לא רק לגיקים: בכיר בנאס"א מנסה למשוך צעירים לתחום החלל

3 מיליארד דולר ו-15 שנות עבודה של המוכשרים שבאנשי נאס"א, רשות החלל האמריקאית נדרשו לבנייה ולשיגור של הטלסקופ האבל (Hubble). ואז, רגע אחרי השיגור, היה נראה שכל אלה ירדו לטמיון. התברר שהמערכת האופטית של הטלסקופ אינה מכוונת כמו שצריך והתמונות שמגיעות מטושטשות. האירוע הזה גרם מבוכה רבה ותחושת תסכול למהנדסי נאס"א. אנשים חלו, התמכרו לאלכוהול ואולצו לעבור ועדות חקירה משפילות.

מה באמת קרה שם שגרם לתקלה? לדברי ד"ר דונלד ג'יימס, משנה למנכ"ל נאס"א והאחראי על תחום החינוך ברשות החלל, אחד הכשלים היה פשוט: צוות אחד של מהנדסים ערך מדידות בשיטה המטרית וצוות אחר קרא את המדידות באינצ'ים, בשיטה האמריקאית. "זה רק מוכיח לנו עד כמה מתמטיקה חשובה", אומר ג'יימס. "רוב משימות החלל יוצאות לפועל רק בזכות דיוק מושלם במאות אלפי חישובים מתמטיים. זה נס! אבל כשטועים בחישוב - אוי ואבוי".

"אפקט אפולו"

מאז התקרית הפכה פאשלת האבל למנוף חינוכי, אחד מבין מגוון גדול של תכנים שמציעה נאס"א למורים ללימוד חווייתי שמקרב תלמידים למקצועות המתמטיקה והמדעים. מדוע משקיעה נאס"א בחינוך? ג'יימס מודה שחינוך הוא אמצעי של רשות החלל לוודא שימשיכו לזרום תקציבים לתוכנית החלל. אבל זו לא הסיבה היחידה.

"מתברר שחלל הוא אחד התחומים המלהיבים ומעוררים השראה בקרב צעירים ויש לנו אחריות לנצל את הכלי הזה כדי למשוך תלמידים ללימודי מדעים", אומר ג'יימס בשיחה עם "גלובס". "ככל שיותר צעירים מוכשרים עוסקים במדעים מתקדמים, כך עולה החוסן התחרותי והכלכלי של מדינה".

לתובנה הזאת הגיעו בנאס"א לאחר שיגור החללית אפולו והנחיתה על הירח. מיד לאחר מכן חלה עלייה דרמטית בנרשמים ללימודי מדעים בארה"ב, תופעה שכונתה "אפקט אפולו". אנשי החלל הבינו את הכוח החינוכי שלהם והיום נאס"א מעורבות בכמה פרויקטים שמטרתם לקרב את הציבור לחקר החלל. השאלה כיצד עושים זאת עמדה במרכז פאנל שהתקיים ביום חמישי האחרון בטכניון, בהובלת ג'יימס.

"דמיון הוא מילת המפתח כאן", אמר כריסטופר וולש פרופסור להנדסת אווירונאוטיקה וחלל באוניברסיטת החלל הבינלאומית בשטרסבורג, צרפת ומנהל תכניות הלימודים לתואר מאסטר באוניברסיטה. . "כמו רוב הנוכחים, גם אני נמשכתי לחקר החלל מתוך המדע הבידיוני הקלאסי: אסימוב, היינליין, ארתור סי קלארק. ברגע שהילדים ידמיינו, הם יראו במדע דבר מעניין. באשר למבוגרים, אנחנו צריכים להנחות אותם להשתמש בדמיון כדי לגשר על הפער בין מה שאנחנו מבקשים מהם לתקצב היום לבין המטרות שיום אחד נגיע אליהן, כמו למשל לבנות מושבה אנושית על המאדים".

"הפעם הראשונה ששמעתי על טלפון חכם הייתה בספר של ארתור סי קלארק", מוסיף ג'יימס. "הוא לא קרא לזה אייפון, אבל הוא חזה אותו בדמיון, וכשחוזים משהו בדמיון, אפשר להגיע אליו".

פרופ' חיים רוסו, יו"ר אינקוביט של אלביט מערכות, יו"ר ועדת החינוך בהתאחדות התעשיינים וסגן נשיא בכיר למצוינות טכנולוגית והנדסית באלביט מערכות, הוריד את הדיון מעט לאדמה. "בסקר שנערך בקרב 2,000 ילדים ב-50 מדינות, הם נשאלו 'עד כמה מדעים הם חשובים?' ו'האם אתה רוצה להיות מדען?' 80% מהילדים בכל המדינות חשבו שמדע הוא חשוב.

