנים נוספות, ולספק לה ערך כלכלי משמעותי.

הלוויין הישראלי צויד במנועי דחף נעזרי חשמל ובמערכת עיגון לא פולשנית שמאפשרת לו להתחבר לכמעט כל אחד מכ-400 לווייני התקשורת הנמצאים כיום במסלול, אף שלא תוכננו שיעגנו אליהם. הלוויין הקטן הותאם לשיגור כמשימת משגר משנית, ותוכנן לשמש מעין “טרמפיסט” בשיגור, מה שמוזיל מאד את עלות השיגור. הוא נבנה לשימושים חוזרים, כך שיוכל לבצע מספר משימות שירות במסגרת טווח חייו, המוערך בכ-15 שנות פעילות.

מעבר לעובדה שלוויין ה- Space Droneיכול לשמור על מסלול לוויין התקשורת, לתקנו ולשנותו (ואף להוציאו ממסלול לצרכי גריטה), ניתן יהיה להשתמש בו בעתיד גם לסילוק ״פסולת חלל״, כדוגמת שברי לוויינים וחלקי משגרים, לתמוך בתפעול רשתות עתידיות של תקשורת המבוססת על אלפי לוויינים זעירים נמוכי מסלול, ובעתיד יספק גם שירותים למשימות כריית מחצבים מאסטרואידים ואף ייצור בחלל.

נובו אוקאדה, ASTROSCAL

מהפיכה בניהול לוויינים

אריה הלזבנד, יזם, מנהל מפעל החלל של התע״א לשעבר ומראשוני תעשיית החלל בישראל שייסד ועמד בראש החברה, העריך כי הטכנולוגיה החדשנית של שירות ללוויינים במסלול תאפשר מהפיכה באופן השמרני בו מנוהלים עד עתה ציי לוויינים בחלל. ״אין כל סיבה כיום שלא יהיה ניתן לתמוך בלוויין לאחר שיגורו למסלול. הטכנולוגיה שלנו מאפשרת למפעילות הלוויינים למקסם את טווח החיים של נכסיהם – הלוויינים שבחלל – ולמצות עד תום את ניצול הדלק שלהם לפני גריטתם״. הלזבנד אומר כי כל העולם כבר מבין שצריך לנקות את החלל, אבל יש בעיה גדולה אחת בתחום: קשה למצוא מי ישלם על זה. חברות וממשלות רוצות לשגר לוויינים, אבל אף אחת מהן לא ממהרת לממן את עלויות הניקיון.

בשנת 2020, Astroscale שנחשבה כבר למובילת השוק בתחום הקיימות בחלל לטווח הארוך, רכשה ומיזגה לתוכה את פעילות  Effective Space והקימה את Astroscale 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). הצעד הוא מהלך להשלמת חזון החברה של שמירה על קיימות החלל, עבור הדורות הבאים. תוכנית לווייני ה- השירות שלה, הנסמכים על תוכן ה-Space Drone’  ונקראים כעת LEXI, שתתפתח לפלטפורמה  להארכת חיי הלוויינים של Astroscale במסלול גיאוסינכרוני, כבר זכתה להכרה רחבה על ידי מפעילי לוויינים מובילים – כולל בקרב לקוחות פוטנציאליים ש- Astroscale U.S. מנהלת דיונים עימם – כפתרון חסכוני, חדשני ותואם לשירות לוויינים בחלל.

