מדען אורח פרופ' פיני גורפיל

מהי, לדעתך, פריצת הדרך המשמעותית או המסקרנת ביותר שנעשתה בתחום המחקר שלך בשנים האחרונות?

נקודת המפנה הדרמטית של חקר החלל בתקופה האחרונה, היא שיגור טלסקופ החלל האבל. ראשית, היתה זו טכנולוגיה חסרת תקדים שסללה את הדרך לטלסקופים לווייניים חשובים נוספים (כמו קפלר, למשל) וכללה מערכות המחזיקות מעמד שנים רבות, פיתוחים אופטיים פורצי דרך וחידושים בתחום עיבוד האותות. אבל מעבר לכל זאת, האבל אפשר לנו להתבונן לראשונה לעומק החלל ובחדות שהאטמוספירה של כדור הארץ לא מאפשרת.

ההצעה להתבונן בחלל באמצעות טלסקופ מחוץ לכדור הארץ עלתה באמצע שנות הארבעים וכשזה קרה בשנת 1990, נפתחו אופקים חדשים לאסטרונומיה. האבל פתח אשנב למרכזיהן של גלקסיות, הביא לעדויות לקיומם של כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו, ואפשר להעריך את קצב התפשטות היקום וכך גם להעריך את גילו. ולצד התגליות שהובילו לפתרון תעלומות שונות, המהפכה המדעית שנזקפת לזכות טלסקופ האבל היא גם התעלומות החדשות שעלו מהשימוש בו, בראשן עובדת האצת התפשטות היקום,

מה המחקר שמעסיק אותך בתקופה זו?

ביוני 2010 שוגרו זוג לווייני PRISMA לחלל ובפעם הראשונה בהיסטוריה הדגימו טיסת מבנה מתואמת בחלל, תוך שיתוף פעולה אוטונומי ביניהן (כלומר, ללא סיוע והכוונה מהקרקע). משימה זו היא פריצת דרך בפני עצמה בהיסטוריה של משימות החלל, כי היא מסמנת את עתיד טכנולוגיית הלוויינים: במקום לוויין אחד גדול, כבד ויקר, מערכת של לוויינים שתתפקד כגוף אחד. ברעיון של מערכת מבוזרת של לוויינים טמון פוטנציאל עצום. קבוצת לוויינים מאפשרת לצלם בתלת מימד וברזולוציה גבוהה ובנוסף, היא גם חסכונית יותר, הן בשיגור חלקיה (אפשר לשגר חלקים בנפרד), הן בצריכת הדלק הנמוכה שלה בחלל, והן בתחזוקתה (השרידות של המכלול גבוהה משום שתקלה אחת לא מפילה את כל המערכת). אחד המחקרים שמעסיקים אותי בתקופה זו לוקח את הרעיון שיושם בלווייני הפריזמה צעד אחד קדימה: במקום לוויינים, אנחנו בונים ננו-לווינים (פחות מעשרה קילוגרם האחד), ובמקום זוג לוויינים, להק של שלושה.

הפרויקט, שישוגר לחלל ב- 2016, אמור לא רק להדגים טיסה מבנית ואוטונומית של שלושה לוויינים, אלא גם ליישם טכנולוגיה נוספת: גאו-לוקציה, כלומר היכולת לאתר מיקום מדויק על כדור הארץ לפי הפרש זמני הגעה של אותות רדיו מאותו מקום. כדי לאתר מישהו בטכנולוגיית GPS על אותו מישהו להיות עם משדר ומקלט מתאים. טכנולוגיית הגאו-לוקציה מאפשרת, למשל, לזהות גופים בלתי קואופרטיביים, או לאתר משלחת אבודה בים עם קליטת GPS לא טובה ועוד.

כיצד אתה רואה את העתיד של תחום המחקר שלך?

מגמה אחת בולטת, אותה הזכרתי קודם, היא מזעור, ביזור וחלוקת התפקידים המסורתיים של הלוויינים בין מספר מערכות העובדות בשיתוף פעולה. פריצת הדרך כאן היא לא רק טכנולוגית אלא גם קונספטואלית, בדומה למעבר מהמחשב הביתי הכבד והמוגבל, לרשת האינטרנט ועבודה ישירה בענן. דמיין שבמקום לוויינים בודדים המבצעים משימות ספציפיות, אבק חכם של ננו-לוויינים חג סביב כדור הארץ, רשת עצומה שכל הפרטים בה מדברים זה עם זה ומסוגלים לעבוד בשיתוף פעולה. חברות שונות עשויות לספק שירותי תחזוקה וכל אחד כמעט יוכל לשגר לחלל ננו-לוויין משלו (אולי אפילו באמצעות מטוס, בעתיד הלא רחוק) ולהתחבר לרשת.
כיום רוב הכסף לא מושקע בניסויים המדעיים או במטענים המועילים עצמם, אלא על התשתית שמקיימת אותם – שיגור של מערכות גדולות, הדלק שלהן, התחזוקה וכו' – כלומר, השקעה של מיליוני דולרים שרוב המוסדות (ביניהם האקדמיה שאני נמצא בה) לא יכולים להרשות לעצמם. קונספט של ענן ננו-לוויינים יהפוך את החלל נגיש לכל ויעורר מהפכה אמיתית בחקר החלל. זהו קונספט שמחלחל גם בתחומים שלא קשורים לחקר החלל תוך ניצול היתרונות הרבים במערכות מבוזרות. פרויקט מעניין אחר שאני עובד עליו בתקופה זו, לדוגמה, הוא פיתוח אלגוריתמים לנחילי רובוטים שיפעלו באופן מתואם כחלק מרשת.

