מכון החלל הלאומי הדני
מכון החלל הלאומי הדני (DTU Space, רשמית: מכון החלל הלאומי, בדנית: Institut for Rumforskning Rumteknologi) הוא מכון החלל הלאומי של דנמרק וחלק מסקטור מחקרי המהווה מחלקה באוניברסיטה הטכנית של דנמרק והוא כפוף למשרד המדע וההשכלה הגבוהה. מכוני מחקר סקטוריים של דנמרק, הם מכוני מחקר עצמאיים בבעלות המדינה תחת משרדי ממשלה דניים שונים, שתפקידם העיקרי הוא לעשות מחקר בתחומים שונים.
רקע היסטורי
הארגון האירופי לחקר החלל (באנגלית: European Space Research Organization, בראשי תיבות: ESRO) היה ארגון בינלאומי שנוסד בשנת 1964 על ידי עשר מדינות אירופיות מתוך כוונה להמשיך במחקר מדעי בחלל במשותף, שהפך לימים ליבה של סוכנות החלל האירופית (באנגלית: European Space Agency, בראשי תיבות: ESA). דנמרק הייתה אחת המדינות המיסדות של סוכנות החלל האירופית בשנת 1977.
מכון החלל הלאומי הדני עבר במהלך השנים, מספר מיזוגים מהתעשייה, האקדמיה והממשלה עד שהיתגבש לארגון בשמו הנוכחי. המכון כולל כיום קבוצות מחקר שמקורן הן במרכז לחקר החלל הדני, מוסד הסקר הלאומי והקדסטר ומהאוניברסיטה הטכנית של דנמרק. המיזוג היה תוצאה של החלטת ממשלה לארגן מחדש את מוסדות המחקר הדניים על ידי שילוב מעבדות עצמאיות במבנה אוניברסיטאי. המיזוג היא תוצאה של החלטת הוועד הלאומי הכללי להפריד בין יחידות המחקר לסוכנויות הממשלתיות.
בשנת 1966 תחת המשרד הדני לחינוך ומחקר, ששינה שמו למשרד המדע וההשכלה הגבוהה. תחומי המחקר העיקריים של המרכז לחקר החלל הדני היו אסטרופיזיקה ופיזיקה של מערכת השמש. חלק ניכר מהמחקר במרכז התרכז בקרני רנטגן שהגיעו מגרמי שמיים. ב־1 בינואר 2005, התמזגו המרכז לחקר החלל והחלק הגאודזי של הסוכנות הגאודזית של דנמרק והיוו את מרכז החלל הלאומי הדני. בשנת 2007 התמזג עם האוניברסיטה הטכנית של דנמרק (DTU) ובשנת 2008 שינו את השם ל-DTU Space. DTU Space הוא השם הקצר ל'מכון החלל הלאומי באוניברסיטה הטכנית של דנמרק' ובקיצור מכון החלל הלאומי הדני.
מטרות המכון
מכון החלל עובד עם נאס"א, יס"א וארגוני חלל בינלאומיים, אוניברסיטאות וחברות פרטיות ומשתתף במעל למאה משימות חלל בינלאומיות. בכל שנה מפורסמים כ-160 – 190 מאמרים ופרסומים מדעיים. משימת המכון ליצור ולהרחיב את הידע על כדור הארץ ופיזיקת החלל ולקשר טכנולוגיות החלל לטובת החברה. המכון מאופין ביחסי גומלין בין דיסציפלינות הנדסיות למדעי הטבע. שילוב זה מאפשר למכון לספק פתרונות ייחודיים מקצה לקצה בתחומים שנבחרו, כלומר לפתח את המכשור הדרוש ולעבד את הנתונים שנאספו לתוצאות מדעיות.
המכון עובד עם מטרות רבות של מדעי החלל: כאשר החלל הוא נקודת המוצא. המכון מבצע מחקר, מפתח טכנולוגיה, מייעץ לרשויות ומכשיר מדענים ומהנדסים (כ-300 סטודנטים רשומים). המכון בוחן את מערכת השמש, את היקום, את השדה המגנטי של כדור הארץ ועוקב אחר האקלים והסביבה של כדור הארץ מהחלל. המכון עושה שימוש בחלליות, מטוסים, לוויינים, כלי טיס בלתי מאויש ומערכות קרקעיות, ומפתח טכנולוגיות ומכשירים למטרה זו. למכון החלל הלאומי הדני יש צוות של 169, הכולל חוקרים, מהנדסים וטכנאים. המכון מנהל מחקר באסטרופיזיקה, בפיזיקת מערכת השמש, גאודזיה וטכנולוגית חלל. בכדי לנהל את המחקר, המרכז משתף פעולה עם מכון נילס בוהר לאסטרונומיה, גיאופיזיקה ופיזיקה, באוניברסיטת קופנהגן. המכון יזם ומוביל כיום את Swarm, פרויקט לחקר תכונות השדה המגנטי של כדור הארץ.
