לוויין

לוויין הוא גוף שמיימי המקיף גוף שמיימי אחר. "לוויין" בעברית לקוח מהמילה "לְלוות". יש שני סוגים עיקריים: לוויין טבעי, כמו הירח, ולוויין מלאכותי, גוף שבני אדם שיגרו למסלול סביב כוכב או כוכב לכת.

נכון להיום כמעט כל מדינה משתמשת בשירותי לוויין. כמה מדינות בולטות בפיתוח ושיגור לוויינים הן ארצות הברית, רוסיה וישראל. מאז סוף שנות ה־50 לוויינים מלאכותיים הפכו לשימושיים בתחומים רבים, כולל תקשורת, ניווט ותצפית.

בחודש נובמבר 2024 שוגר לוויין זעיר ראשון אי־פעם שעשוי מחומרים אורגניים. הוא נבנה באוניברסיטת קיוטו ביפן, מממד של 10 ס"מ לכל צד, ושוגר לתחנת החלל הבינלאומית על ידי SpaceX.

מחשבות על לוויינים המקיפות את כדור הארץ החלו עם הניסוי המחשבתי של אייזק ניוטון, שבו כדור נורה מתותח במהירות גבוהה כך שימשיך להקיף את כדור הארץ. רעיונות מדעיים וספרותיים המשיכו להתפתח במאה ה־19 וה־20. קונסטנטין ציולקובסקי תרם נוסחה חשובה לחישוב מהירויות שיגור בתחילת המאה ה־20. הסופר ארתור סי קלארק הציע רעיון שימושי ללווייני תקשורת בגובה קבוע כבר ב־1945. הלוויין המלאכותי הראשון היה ספוטניק 1, ששוגר על ידי ברית המועצות ב־4 באוקטובר 1957.

לוויין מקיף גוף גדול בגלל כוח הכבידה. כוח הכבידה מושך את הלוויין כלפי מרכז הגוף, ובאותו הזמן תנועתו במהירות צדדית גורמת לו לסטות ממפגש ולהקיף את הגוף במקום ליפול עליו ישירות. כדי להגיע למסלול צריך השיגור לתת ללוויין מהירות גבוהה מספיק כדי שלא ייפול חזרה לאטמוספירה.

לוויינים משמשים לתקשורת, ניווט, תצפית על פני כדור הארץ ומחקר מדעי. מערכות לוויינים מודרניות מספקות כיסוי עולמי למגוון שירותים.

מסלול לווייני נמוך (Low Earth Orbit) נמצא בגובה כ־300 עד 2,000 ק"מ. רוב הלוויינים נמצאים במסלול זה. לוויין ב־LEO משלים הקפה בכל 90, 120 דקות. כיום יש בלווין הנמוך יותר מ־14,000 לוויינים, כשאלבום גדול שלם מהם אינו פעיל. עקב הגידול בכמות הלוויינים קיימת דאגה מפסולת חלל.

Medium Earth Orbit הוא התחום שבין LEO ל־GEO, בערך 2,000, 36,000 ק"מ. כאן פועלות מערכות ניווט לווייניות מוכרות, כמו GPS.

מסלול גאוסטציונרי נמצא סביב 36,000 ק"מ מעל קו המשווה. לוויין בגובה זה מסתובב יחד עם סיבוב כדור הארץ ולכן נראה כעומד במקום מעל נקודה קבועה. זה מתאים לשידורי טלוויזיה ולווייני תקשורת שנותנים כיסוי רציף.

High Earth Orbit הוא כל מסלול שמעבר לגובה של GEO.

במסלול קוטבי הלוויין עובר קרוב לקטבים. כך כל הקפה עוברת מעל אזורים שונים על פני כדור הארץ, ומשתמשים במסלול זה בעיקר למיפוי ותצפיות גלובליות.

לוויינים מסווגים לפי משקלם. יש מגה־לוויינים מעל 10 טון, לוויינים גדולים ובינוניים במשקל של כמה טונות, ומצד שני מיני, מיקרו, ננו, פיקו ופמטו־לוויינים עד כמה גרמים בלבד. גודל פיזי לא תמיד שווה למשקל: יש טלסקופים גדולים וגם לוויינים שקטנים כמו כרטיס.

ישראל שיגרה לוויינים מאז תחילת שנות ה־80. לוויינים צבאיים מסדרת "אופק" שוגרו במשגר הישראלי "שביט". לוויינים אזרחיים שוגרו בדרך כלל ממשגרי שיגור זרים.

לוויין שמסיים את פעילותו עלול להוות סכנה ללוויינים אחרים. לכן מנסה מפעיליו להעבירו למסלול בטוח, כמו "בית קברות" של לווייני GEO, או להביאו להישרף באטמוספירה עבור לוויינים נמוכים. עם זאת, פסולת חלל, שברים ולוויינים שאינם פעילים, נשארת בעייתית ולמענה נדרשות תוכניות לטיפול ואחריות בשיגורים.

לוויין הוא גוף שמקיף גוף שמיימי אחר. המילה "לוויין" בעברית מגיעה מהמילה "ללוות". לירח קוראים לוויין טבעי. לוויין מלאכותי זה דבר שבני אדם שיגרו לחלל.

הרעיון של לוויין התחיל עם מחשבה של אייזק ניוטון: לירות כדור כל כך חזק שהוא ימשיך להקיף את כדור הארץ. הלוויין המלאכותי הראשון היה ספוטניק 1, ששוגר ב־1957.

כבידה היא כוחות שמושכים את כל הדברים זה אל זה. היא שומרת על הלוויין מסביב לכדור הארץ. כדי להישאר במסלול, הלוויין צריך גם תנועה מהירה בצד.

לוויינים עוזרים לתקשורת, לטלוויזיה, לניווט ולמיפוי של כדור הארץ.

LEO הוא מסלול נמוך. הוא כ־300, 2,000 ק"מ מעל כדור הארץ. רוב הלוויינים נמצאים כאן. לוויין ב־LEO מקיף את כדור הארץ כל בערך שעתיים.

MEO הוא מסלול בינוני. כאן נמצאות מערכות ניווט כמו GPS.

GEO הוא מסלול גבוה, כ־36,000 ק"מ מעל קו המשווה. לוויין בגובה זה נראה כאילו הוא עומד במקום. משתמשים בו לתקשורת ולשידורי טלוויזיה.

במסלול קוטבי הלוויין עובר מעל הקטבים. כך הוא יכול לצפות בכל חלקי כדור הארץ.

יש לוויינים ענקיים, ויש לוויינים קטנים מאוד. יש לוויינים בגודל של אוטובוס, ויש קטנים כמו כרטיס.

ישראל שולחת לוויינים מאז שנות ה־80. לחלק מהלוויינים הישראליים שוגר באמצעות המשגר "שביט".

כאשר לוויין מפסיק לעבוד, מעבירים אותו למקום בטוח. אפשר לשלוח אותו ל"בית קברות" של לוויינים, או להביא אותו להישרף באטמוספירה. פסולת חלל היא בעיה כי חלקים ריחפים עלולים לפגוע בלוויינים אחרים.