״במקום לבזבז מאות מיליוני דולרים להחלפת לווייןGEO , ניתן יהיה להאריך את חייו במסלול במחיר סביר, לתקן אותו או לשדרגו בעודו במסלול״, אומר רון לופז, נשיא ומנכ”ל Astroscale US . “אנו מוכרים כיום בתחום שירותי פינוי פסולת חלל במסלול ה׳נמוך׳ וכעם החיבור החדש, נוכל לעשות זאת גם לצורך הארכת חיי לוויינים במסלול הגאוסטציונרי. אנו מוכנים להתחיל לשרת מפעילים מסחריים, את ממשלת ארה”ב וממשלות שותפות ברחבי העולם, והכל כחלק גאה מקהילת החלל האמריקאית. “

כיום Astroscale  ישראל משמשת כקבוצת המו”פ וכמי שתספק את המטע”ד עבור השירותים בחלל בתחומי הארכת החיים של לוויינים במסלול הגאוסטציונרי לטובת משימות תקשורת קריטיות, ניווט ושירותי בטחון לאומי. לדברי הלזבנד, מנכ״ל Astroscale ישראל, הצוות ההנדסי המוכשר של החברה שכולל מהנדסי חלל ותיקים וצעירים, הוא חלוץ בשוק השירותים בחלל בשנים האחרונות. “אנו חולקים עם Astroscale חזון ואסטרטגיה דומים לאופן שבו הטכנולוגיה והפלטפורמה שלנו יכולים להפוך לפתרון לוגיסטי עבור לוויינים מסחריים וממשלתיים״. לדברי הלזבנד, החברה מימשה את הגישה והניסיון הישראלי בייצור לוויינים קטנים מרובי ביצועים ולא יקרים, מה שאפשר את קבלת הפתרון על ידי קהל הלקוחות כמענה מתאים לצרכיו.

קיימות כמילת מפתח

“העולם מסתמך כעת על שירותים מבוססי חלל, ומגיפת COVID-19 רק מעצימה את ההסתמכות הזו”, אומר נובו אוקדה, מייסד ומנכ”ל Astroscale Holdings . ״מטרתנו ב- Astroscale היא לאפשר קיימות בחלל, והארכת חיי לוויינים מייצגת קפיצת מדרגה אדירה ביכולת שלנו 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 שקיבלנו הוא אישור למאמצים שלנו למציאת פתרונות לשמירה על החלל לטובת הדורות הבאים. מדובר במשאב טבע שאינו מתחדש ויש כיום הבנה הגדלה והולכת  ששמירה על כדור הארץ אינה אפשרית בלי שמירה על החלל באמצעות טכנולוגיות מבוססות חלל. אנו עובדים כיום עם התעשייה העולמית כדי להגדיר מטרות עסקיות ולקבע מדיניות אחראית שתצמצם נזקים של פסולת חלל ולשמירה על החלל לטובת הדורות הבאים״.

לוויין ניקוי החלל ELSA-d (End-of-Life Services Demonstrator) של חברת Astroscale, כבר עומד מוכן כיום בשדה השיגור בייקונור שבקזחסטן לאחר השלמתו במתקני החברה בטוקיו, יפן. הלוויין מיועד לשיגור על גבי משגר סויוז במרץ 2021. לוויין ELSA-d הוא הראשון שידגים בחלל את טכנולוגיות הליבה הדרושות להצמדות לזבל חללי וסילוקו מהמסלול. בחברה מציינים כי זהו צעד משמעותי לקראת הרחבת השירות במסלול החללי והשגת החזון של Astroscale של חלל בר קיימא לטובת הדורות הבאים.

אריה הלזבנד,
מנכ״ל Astroscale ישראל״.
צלם: עמי ארליך

“הכמות של פסולת החלל הולכת וגדלה והחשש הוא שנגיע למצב שדומה לתגובת שרשרת גרעינית״, אומר הלזבנד. ״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. לפני ארבע שנים אמרתי בכנס של האו”ם שאם כל סוכנויות החלל יקדישו 1% מהתקציב השנתי שלהם לפינוי זבל חללי, זה יביא אותנו למצב שבו כמות הזבל תישאר קבועה לפחות, ולא תביא לסיטואציה כזו”, הוא אומר, “אם רוצים להשתמש בחלל — צריך לנקות אותו. כמו כל דבר אחר. אין ברירה אחרת”.