ארגון
מכון החלל הלאומי הדני כולל חמש חטיבות מחקר וחטיבה המספקת מחקר מבוססי חדשנות ושירותי ייעוץ. בנוסף כולל צוות ניהול / מנהל ומזכירות תומכת. מכון החלל מובל על ידי המנכ"ל - הפרופסור קריסטיאן פדרסן למדעי החלל - הנתמך על ידי הוועדה המייעצת וחברי הוועד המנהל. צוות ההנהלה מופקד על ניהול יומי של המכון ומונה את המנהל והראש של כל חטיבה. שת החטיבות משתפות פעולה למחקר ולהוראה בתחומי המומחיות השונים במרכז החלל - מדעי כדור הארץ, אקלים, חקר החלל, אסטרופיזיקה, מדעי חלל מבוססי טכנולוגיה וייעוץ. במכון יש סדנאות מכניות ואלקטרוניות וכן פונקציות תמיכה כמתקני חדרים נקיים המשולבות בחטיבות. חטיבות המחקר מנתחות נתונים מלוויני חלל ומכשירים מוטסים ומתכננים מכשירי מדידה בכדי לאסוף ביתר יעילות מידע בכל תחומי המחקר לעיל. משמעות הדבר היא בדרך כלל השתתפות בשיתופי פעולה בינלאומיים גדולים המאגדים מומחים בתחומים רבים להשגת יעדים מדעיים שאפתניים.
חקר חלל וטכנולוגיה הם תחום מחקר בינלאומי, ורוב פרויקטי החלל של המכון מבוצעים בשיתוף פעולה עם מוסדות מחקר מרחבי העולם וכן עם איס"א ונאס"א. דוגמאות לפרויקטים אחרונים הכוללים טכנולוגיית חלל מהמכון הם משימת הגשושית ג'ונו של נאס"א לכוכב הלכת צדק והמשימה ASIM (באנגלית: Atmosphere–Space Interactions Monitor בראשי תיבות: ASIM) באיס"א, משנת 2018, שתפקידה לנטר אינטראקציות חשמל בחלל. המתקן מותקן מחוץ למעבדת החלל האירופית קולומבוס (מודול), כדי לנטר אירועים חשמליים בגובה רב. קולומבוס (באנגלית: Columbus) הוא השם למעבדה מדעית אשר מהווה חלק מתחנת החלל הבינלאומית.
שש חטיבות מחקר
אסטרופיזיקה ופיזיקה אטמוספירית
החטיבה חוקרת תהליכים בכוכבים, בגלקסיות, בכוכבי הלכת, במערכת השמש וביקום בכללותו לפיתוח מיכשור להתבוננות בעצמים אלה. היא חוקרת גם את האטמוספירה של כדור הארץ ואת האינטראקציה עם החלל.
גיאודזיה וגאודינמיקה
תחומי המחקר הם: תשתית גאודטית, פיתוח טכניקות למדידה ומיפוי, עידון טכניקות חישה מרחוק, מיפוי הקריוספירה והדמיית שדה הכבידה של כדור הארץ.
גאומגנטיות
החטיבה עושה שימוש במדידות שדה מגנטי מלוויינים ותחנות קרקע כדי לחקור את השדה המגנטי של כדור הארץ, חקירת תהליכי ייצור השדה וכיול המכשירים למדידת השדה המגנטי מכדור הארץ.
מדידה ומכשור
תחומי המחקר הם: פיתוח עקרונות, עיצובים, יישום ואימות של מכשירי המדידה המתקדמים ובעלי הביצועים הגבוהים לשימוש בחללית.
