وسيتم تطوير الأقمار الصناعية في الجامعات البحثية و70 مدرسة في السنوات الثلاث المقبلة. * بحسب الدكتور مئير أريئيل، مدير مركز هرتسليا للعلوم والعقل المدبر لبرنامج "إسرائيل 70"، يعتمد على نجاح القمر الصناعي دوكيفات 1 والإطلاق القتالي للقمر دوكيفات 2. وسيعمل المشروع على تعزيز التعليم العلمي و البحث في الأوساط الأكاديمية وصناعة الفضاء والمساهمة في المكانة العلمية والتكنولوجية لدولة إسرائيل
ملاحظة - 1/5/17 - حتى الآن، أعربت العديد من المدارس بالفعل عن اهتمامها بالمشروع وتم بالفعل شراء العديد من الأقمار الصناعية، بعضها عن طريق سلاسل المدارس.
الخبر الاصلي
أدت الحاجة إلى تشجيع الدراسات العلمية إلى اقتراح فريد لبناء وإطلاق أسطول مكون من 70 قمرًا صناعيًا بمناسبة الذكرى السبعين لاستقلال دولة إسرائيل. وسيتم بناء الأقمار الصناعية من قبل 70 مدرسة ذات تخصصات علمية وتخصصات سيبرانية وعلوم الفضاء، وجامعات بحثية إسرائيلية وبمساعدة صناعة الطيران. وتتطلع وزارة العلوم والتكنولوجيا والفضاء أيضًا إلى دعم المشروع وستشجع على إنشاء روابط بين نظام التعليم وصناعة الفضاء والأكاديمية وجيش الدفاع الإسرائيلي.
يعتمد البرنامج على تراث المعرفة والخبرة الواسعة المكتسبة في تطوير القمرين الصناعيين الصغيرين "دقيفات 1" و"دقيفات 2"، وعلى القدرة على تنفيذ مشاريع تعليمية معقدة (وموزعة) في المركز وعلى الهامش، وعلى القدرة العالية لمهندسي صناعة الطيران وصناعة الفضاء الإسرائيلية على توجيه الطلاب وقيادتهم. وأعرب القائمون على البرنامج، مدير المركز العلمي في هرتسليا د. مئير أريئيل والمقدم (احتياط) البروفيسور حاييم أشاد، أحد مؤسسي برنامج الفضاء الإسرائيلي، عن ثقتهم في قدرة الفريق التوجيهي للبرنامج على وتنفيذها في إطار زمني قصير نسبيا ودون مخاطر كبيرة.
وبحسب الدكتور مئير أريئيل، فإن مجموعة الأقمار الصناعية ستغطي سطح الأرض برحلة تشكيلية وستكون قادرة على البقاء والعمل في الفضاء لعدة سنوات. سيكون لأسطول الأقمار الصناعية القدرة على تحميل الخوارزميات من الأرض وسيكون بمثابة منصة للتجارب العلمية وتطوير واختبار التقنيات المستقبلية. سيتم التحكم في الأقمار الصناعية من خلال محطات التحكم الأرضية التي سيتم إنشاؤها في المدارس والجامعات في جميع أنحاء إسرائيل، ولكن بالإضافة إلى ذلك، ستتحدث أيضًا مع بعضها البعض وتعمل ككيان واحد معقد يتمتع بذكاء تعليمي ومتطور.
كم سيكلف البرنامج؟
وأضاف: "تقدر تكلفة البرنامج بأكمله بحوالي 25 مليون دولار، ويتضمن أربعة مكونات رئيسية: تكلفة الأجهزة ومكونات الأقمار الصناعية، وتكلفة المعدات الأرضية، وتكلفة الإطلاق، وتكلفة التدريب على يد علماء ومهندسين خبراء. وسيستمر المشروع حوالي 36 شهرًا ولن يتطلب بنية تحتية هندسية مخصصة في المدارس. سيقوم التلاميذ والطلاب والباحثون ببناء الأقمار الصناعية في أحد مراكز تطوير وتكامل الأقمار الصناعية الثلاثة التي سيتم إنشاؤها في شمال ووسط وجنوب البلاد. الأماكن الطبيعية لإقامة هذه المراكز هي التخنيون ومركز هرتسليا للعلوم وجامعة بن غوريون. وتمتلك المؤسسات الثلاث بنية تحتية هندسية أساسية لتطوير الأقمار الصناعية الصغيرة."