מגמה עתידית נוספת טמונה במערכות ההנעה של חלליות ולוויינים. במקום מערכות המבוססות על דלק, אנחנו הולכים לכיוון של הנעה חשמלית המבוססת על פלסמה: האצה חשמלית של פלזמה הכוללת יונים הנעים במהירות גבוהה ופליטתם דוחפת את החללית קדימה. המגמה הזו נובעת, בין השאר, מתוך ההבנה שאם נרצה להגיע רחוק יותר, עלינו לאמץ שיטת הנעה ארוכת טווח. כשאתה תלוי בטנק דלק, אז המשימה נגמרת מהר יחסית. השימוש בפלזמה מסתמן כעתיד של הנדסת חלל; הוא אינו משיג בהכרח דחף האצה גבוה יותר, אך כיוון שהוא יעיל מאוד הוא יניע גופים בחלל למרחקים גדולים יותר.

מהו ההסבר האלגנטי, העמוק או היפה ביותר בעיניך לתופעה כלשהי?

אי שם במרחק של 3 מיליארד קילומטר מכאן, כאשר גשושית (חללית קטנה בלתי מאוישת) פיוניר 10 היתה בדרכה החוצה ממערכת השמש, מדענים בנאס"א גילו להפתעתם כי האצת הגשושית לא תאמה את חישוביהם. לאחר שנשללה אופציית הטעות בחישוב, כולם היו אובדי עצות כי זה היה גילוי משונה מאוד שלכאורה קרא תיגר על תורת היחסות הכללית. שום מודל מוכר לא הצליח להסביר את האנומליה הזו וכך, תיאוריות שונות ומשונות החלו לצוץ (חלקן על גבול המיסטיות), שניסו מה בדיוק קורה שם, באזור הדמדומים שבגבול החיצוני של מערכת השמש. האם מופעלים על הגשושית כוחות אלקטרומגנטיים לא צפויים, האם התפשטות הזמן-מרחק מעצימה את הפוטנציאל הגרוויטציוני ביקום? 30 שנה הסוגיה הזו העסיקה את הקהילה המדעית ובשנים האחרונות התגלה, שככל הנראה, הסיבה לאנומליה היא פשוטה למדי: קרינת חום שנפלטת באופן לא איזוטרופי (כלומר, לא באופן שווה לכל הכיוונים) מהגשושית היא שמשפיעה על תאוצתה. הסיבה לכך קשורה לחיכוך בחלקיקים שמגיעים מהשמש ופעילותם ערה יותר באזור הגבול החיצוני של מערכת השמש. ההסבר הזה אינו עמוק במיוחד, אבל הוא מדגים עיקרון יפה בעיני: שלפעמים, גם בתופעות הכי ביזריות (ואולי במיוחד בהן), כדאי לחפש את ההסברים הפשוטים ביותר.

לגבי מה אתה אופטימי?

אני אופטימי לגבי היכולת של מדענים לענות בשלילה, בעשור הקרוב, על השאלה האם אנחנו לבד ביקום. כשאני אומר "אנחנו" אני מתכוון למכונות ביולוגיות באשר הן; צמחים, חיידקים ובעלי חיים. הסיבה לאופטימיות הזו היא שתי מגמות משמעותיות: האחת היא התפתחויות בתחום האסטרוביולוגיה והשניה היא התפתחות טכנולוגית ביכולתנו לצפות בחלל.
תחום האסטרוביולוגיה בוחן, בין השאר, את גבולות ההגדרה של מהו גוף חי, שואל באילו תנאים עשויים להתפתח חיים, וחוקר דרכים שונות שיסייעו לנו להבחין בהם על פלנטות אחרות. זהו תחום צעיר יחסית ויש לו עוד לא מעט פערים להשלים, אך חוקרים הגיעו כבר ללא מעט תובנות מעוררות השראה.

התפתחות הטלסקופים היא הצד השני של המטבע. בעשור האחרון מבטנו מופנה אל הפלנטות שמחוץ למערכת השמש. נכון להיום, אנחנו מודעים ל- 940 פלנטות וזהו מספר שעולה כמעט מדי יום. אבל עצם גילוי הפלנטות הוא לא הסיבה העיקרית לאופטימיות שלי, אלא היכולת להתבונן בהן ממש. עד היום, אף על פי שאנחנו יודעים לזהות פלנטות רחוקות, להעריך את המסה שלהן ולחשב את מרחקן מהשמש הסמוכה, טרם הצלחנו לצלם אותן. ברגע שנוכל לעשות זאת, ואני מעריך שזה יקרה בעוד זמן לא רב, נוכל לקבוע את ההרכב הכימי של האטמוספירה שלהן וכך לקבוע אם יש שכבת אוזון. נוכל לדעת אילו סוגי עננים מרחפים בשמים ומתוך כך, להבין האם יש מים בפלנטה. לפי פריסת הצבעים שתתקבל בתמונה, נדע אם קיימת צמחיה ואפילו אם קיימות מולקולות אורגניות.