גלי מיקרוגל וחישה מרחוק
תחומי המחקר הם: חיישני מיקרוגל; פסיביים (רדיומטרי מיקרוגל) וגם פעילים (מכ"מים). פיתוח שיטות מתקדמות וטכניקות חדשות לעיבוד נתונים מחיישנים מוטסים ולווייניים.
חדשנות וייעוץ
החטיבה עוסקת הן במחקר בסיסי והן בפיתוח טכנולוגיות פעילות, והמכון מאופיין באינטראקציה חזקה בין טכנולוגיה למדע.
תחומי מחקר
היקום ומערכת השמש
- אובייקטים קומפקטיים - מכון החלל הלאומי הדני בונה ומפעיל טלסקופים קרני רנטגן וגמא מבוססי חלל עבור לוויינים אסטרונומיים החוקרים חורים שחורים וכוכבים נייטרונים, מה שנקרא 'אובייקטים קומפקטיים'.
- השדה המגנטי של מאדים - מכון החלל עורך מחקר בשדה המגנטי של מאדים ופיתח מגנטומטר שיעלה על המשימה האירופית ExoMars. מחקרים בשדה המגנטי מביאים לידע חדש אודות האטמוספירה וליבת כוכב הלכת.
- מזג אוויר בחלל - מכון החלל מוביל פרויקט אירופאי משותף המיועד למפות את השפעתם של מה שמכונה CMEs - פליטות עטרה גדולות מהשמש על מערכות חשמל בכדור הארץ ועל סיפוני לוויינים, וקביעת האם תופעה זו מהווה סכנה בריאותית לאסטרונאוטים.
- התפתחות ומבנה רחב היקף של היקום - מכון החלל משתתף במספר פרויקטים בינלאומיים שמטרתם הבנת מבנה היקום בקנה המידה הגדול ביותר. זה הכרחי כדי להבין את התפתחות היקום המוקדם וכיצד הוא יתפתח בעתיד.
כדור הארץ - פיזיקה וגיאודזיה
מכון החלל הלאומי הדני משתמש בלוויינים כדי לחקור ולמדוד את השדות המגנטיים וכוח הכבידה של כדור הארץ, והמכון עובד על שיפור הדיוק של מערכות ניווט לווייני כמו מערכת האיכּוּן העולמית (GPS) האמריקני ומערכת הגלילאו האירופית.
- תשתית גאוגרפית - המכון תורם לפיתוח טכנולוגיות מדידה וניווט חדשות שניתן להשתמש בהן בשילוב שיטות מסורתיות. כאן, מערכת ההתייחסות הגיאודטית היא תקן חשוב.
- השדה המגנטי של כדור הארץ - מדענים במרכז עוסקים במדידה, מדמים ומנתחים מידע של השדה המגנטי של כדור הארץ.
- ניווט לוויני - המכון עורך מחקר על השימוש ב-GPS ומערכות לוויין גלובליות דומות לצורך מיקום וניווט.
- שדה הכבידה של כדור הארץ - מכון החלל מודד ומציע מודלים של שדה הכבידה של כדור הארץ. דבר זה יכול לעזור בזיהוי מופעים נסתרים של נפט, מים או מינרלים במצע האדמה ולשפר את הדיוק של הניווט.
האקלים והסביבה
מטרת מחקר האקלים והסביבה של מכון החלל הלאומי הדני היא לתאר כוחות טבעיים ואנושיים המשפיעים על אקלים כדור הארץ ובכך על תנאי החיים של האנושות.
- סופות חשמל - קבוצת חוקרים במכון החלל, מפתחת מצפה כוכבים שיעלה על תחנת החלל הבינלאומית. המצפה המכונה ASIM, יצלם בין היתר פריקת ברקים ענקיים מעל העננים. המטרה היא לקבוע אם פריקות ברקים ענקיות משפיעות על אקלים כדור הארץ.
- מליחות אוקיינוס - מדידת מליחות האוקיינוסים בקנה מידה גדול זה משהו שאוקיינוגרפים ביקשו לעשות במשך עשרות שנים. הסיבה לכך היא שהמליחות - ושונות במליחות - היא אינדיקטור טוב לתנאים בזרמי האוקיינוס הבין יבשיים, שבין היתר שולטים על האקלים בכדור הארץ.
- קרח ים - מכון חלל הדני עוקב אחר היקף קרח הים באזורי הקוטב. זה מועיל הן לחקר האקלים והן לתובלה.
