תכנית דוכיפת לפיתוח לוויינים זעירים החלה לפני כעשור, כאשר הוקמה במרכז המדעים הרצלייה מעבדת לוויינים וגם תחנת קרקע לתקשורת לוויינית, בסיוע אגודת חובבי הרדיו בישראל. במסגרת התכנית, מפתחים תלמידי תיכון לוויינים זעירים ומשגרים אותם לחלל. ב- 2014 שוגר לוויין התלמידים דוכיפת 1, שהיה הלוויין הזעיר הראשון של מדינת ישראל. היה זה לוויין קובייה בגודל: 10x10x10 ס"מ ומשקלו 860 גרם, והיה בעל משיב APRS, לשימושם של חובבי הרדיו בתחומי ה-UHF וכן- VHF.
דוכיפת 1 היה בזמנו לוויין התלמידים השני בעולם ששוגר לחלל, והראשון שפעל באופן מבצעי. ופעל למשך 5 שנים, פי 5 מהזמן הצפוי! ונקלט על ידי חובבי רדיו מכל העולם.
בשנת 2017 שוגר לוויין התלמידים השני בישראל, דוכיפת 2, אשר לקח חלק בפרויקט QB50 של האיחוד האירופי, פרויקט מחקר מדעי בינלאומי שמטרתו חקר התרמוספרה התחתונה באמצעות להק ננו-לוויינים, אשר פותחו על ידי קבוצות מכל העולם. דוכיפת 2 היה אחד מ-36 הלוויינים ששוגרו לחלל ומשימתו המדעית הייתה מדידת צפיפות הפלזמה בתרמוספרה התחתונה. הוא נבנה בשיתוף פעולה של 100 תלמידים מחמישה מרכזי מחקר ופיתוח בארץ ממגזרים שונים בחברה הישראלית. תלמידים השותפים לפרויקט הגיעו מירוחם, אולפנת עופרה, אולפנת אופקים, חורה (הפזורה הבדואית) והרצלייה. הלוויין פעל ללא דופי עד כניסתו לאטמוספירה בדצמבר 2018 וביצע את משימתו המדעית במלואה, והיה מבין הלוויינים האחרונים שתפקדו במסגרת הפרויקט.
במקביל, החל להיבנות הלוויין דוכיפת 3 בשיתוף פעולה בין מרכז המדעים הרצלייה ותיכון שער הנגב. הלוויין, שמשקלו 2.3 ק"ג וגודלו U3 (כלומר 10x30x10 ס"מ), נועד לצלם ולחקור את כדור הארץ, ומספק פלטפורמה מדעית וטכנולוגית לתלמידים לביצוע פרויקטים ועבודות מחקר בתחומי חישה מרחוק, מדעי כדור הארץ, תקשורת לוויינים והנדסה. כל אחד מהלוויינים בתכנית היה יותר מורכב מקודמיו והציב אתגרים חדשים, בפרט דוכיפת 3, שמשימתו המדעית דרשה דיוק גבוה של הכוון הלוויין במסלולו וייצוב תלת צירי, וכלל עיבוד תמונה לווייני לצורך דחיסת התמונות, בחירתן ושליחתן לקרקע וכן אפשרות להעלאת תוכנה מן הקרקע לצורך תיקון שגיאות במערכת ההפעלה המוטסת. כמו כן הלווין כולל משיב FM לשימוש חובבי רדיו בתדר העלאה 145.97 Mhz ותדר הורדה 436.4 Mhz. בו ניתן גם לקלוט טלמטריה באפנון BPSK בקצב של 9600 baud בלבד, עקב קצב השידור וגודל תמונה של כ- 2 MB, התעוררה בעיה לשדר את התמונות לכדור הארץ, ולכן פיתחנו מנגנון עיבוד ודחיסת תמונות המאפשר להוריד תמונת "thumbnail" כדי להעריך את מצב התמונה לפני הורדתה בגודלה המלא, ופיתוח דחיסת Jpeg להורדת התמונה המלאה. דוכיפת 3 שוגר לחלל בהצלחה בדצמבר 2019 ומאז נשלט על ידי התלמידים מתחנות הקרקע בבתי הספר שאחראים על הפעלת המשימה המדעית והם מתקשרים איתו על בסיס יומיומי. התכנית בנויה מצוותי פיתוח המתמחים בתחומי תוכן ספציפיים: הנדסת תוכנה, בקרה תרמית, תקשורת לווינית והנדסת מערכת.