من هم المعلمون الذين سيكونون قادرين على تقديم مثل هذا المشروع المعقد في المدارس الثانوية وكيف سيحصل الطلاب على المعرفة اللازمة لبناء قمر صناعي؟
أريئيل: "سيعتمد المشروع بشكل أساسي على معلمي العلوم في نظام التعليم (الفيزياء، علوم الفضاء الإلكتروني وعلوم الكمبيوتر)، وعلى فريق المعلمين في مركز هرتسليا للعلوم، وعلى المهندسين والعلماء الذين هم خبراء في المجالات ذات الصلة المعرفة من الأوساط الأكاديمية وصناعة الفضاء الإسرائيلية."
"سيشمل التعلم في المدارس موضوعات الفضاء الأساسية، ولكنه سيعتمد بشكل أساسي على المشاريع وموجه نحو بناء قمر صناعي صغير. سيتم الحصول على الفائدة العلمية والتربوية الرئيسية من أداء البحث والتطوير المتقدم في جميع مراحله من قبل الطلاب، وبالتالي سينخرط الطلاب في المهام الملازمة لبناء قمر صناعي: البحث والتطوير والتحليل والمحاكاة وأبحاث الأداء وإجراء الدعم الدراسات، أو حتى قبول المسؤولية الشاملة عن تطوير نظام فرعي للأقمار الصناعية."
"في نهاية دراستهم، سيقدم الطلاب أطروحة من خمسة وحدات دراسية في فيزياء البحث، أو العلوم السيبرانية أو الهندسية (وفقًا لبرنامج "علوم الأقمار الصناعية والفضاء" الذي أنشأه مركز هرتسليا للعلوم بالتعاون مع فيلق الاستخبارات و مصنع الفضاء لصناعة الطيران والذي أطلقته وزارة التربية والتعليم لعام 5 XNUMX)."
.
ما هي أنواع الأقمار الصناعية التي يمكن إطلاقها؟
أرييل: "ستعتمد البنية التحتية بالطبع، كما هو الحال في دوشيفات، على أقمار CubeSat الصناعية (المعروفة أيضًا باسم الأقمار الصناعية النانوية)، والتي كما نعلم يمكن تصميمها كوحدة واحدة (بأبعاد 10 × 10 × 10 سم)، حجم مزدوج 2U (أي 10 × 10 × 20 سم)، أو مثلث 3U (بأبعاد 10 × 10 × 30 سم) إلخ.
وستطلق على الأقمار الصناعية الأساسية في الدفعة اسم "بيدق"، بحجم مكعب واحد، وستحتوي على جهاز كمبيوتر محمول جوا ونظام تحكم كهربائي وجهاز استقبال وجهاز إرسال وألواح شمسية، ولكن عادة بدون معدات علمية إضافية أو أنظمة مركبة فضائية معقدة. سيتم استخدام أقمار بيون الصناعية كمرحلات وستكون قادرة على التواصل مع المحطات الأرضية ومع الأقمار الصناعية الأخرى في الكوكبة. أما النوع الثاني من الأقمار الصناعية في الكوكبة، والمعروف باسم "عبير"، فسوف يعتمد على أقمار صناعية 2U أو 3U حسب الحاجة، وسيكون لديه قدرات تكنولوجية أكثر تعقيدا والقدرة على التحكم في الأقمار الصناعية الأخرى في الكوكبة. وستكون أقمار "عبير" مجهزة بنظام التحكم في الاتجاه وبعضها مزود بنظام دفع صغير، كما ستكون قادرة على حمل معدات علمية إضافية.
هل ستكون جميع الأقمار الصناعية جاهزة للإطلاق بحلول مايو 2018؟
"ليس بالضرورة. لتقليل المخاطر، تم إنشاء خطة معيارية تمتد لعدة سنوات. إن عطل أحد الأقمار الصناعية لا يعرض البرنامج بأكمله للخطر، سيكون من الممكن إطلاق آخر مكانه بعد تحليل العطل وتحسين التصميم".
ما هي التجارب التي يمكن إجراؤها باستخدام هذه الأقمار الصناعية؟
أرييل: "سيتم استخدام النظام كمنصة لتكنولوجيا الفضاء ومنصة تعليمية لطلاب العلوم والطلاب والعلماء والمهندسين لإجراء التجارب وتطوير تقنيات المستقبل. ويمكن اختبار تقنيات الفضاء على متن الأقمار الصناعية الصغيرة مع توفير تكاليف باهظة مقارنة بالأنظمة التجريبية القائمة على إطلاق الأقمار الصناعية الكبيرة".
