שיגורי ננו לווינים - סקירת מגמות בעולם

שיגורי ננו־לוויינים [1] החלו כבר ב־1998. תקן [2] הוביל לכך שעלויות הפיתוח של לוויינים ירדו.
ב־ 2012 החל שינוי בקצב שיגור של ננו־לוויינים, וניתן להבחין בעלייה מאריכית (אקספוננציאלית) במספר הננו־לוויינים ששוגרו לחלל, שהסתכם בקצת יותר מ־ 2,500 שיגורים בין השנים 2019 1998. המגמות בעולם מעידות על עלייה במספר השיגורים, כאשר התחזית צופה מעל 2,000 שיגורי ננו־לוויינים בארבע השנים הקרובות. מניתוח של כלל שיגורי הננו־לוויינים [3] עולה, כי המדינות המובילות במספר השיגורים עד תחילת 2020 הן: ארצות־הברית (887), סין (74), יפן (50), גרמניה (34) ורוסיה (22). מדינות רבות משגרות ננו־לוויינים למטרות שונות, החל במחקר (אוניברסיטאות, מוסדות, מלכ"רים, בתי ספר, סוכנויות חלל), עבור דרך צרכים פרטיים או מסחריים (תקשורת, אינטרנט) ועד לצרכים ביטחוניים . מספר המדינות המשגרות ננו־לוויינים לחלל (או מתכננות לשגר בשנה הקרובה) לצרכים ביטחוניים קטן באופן יחסי בשלב זה וכולל רק את ארצות־הברית, מקסיקו, קולומביה ואוסטרליה. (תאילנד והולנד טרם שיגרו). שיגורים לצרכים מסחריים או פרטיים, בעיקר לצורך תקשורת ואינטרנט רחב, בוצעו כבר על־ידי מדינות רבות [4].

ניתן לראות כי מרבית השיגורים מבוצעים לצרכי תקשורת סלולרית, טלוויזיה ומטאורולוגיה (תחומי תדר UHF ו־ S), תקשורת, ניווט, חקר החלל, חקר כדור הארץ ותצפית (תחומי תדר X , KA).

מגמות בעולם לשימושים בננו־לוויינים

המגמה העיקרית המתפתחת בעולם היא אינטרנט מבוסס חלל. חברת SpaceX בראשותו של אילון מאסק זכתה באישור לשיגור 12,000 לוויינים קטנים לצורך קישוריות פס רחב, והגישה בקשה לשיגור 30,000 לוויינים קטנים נוספים. גם החברות אמאזון ו־ OneWeb מתכננות פריסה של אלפי לווייני תקשורת קטנים במסלול נמוך.

מגמת שינוי מתפתחת גם בתחום הצבאי, והמעצמות החלו בשנים האחרונות במרוץ לפיתוח מערכות נשק חדשות התופסות את החלל כממד לחימה נוסף. סין פיתחה בשנים האחרונות לוויינים המסוגלים להשתלט על לוויינים אחרים על־ידי היצמדות אליהם, וארצות־הברית מדווחת כי סיימה ניסוי נוסף בפיתוח מערכת הגנה מפני טילים היפר־סוניים. מערכת זו מהווה חלק מהתמודדות אל מול האיומים האסטרטגיים של נשק שגא־קולי המפותח ברוסיה ובסין, ומסתמן כי המערכת תתבסס על רשת חיישנים שיפוזרו בחלל לצורך גילוי מוקדם של שיגורים . רוסיה מתכוונת לשגר לוויין מסחרי המיועד לתחזוקה ותיקון של לוויינים אחרים, באמצעות ניווט מדויק בחלל. היכולת מעידה גם על יכולת צבאית של פגיעה בלוויינים קיימים. צרפת דיווחה כי תקים יחידת חלל בתוך זרוע האוויר, לצורך הגנה על לווייניה. במסגרת זו, צרפת תשגר לוויינים עם מערכות נשק ולייזר.

משגרים

עולם המשגרים צפוי להשתנות בעקבות המגמות האזרחיות והצבאיות בתחום הננו־לוויינים. אם עד כה עיקר הלוויינים ששוגרו לחלל היו כבדים ואילצו שימוש במשגרים קרקעיים כבדים, המעבר לשיגור כמות גדולה של לוויינים זעירים זולים יחסית הביא לשינוי הן בהוזלת השיגורים והן בתדירותם. עד כה, עיקר השיגורים של ננו לוויינים התבצעו באמצעות משגרים קרקעיים כבדים, רובם "טרמפיסטים" או מטען משני ללוויין ייעודי כבד . מתוך החברות המספקות שירותי שיגור לוויינים, רק מספר מצומצם של חברות מבצעות שיגורים ייעודיים של ננו־לוויינים. בין החברות הללו ניתן למצוא את המשגר Electron של חברת New-Rocket מניו־זילנד (משגר קרקעי למטען עד 225 ק"ג), משגר LauncherOne של חברת Virgin-Orbit (משגר אווירי למטען עד 500 ק"ג) מארה"ב ומשגר Rocket 3.0 של חברת Astra האמריקנית (משגר קרקעי למטען עד 150 ק"ג). חברות נוספות כבר החלו לחפש הזדמנויות לפיתוח טכנולוגיות ומשגרי NLV (Nanosatellite Launch Vehicle).

