מכון ויצמן יפעיל מערך לוויינים חדשני לחיזוי שינויים באקלים

הטכניון, מכון ויצמן למדע והמכון לטלמטיקה בגרמניה יפעילו מערך לוויינים חדשני בהשראת טכנולוגיית CT, אשר יספק מידע על עננים ועל השפעתם על האקלים. הפרויקט זכה במענק של 14 מיליון יורו מטעם המועצה האירופית למחקר

עשרה לוויינים, שמשקל כל אחד מהם שלושה קילוגרמים וגודלו של כל אחד כשל קופסת נעליים, ישוגרו תוך שנים ספורות 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 דימות CT רפואי – הממפה באופן תלת-ממדי את פנים הגוף. באמצעות חקר שדות של עננים קטנים, שאינם נמדדים היטב בטכנולוגיות הלוויינים הנוכחיות, צפוי הפרויקט לצמצם אי-ודאויות משמעותיות הקיימות כיום במידול האטמוספרה ובחיזוי שינויים באקלים.

הפרויקט, CloudCT, זכה במענק של 14 מיליון יורו 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. 14 מיליון יורו הם הסכום הגבוה ביותר שהמועצה רשאית להקצות במסגרת התוכנית, וזו הפעם הראשונה שבה מדענים ישראלים זוכים במענק מסוג זה.

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

עננים ממלאים תפקיד מרכזי במאזן האנרגיה ובמחזור המים בטבע. עם זאת, אפילו שגיאות קטנות בהערכת תכונותיהם עלולות לגרור טעויות מהותיות בחיזוי האקלים. אומר 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. פרויקט CloudCT יסלול את הדרך לכך".

מוסיף פרופ' שכנר: "הרעיון למדידת תוכן פנימי (טומוגרפיה) של עננים מהחלל התפתח בהשראת ה-CT הרפואי. בדומה לטכנולוגיית דימות זו ביישומה הרפואי, התמונות ב- CloudCTיצולמו 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. זהו אחד האתגרים הגדולים בפרויקט".

אתגר נוסף הוא יצירתה של רשת לוויינים אוטונומית המקיימת בתוכה תיאום רב ויכולות תגובה ובקרה מדויקות. מסביר פרופ' שילינג: "מערכת הלוויינים המבוזרת שאנו מפתחים לטובת הפרויקט היא דוגמה ליכולת של מערכת תוכנה חדשנית לפצות על מגבלות הנובעות ממזעור. 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 המשימה. "בבדיקות אלה נסתייע בלהק של שלושה לוויינים בשם TOM ובסימולטור המתקדם שלנו בווירצבורג", אומר פרופ' שילינג. "הפרויקט הזה יספק לנו הזדמנות למפות עננים באופן חסר תקדים", מוסיף פרופ' קורן.

"אנו שמחים מאוד שהמועצה האירופית למחקר בחרה ב-CloudCT", מסכם פרופ' שכנר. "זהו פרויקט חלוצי המביא תפיסות תצפיתיות חדשות ופריצות דרך באלגוריתמים מתוחכמים של ראייה ממוחשבת".