- גובה פני הים - מכון החלל מנתח נתונים בגובה פני הים מלוויינים בחלל ותחנות מדידה ביבשה. זה מספק מידע על שינויים קודמים ברמת הים ותובנה לגבי העלייה עצמה.
- זרמי אוקיינוס - מכון החלל משתמש במדידות מפלס הים כדי לתכנן מודלים דגמים עבור שונות בגובה פני הים. וריאציות אלה נובעות מהגאות והשינוי במיקום זרמי האוקיינוס. אפשר גם לזהות זרמי אוקיינוס באוקיינוס השקט הנגרמים על ידי אל ניניו.
- כיפות קרח - מכון החלל משתמש בלוויינים ובמטוסים כדי לפקח על כיפת הקרח המומסת של גרינלנד. קיימת הסכמה רחבה שהקרח נמס בגלל ההתחממות הגלובלית, אך המהירות שבה הוא נמס נותרה נושא לדיון. מחקרים במרכז מספקים תשובות מדויקות יותר לשאלה זו, ובכך מאפשרים לחברה להתכונן טוב יותר לתוצאות של שינויי אקלים.
- לחות הקרקע - תצפיות ומדידות של לחות בקרקע מעניינות מאוד מכיוון שהן מאפשרות לתכנן מודלים של תנאים הידרולוגיים בכדור הארץ, כלומר הדרך בה מים נעים ומופצים סביב כדור הארץ. בפשטות, זה מספק לנו תובנה רבה יותר לגבי תנאי האקלים העולמיים.
- צמחייה - מידע על פרמטרים צמחיים שונים כמו סוג, ביומסה, תכולת מים ושלבי התפתחות הם חשובים בהקשרים רבים. יחד עם פרמטרים של כדור הארץ כמו לחות הקרקע והרכבם, פרמטרי צמחייה משמשים כקלט למודלים של זרימה גלובלית בקשר למחקרי שינויי אקלים, למשל. פרמטרים אלה משמשים בקנה מידה עולמי לצורך דימות וזיהוי אידוי, מדבור, כריתת יערות ומחזור הפחמן
מכשירים וטכנולוגיות
מכון החלל מפתח ומייצר מכשירים עבור לוויינים בינלאומיים ובדיקות חלל, ומבטיח אימות וכיול של מכשירים באמצעות קמפיינים הנישאים באוויר בגרינלנד ובשאר אירופה.
- דגם FGE עם 3 צירים - Variometer יציב ברמה גבוהה עבור מצפים גיאומגנטיים ותחנות Variometer.
- סיבי פחמן - מבני לוויין מכניים מתקדמים - הסטנדרטים הטכניים של מבנים מכניים לשימוש בלוויינים ובבדיקות חלל הם גבוהים ביותר. DTU Space מפתחת מבנים חדשים של סיבי פחמן העומדים בתקנים גבוהים אלה וההרכז אחראי למסירת מבנים בחומרים חדשים אלה למספר משימות עתידיות.
- D & I מגנטומטר דגם G - מגנטומטר ציר יחיד פלוקסגייט להרכבה על תיאודוליט למדידת הטיה ונטיית השדה הגאומגנטי.
- שיטות חישה מרחוק לארץ - למכון יש יכולות במערכות, בשיטות ויישומם בקשר לתצפית על כדור הארץ. משמעות הדבר היא ששיטות וטכניקות מפותחות תוך שימוש בידע מעמיק של המערכת ודרישותיה. לעבודה זו חשיבות רבה ליוזמת ה-GMES של האיחוד האירופי (ניטור גלובלי של הסביבה והביטחון), למשל, שמטרתה לבצע ניטור מבוסס לוויין אחר מספר גורמים הנוגעים לאקלים, לסביבה וביטחון.
- מגנטומטריה - מדענים במכון פיתחו מגנטומטר שיכול למדוד את הגודל והכיוון של השדה המגנטי של כוכב הלכת. המגנטומטר כבר שימש על סיפון כמה משימות למדידת השדה המגנטי של כדור הארץ.
- מערכות מכ"ם - המכון עורך מחקר על מערכות רדאר, עקרונות ושיטות, ופיתח וגם הטיס כמה מערכות רדאר מוטסות שונות. העבודה מתבצעת לעיתים קרובות במסגרת חוזים של איס"א, שם המטרה הייתה להפגין מושג ספציפי ולאסוף נתונים מדעיים לשימוש בפיתוח יישומים ושיטות למערכות מבוססות חלל.