בשנות ה־ 90 של המאה ה־ 20 שיגרה ארצות־הברית שיגרה שני לוויינים קטנים (במשקלים של 160 ק"ג ו־ 440 ק"ג) באמצעות צוללת ומטוס במחירים של עשרות מיליוני דולרים. מתחילת שנות האלפיים בוצעו מרבית השיגורים באמצעות משגרים קרקעיים שעלותם נאמדה בכ־ 10 מיליון דולר לשיגור, עבור לוויינים קטנים במשקלים של 300 100 ק"ג, ושיגורים בודדים מתוכננים להתבצע על־ידי אמצעים שונים כמו בלון, פלטפורמה ימית ומטוסים . כיום, מתוכננים שיגורים המתומחרים החל מ־ 40 אלף דולר עבור לוויינים זעירים (משקל של 10 ק"ג, 4,000 דולר לק"ג), ועד כ־ 10 מיליון דולר עבור לוויינים קטנים (כ־ 250 ק"ג, 40 אלף דולר לק"ג). המגמה כיום מסתכמת בהיקף של כ־ 5 מיליון דולר לשיגורי לוויינים קטנים בארצות־הברית, סין, סינגפור, מלזיה וניו־זילנד.

מגמות בעולם המשגרים ב־ 2018 פתחה דארפא (הסוכנות הצבאית לפרויקטים מחקריים מתקדמים בארצות־הברית) תחרות לשיגור מהיר של לוויינים (תוך ימים), ללא ידע מוקדם על המטען המשוגר, המסלול ונקודת השיגור. מתוך 18 צוותים שנרשמו לתחרות, נותרה רק חברת Astra. יתר החברות סוננו על־ידי דארפא או עזבו בגלל סיבות מסחריות וטכניות). במהלך פברואר 2020 כשלה החברה בשיגור עקב בעיות טכניות במשגר. עם זאת, בדארפא הדגישו את הצורך בגמישות וזמינות שיגורים והתחרות סייעה רבות לקידום שוק השיגורים הגמישים. נאס"א הצהירה כי היעד ארוך הטווח שלה לעלויות שיגור למסלולים נמוכים צפוי להיות עשרות דולרים לכל ק"ג. ביולי 2019 הוציאה סין רשימת הנחיות וחוקים לפיתוח משגרים לאור עליית הצורך המסחרי וכניסת שחקנים חדשים לזירה. המסמך הגדיר כללים למחקר, לפיתוח ולבדיקות של משגרים, אמינות ובטיחות, ממשק לאתרי שיגור ועיסוק בהודפים, תוך קישורם לחוקים ורגולציות בסין. עולם שיגורי הלוויינים הקטנים הופך לתחרותי עם החברות המובילות בארצות־הברית ובסין. לאור זאת, ברוסיה קמות בזו אחר זו חברות הזנק המספקות שיגורים ללוויינים קטנים, ובשורה התחתונה כ־ 30 חברות משגרות בעולם צפויות להפוך למבצעיות בתקופה הקרובה.

עתיד משגרי הלוויינים הקטנים

עם הגידול המאריכי בשיגורי הלוויינים הקטנים, תעשיית משגרי הלוויינים נדרשת להתפתח כדי לענות על הצורך בשיגורים ייעודיים. המודל העסקי של חברות המעוניינות להיכנס לעולם זה צפוי להיות מותאם לדרישות ולצרכים החדשים התומכים בשיגורים ייעודיים של לוויינים קטנים בגמישות ובזמינות מוגברת. ספקי שירותי שיגור יסתפקו בפיתוח של רקטות קטנות, ויהוו את המגזר החדש בענף. בעבר, ספקי לוויינים היו מזמינים שיגור לפחות שנתיים מראש ועם זמן אינטגרציה ארוך. כיום, ייצור הלוויינים התקצר משמעותית, ועלה הצורך לשגרם עם סיום הייצור, נוסף על הדרישה לשגר למסלול ספציפי. ספקי שירותי שיגור שיעמידו אפשרויות שיגור ייעודי מהיר וגמיש ובמחיר אטרקטיבי, יהיו בעלי יתרון מסחרי על פני הספקים האחרים ובכך יוכלו לשלוט בשוק המתפתח.