"لقد تم بالفعل اليوم تحقيق اختراقات كبيرة في تصغير الأجهزة المستخدمة في مهمات الفضاء المركزية - فقد تم تقليل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الإرسال والاستقبال المحمية من الإشعاع وأجهزة قياس المغناطيسية ومقاييس الطيف والكاميرات إلى أحجام متوافقة مع قمر صناعي صغير ومعيار القمر الصناعي المكعب."
"بفضل الثورة الخلوية، يمكن تصغير أجهزة الاستشعار ووضعها على قمر صناعي نانوي. على سبيل المثال، يدرس قسم علوم الأرض في جامعة تل أبيب جدوى إطلاق أسطول من الأقمار الصناعية لتحسين مراقبة الطقس، وعلى سبيل المثال، توقع الأعاصير في الوقت الحقيقي."
"الكاميرات وأجهزة الكشف في نطاقات التردد التي ستمكن من تحديد مراكز التلوث وتحديد الشذوذات الحرارية ونقل المعلومات الهامة حول الكوارث الطبيعية مثل الانفجارات البركانية والحرائق. ويمكن أيضًا استخدام كاميرات صغيرة متعددة الأطياف في تطبيقات الزراعة الدقيقة البسيطة."
"التطبيق الآخر لنشر الأقمار الصناعية الصغيرة هو تطوير شبكة اتصالات مستقلة وعالمية لن تتأثر بأحمال وفشل الشبكات الأرضية في أوقات الطوارئ، وفي اختبار أنظمة الملاحة العالمية الرخيصة (المعتمدة على أقمار صناعية صغيرة مجهزة مع الساعات الذرية). ويمكن أيضًا استخدام النظام كمنصة لتطوير خوارزميات سريعة لمعالجة الإشارات ذات التعقيد الحسابي المنخفض، والتي تتكيف مع قدرة المعالجة المحدودة لقمر صناعي صغير."
ويمكن إجراء تجربة أخرى في مجال الدفع الكهربائي الصغير. وفي "معهد آشر لأبحاث الفضاء" في التخنيون، يجري تطوير محرك كهربائي صغير يمكن تركيبه على قمر صناعي مكعب في المستقبل القريب. سيسمح مثل هذا المحرك بإجراء تجارب في صيانة المسار على ارتفاعات منخفضة، والتحكم في الاتجاه، وتغيير المسار للأفراد في السرب بهدف تحقيق التغطية المثلى للأرض بتكلفة منخفضة.
ووفقا للبروفيسور حاييم اشاد، أحد المبادرين بالبرنامج: "يمكن استخدام النطاق لغرض البحث في التخلص من الحطام الفضائي، وهو موضوع يمثل حاليا أولوية عالية في وكالات الفضاء الأمريكية و الاتحاد الأوروبي ويجذب في المقابل ميزانيات مرتفعة".
ويضيف البروفيسور أشاد أنه "حتى منصة الإطلاق الصغيرة التي يقوم العاملون في صناعة الفضاء الإسرائيلية بتطويرها (بالتعاون مع جامعة بادوفا في إيطاليا) سيتم دمجها في المستقبل في برنامج إسرائيل 70 التجريبي وقد ترفع بعض الأقمار الصناعية الصغيرة". في الأسطول إلى مدار في الفضاء."
وفي الختام يقول آرييل: "كقاعدة عامة، في أي مهمة تتطلب إجراء قياسات متعددة في مدارات ومواقع مختلفة في الفضاء، هناك ميزة لإطلاق أقمار صناعية صغيرة على قمر صناعي واحد، بغض النظر عن مدى تعقيدها وتكاليفها. ربما. هناك ميزة متأصلة أخرى لامتلاك أسطول من الأقمار الصناعية وهي التكرار العالي: ففقدان عدة أقمار صناعية من أسطول كبير لن يلغي المهمة، على عكس قمر صناعي واحد فشل وتوقف عن العمل. "
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 4
لا أستطيع أن أصدق أنهم لم يفكروا في كل الإخفاقات المستقبلية. أعتقد أن المزايا تفوق العيوب. تقول الصيغة أن التكنولوجيا تفوز بوقت كبير
المبادرة مرحب بها في الخلاصة.
عند ارتفاع تشغيلها، لا يزال هناك ما يكفي من جزيئات الهواء بحيث تتعرض لبعض الاحتكاك مع الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تباطؤها وخفض مسارها حتى تحترق عند دخول الغلاف الجوي.
يمكن أن يصبح جزء كبير من الأقمار الصناعية نفسها حطامًا فضائيًا، على نطاق واسع، بسبب تشتتها.