לראות הכל, מכל מקום, בכל זמן

את מכ"ם ה-SAR בלוויין הביון 'אופק 10' פיתחו במטרה להקנות לשירותי המודיעין של ישראל יכולות לעקוב אחר מטרות מהחלל בצורה טובה יותר

לוויין אופק 10 ששוגר בתחילת חודש אפריל 2014 הוא הדור השני (TecSAR2) למשפחת לווייני המכ"מ מבית התעשייה האווירית. בממוצע כל סבב פיתוח של מכ"ם שמביא יכולות טובות יותר אורך בין 3-5 שנים. "השינוי העיקרי בין הגרסה הראשונה לגרסה הזו הוא גודל האנטנה של הלוויין והספק השידור שלה", מסביר ד"ר אורי נפתלי, המהנדס הראשי של מערכת מכ"ם טקסאר בחטיבת אלתא של התעשייה האווירית.

"האנטנה יותר גדולה מאשר זו של TecSAR1 ששוגר בשנת 2008, והלוויין מקבל הגברה יותר טובה כך שטווחי הצילום יותר ארוכים והרזולוציה גבוהה יותר". לא על האופטי לבדו לישראל יש מזה מספר שנים יכולת לקבל תמונות אופטיות מהחלל באמצעות ארוס, אופק, איקונוס ודומיהם, אך אלו אינם יכולים לצלם בתנאי ראות גרועים או בלילה. הגבלות אלה מקטינות מאוד את יעילותם של הלוויינים האלקטרו-אופטיים והם כמעט חסרי תועלת באזורים המכוסים בעננות קבועה. לעומתם, לוויין מכ"מ SAR מאפשר הפקת תמונה של השטח המצולם ביום ובלילה, בכל תנאי מזג אוויר ובכל תנאי ראות.

החיישן בלוויין מכ"ם "מאיר" את פני השטח בצורה אקטיבית, והודות לאורך הגל הארוך יחסית שבו הוא משתמש, הוא מסוגל לספק תמונות גם כאשר מערכות אחרות כושלות. החיישן משדר קרינה אלקטרומגנטית, ולכן הוא רגיש במיוחד לעצמים מתכתיים המחזירים קרינה. אחד היתרונות בלוויין מכ"ם לעומת לוויין אופטי טמון בכך שהוא משדר אות מבוקר, וכך נמנעת התלות במקורות הארה טבעיים שאין שליטה על האות המתקבל מהם, כפי שקורה בלוויין אופטי הנסמך על אור השמש שעוצמתו אקראית. מערכות SAR "מאלצות" את המכ"ם לייצר יכולת הפרדה בטווח ובאזימוט.

בכיוון האזימוט אפשר לשפר את הרזולוציה על-ידי שידור מ"אנטנה" וירטואלית ארוכה מאוד, ומכאן השם Synthetic Aperture Radar, כלומר מכ"ם מִפתָח סינתטי. מכאן גם החשיבות בגודל האנטנה. למרות שלא מדובר בטכנולוגיה ייחודית לישראל, הצליחו בתעשייה אווירית לפתח לוויין מכ"ם SAR מתקדם במשקל של כ-300 ק"ג, בעוד מדינות אחרות שמפתחות לווינים כאלו משגרות לוויינים ששוקלים טונות.

תכונה נוספת במכ"ם ה-SAR היא צילום פולרימטרי. המכ"מ משדר גם בקיטוב אנכי וגם בקיטוב אופקי, כאשר ההבדל בעוצמת הקליטה בקיטובים השונים נותנים מידע על סוג החלקיק. באמצעות טכניקה פולרימטרית ועיבוד אות מתקדם המציג מידע על תכונות ההחזרה המקוטבת ברמת הפיקסל הבודד, אפשר לזהות למשל האם מדובר באלמנטים מעשי ידי אדם או אלמנטים טבעיים גם בתוואי שטח מורכב. "הכנסנו לאופק 10 צילום פולרימטרי המאפשר לקבל יותר מידע על מטרה לעומת המידע שקיבלנו בטקסר1", מסביר נפתלי.

התכנון של הלוויין הקטן ומהיר נובע גם מהרצון של שירותי המודיעין בישראל להשתמש בלוויין לטובת מעקב אחר מטרות ולא למטרת 'גיהוץ' שטחים. בעוד מדינות אחרות מפתחות לווינים למטרות מדעיות, מסחריות ואחרות בהן המטרה היא כיסוי שטחים גדולים, בישראל מעדיפים להתמקד בשטחים יותר קטנים, להגיע אליהם במהירות גדולה יותר ולקבל אותם באיכות תמונה טובה יותר. "אחת ההשלכות בפיתוח המכ"ם היא פיתוח אנטנת צלחת לכיסוי ממוקד, לעומת אנטנה יותר מלבנית שנותנת כיסוי יותר גדול", מסביר נפתלי.

לוויין אופטי או מכ"ם SAR?

אחת השאלות שעולה בהקשר לווינים היא האם לווייני המכ"מ יוכלו בעתיד להציג יכולות כמו של הלווינים האופטיים. "תמיד יהיה הבדל. ה-SAR הוא לא אופטי. גם אם תקבל את הרזולוציה הכי טובה מהמכ"ם, היא תהיה שונה מהתמונות שתקבל מלוויין אופטי", מסביר נפתלי. "הן לא יהיו חלופיות זו לזו. למכ"ם SAR יש יכולות צילום בלילה, ביום ובכל מזג אוויר ותנאי ראות. מכאן, שהוא יעיל פי 2 מבחינת משתמש הקצה.

"עוד יכולת שפיתחנו באלתא היא יכולות מתקדמות לגילוי שינויים שאין ללוויין אופטי. בעוד לוויין אופטי מתבסס על אור שמגיע מהשמש שהוא אקראי, המכ"ם מתבסס על שידור מבוקר של קרינה אלקטרומגנטית ולכן יכולת גילוי השינויים מאד מדויקת. הגענו לדיוקים של סנטימטרים במדידת שינויים. את זה לוויין אופטי לא יכול לספק. יחד עם זאת, בלוויין אופטי הויזואליות של התמונה יותר ברורה לבני אדם. אלו שני סנסורים שמשלימים אחד את השני".

מבחינת אתגרים לעתיד, אומר נפתלי, "התעשייה האווירית רוצה להמשיך ולפתח את קו לוויני מכ"ם ה-SAR. חוץ מישראל, מדובר על עוד מספר מצומצם מאוד של מדינות שהציגו יכולת כזו". אז מה מצפה לנו ב-TecSAR3? "אתגרים נוספים הם המשך צמצום המשקל והנפח של הלוויין והארכת זמן הפעילות שלו בחלל. TecSAR1 נמצא בחלל כבר 6.5 שנים בחלל. אנחנו רוצים יותר. גם בפולריזציה אנחנו משקיעים לקבל תמונות טובות יותר", מסכם נפתלי.

You might be interested also

The ballistic missile interception test last week. Photo: U.S. Navy

During exercise, US Navy intercepts missile in space 

The test was carried out as part of the Shield 2021 exercise with the participation of 15 ships and planes from various countries. There was also a scenario of tracking both enemy planes and missile threats at the same time