צוות תוכנה אחראי בעיקר על התוכנה המוטסת, ותוכנות קרקעיות, תוכנות ניהול ובקרת טלמטריות המגיעות מן הלוויין. ולעומת זאת צוות תקשורת אחראי על קיום התקשורת עם הלוויין, במקטע הקרקעי על תחנת הקרקע ובלווין על המקמ"ש, הגדרת הדרישות לתקשורת לוויינית, הכוללות התחשבות במשימה הייעודית של הלוויין, מאזן ערוץ ותחנת הקרקע .
תחנת הקרקע במרכז המדעים הרצליה מותאמת לתקשורת לווינית בתחומי UHF ו-VHF וכוללת אנטנות Cross-Yagi עוקבות בתחומים אלו.
התקשורת מול הלווינים הקיימים מתבצעת באמצעות מכשירי SDR, השידור אל הלווינים מתבצע באמצעות Lime SDR ומגברי הספק המשדרים ב- 30W, המכשיר מחובר למערך מבוסס GNU-Radio שפותח ע"י התלמידים. בנוסף, מקמ"ש Icom 9100 משמש כמערכת גיבוי לשידור אל הלוויינים ולתקשורת חובבים ידנית.
קליטת הלווינים מתבצעת באמצעות Funcube Dongle , המחובר למערך מבוסס HDSDR ומגבר רעש נמוך .
בנוסף, התחנה 4X4HSC מוגדרת כתחנת מועדון ומותאמת גם לתקשורת HF ומצויידת במקמ"ש Icom 718 , באנטנת Yagi המותאמת לתחומים 20,10,15 מטר ואנטנת Inverted-V לתחום ה-40 מטר.
על מנת לתקשר עם הלוויינים התלמידים עוברים קורס הכשרה ייעודי וניגשים לבחינות של משרד התקשורת על מנת לקבל רישיון חובבות רדיו.
בשנת 2018 הורחבה התכנית בחסות סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע והטכנולוגיה לתכנית לאומית לבנייה ושיגור להק לווייני תלמידים הראשון בעולם, תכנית תב"ל - תלמידים בונים לוויינים. במסגרת התכנית מפותחים שמונה לוויינים זעירים על ידי תלמידי תיכון משמונה רשויות ברחבי הארץ, שיבצעו ניסויים בתקשורת אופטית מן הקרקע. בנוסף, כל לוויין יכלול גם משיב FM לשימוש חובבי רדיו בתכנית משתתפים כ-250 תלמידי תיכון מרחבי הארץ:מאופקים, ירוחם, שער הנגב, מעלה אדומים, טייבה, נצרת, קריית אתא וגבעת שמואל. המטרה המרכזית של התכנית הינה קידום לימודי המדעים והטכנולוגיה, חשיפת תחום הנדסת החלל והנגשתו לתלמידים מכל רחבי הארץ ומכל המגזרים בחברה הישראלית. התכנית מובלת על ידי צוות המדריכים והתלמידים במרכז המדעים הרצליה ומתבססת על הידע והניסיון שנצברו מהלוויינים הראשונים. הלוויינים ישוגרו יחד לחלל בדצמבר 2020 ע"י SpaceX בארה"ב.
בנוסף, תלמידי התוכנית מעורבים בפיתוח לוויני TAUSAT של אוניברסיטת תל אביב., וצוות תלמידי מרכז המדעים הרצלייה מעורבים בפיתוח התוכנה ובבניית תחנת הקרקע באוניברסיטה.
* המאמר פורסם לראשונה בירחון vמקוון לחובבי רדיו 4xBulletin בעריכת נפתלי בלבן-אוברהנד 4Z1RM