- גלאי רנטגן - המכון פיתח מערכות רדיומטר במשך שנים רבות, בפרט מערכות מוטסות להפגנת שיטות ולקמפיינים מדעיים.
- רנטגן אופטי - המכון מפתח גלאים מתקדמים לקרינת רנטגן וקרינת גמא. גלאים אלה משמשים לחקר מקורות אסטרופיזיים וגם אטמוספירת כדור הארץ מפלטפורמות מבוססות בחלל.
- קרני x אופטיים - מכון החלל פיתח ציפוי ייחודי למערכות אופטיות רנטגן וקרני גאמא, שיאפשרו לעצב טלסקופים ממוקדים אפילו עבור קרני הרנטגן וקרני הגמא האנרגטיות הגבוהות ביותר. באמצעות טכנולוגיה חדשה זו ניתן יהיה לבצע תצפיות מפורטות על עצמים ביקום הפולטים צורות אנרגטיות מאוד כמו קרינה אלקטרו-מגנטית. נכון לעכשיו, כל משימות הלוויין העתידיות עם אופטיקה הממוקדת לטווח אורכי הגל הזה ישתמשו בדיוק בטכנולוגיה זו למראות שלהם.
- ניווט לוויני - מדענים במכון פיתחו סדרה של עוקבי כוכבים, שהם כיום מכשירים הכרחיים על גבי מספר חלליות ומכשירים אירופיים, אמריקאים ואסייתים.
פעילויות חינוך במכון
למכון החלל הלאומי הדני, פעילויות חינוכיות משמעותיות במדעי החלל, מכשור חלל, גאופיזיקה, גאואינפורמטיקה, חישה מרחוק וטכנולוגיית מכ"ם. המכון, ממלא תפקיד מוביל בתוכנית לתואר ראשון ותואר שני בפיזיקה והנדסה של כדור הארץ והחלל ויש כ - 300 סטודנטים רשומים. המכון מכשיר לתואר ראשון, שני ודוקטורט בתחומי הנדסה ומדעי הטבע ומשמש כמקום מחקר לדוקטורנטים ולפוסטדוקטורנטים.
מרכזים ושיתופי פעולה
מרכזים
המכון מארח מרכזים העובדים עם מערכות וטכנולוגיות הקשורות לחלל. המכון משתף פעולה גם עם רשויות ציבוריות וחברות פרטיות המציעות ייעוץ ופיתוח טכנולוגי.
- מרכז מזל"ט חלל - (באנגלית: DTU Space DroneCenter) מתאם ומאפשר מחקר ופיתוח כלי טיס בלתי מאוישים.
- המרכז לביטחון מרכז החלל הלאומי הדני - המרכז משתף פעולה עם רשויות במגזר הציבורי וחברות פרטיות בהן המרכז מציע ייעוץ ושיתופי פעולה בנושא פיתוח טכנולוגי. נמרכז מסייע לרשויות דניות במאמציהם לייעל את השימוש במערכות מבוססות לוויינים. המרכז עובד עם מספר חברות בתחום החלל. ביניהן חברות דניות כמו טרמה, GomSpace ו- SkyWatch.
שיתוף פעולה עם רשויות וחברות פרטיות
- שיתוף פעולה תעשייתי במגזר הפרטי.
- ייעוץ במגזר הציבורי.
מונחון
- אובייקט קומפקטי (באנגלית: Compact object) - מתייחס לגופים בעלי מסה דחוסה מאוד יחסית לקוטר קטן כדוגמת; ננס לבן, חור שחור, כוכב נייטרונים. סוג האובייקט הקומפקטי נקבע אך ורק על ידי המסה המקורית של הכוכב.
- מד מהירות אנכית (באנגלית: Variometer) - נקרא גם מד שיעור נסיקה והנמכה, הוא אחד ממחווני הטיסה בכלי טיס (מטוס או דאון) המשמש ליידע את הטיס על קצב הירידה או העלייה ברגל לדקה או במטר לשנייה או בקשר (1 מיל ימי לשעה).
קישורים חיצוניים
אתר האינטרנט הרשמי של מכון החלל הלאומי הדני (באנגלית)- אתר האינטרנט הרשמי של האוניברסיטה הטכנית של דנמרק (באנגלית)