במדינות המתפתחות, 80% גם רוצים להיות מדענים, בנים ובנות כאחד. ובמדינות המפותחות? רק 40%, ובנות פחות מבנים. כלומר, ילדים מבינים שזה חשוב אבל פשוט לא מתחשק להם. מבחינה רגשית הם לא נמשכים לזה", הוא אמר. "אז מה הפתרון? לפעול דרך אותם תחומים במדע שאליהם הם כן נמשכים". בתחומי הפיזיקה וההנדסה זוהו שני תחומים כאלה - חלל ורובוטיקה.

אחד הפרויקטים שמובילה נאס"א בתחום החינוך הוא תוכנית הכשרה למורים שמתקיימת בקמפוס נאס"א, וייתכן שבקרוב היא תיפתח גם למורים ישראלים. "ידוע שההישגים של תלמידים נמצאים במתאם גבוה עם איכות המורים", מסביר ג'יימס בשיחה עם "גלובס" את הרעיון שמאחורי התוכנית. "אחד המאפיינים של מורה איכותי הוא מורה שמתלהב מתחום עיסוקו. כאן בארה"ב, ולהבנתי גם אצלכם, למורים רבים אין בכלל תואר בתחומים המדעיים שהם מלמדים. הם מעבירים את תוכנית הלימודים באופן סביר, אך הם חסרי ידע מעמיק ותאווה למקצוע. הכשרה בנאס"א נותנת להם עומק והקשר בתחום מסוים בין תחומי המדעים.

"מבחינת התלמידים, אם הם יודעים שהמורה שלהם ביקר בנאס"א, אולי שהה במתקן חוסר כבידה, אולי טס באחד המטוסים מגביהי הטוס שלנו, חוויה שמעטים עוברים - זה עשוי לתת לו תחושה שהמורה שלו גיבור. יש לנו דוגמאות לכך שתלמידים שחשבו שחלל הוא לא כל כך 'קול' שינו את דעתם כשהם שמעו על החוויות של המורה שלהם ישירות מפיו".

- איך ההכשרה מיתרגמת למערך שיעור?

"אנחנו לא מציעים מערך שיעור, אלא את הסיפור ואת המידע שהמורה צריך לתרגם למערכי שיעור כפי שמשרדי החינוך השונים קבעו אותם. למשל, אנחנו מספקים למורים סרט של נחיתת הרובר על המאדים ומסבירים בדיוק איך עשו את זה: למשל באיזו מהירות יורים את הטיל ומה קורה כשהדלק נשרף והמאסה של החללית יורדת וכל החישובים צריכים להשתנות; איך נוחתים על מאדים בלי להתרסק. תלמידים נותרים פעורי פה כשהם מבינים כמה משתנים היה צריך להביא בחשבון. אני לא אומר למורה מה מכל זה רלוונטי לשיעור שלו, אבל הוא יודע".

פוטנציאל לא ממומש

הפאנל שהוביל ג'יימס בטכניון נפתח בהתנצלות חוזרת ונשנית על כך שאין בו ולו אישה אחת. "עשיתי טעות", אמר ג'יימס, "הרי זה אחד הדברים שאנחנו מרבים לדבר עליהם. אנחנו מאוד רוצים שנשים צעירות יהיו חלק מאתגר החלל, ואחת הדרכים לעזור בכך היא לתת להן מודלים נשיים לחיקוי, והנה הייתה לי הזדמנות לעשות זאת וטעיתי".

מתברר שבקרב ילדים, העבודה עוד רבה בכל הנוגע לביטול הסטיגמות. לדברי ג'יימס, כאשר שואלים ילדים מיהו מדען, "הם תמיד יבחרו באיש הלבן עם השיער הלבן". ורוסו סיפר שכאשר שאל ילד בן 10 מי מתאים לאמנות ומי לטכנולוגיה, הוא ענה שהבנות לאמנות והבנים לטכנולוגיה. "אבל בכיתה של אותו ילד הבנות טובות משמעותית מהבנים בטכנולוגיה! אז מהיכן נובעת התפיסה המוזרה הזו?" שאל. "דווקא היום נשים מנהיגות את העולם החופשי - בבריטניה, בגרמניה ובקרוב גם בארה"ב. אבל בהנדסה לא רואים אותן. אני מאמין שאם נביא יותר בנות למדעים, יותר מהן גם יגיעו לצמרת".

פרופסור פיני גורפיל ראש מכון אשר לחקר החלל בטכניון מציע קצת אופטימיות. "פעם היו לנו 3% נשים בחוג להנדסת אווירונאוטיקה וחלל, והיום יש 25%. זה עדיין לא 50%, כך שיש פוטנציאל לא ממומש. האנושות לא ממצה את היכולות שלה וזה פוגע בכלכלות שלנו וגם ביכולות ההישרדות שלנו כמין אנושי".

בשיחה עם "גלובס", מוסיף ג'יימס שלא רק היעדרותן של נשים היא בעיה. מלבד נשים, קיים לדבריו תת-ייצוג של אזורים גיאוגראפיים שונים בארה"ב, למשל אלסקה, ושל מיעוטים אתניים, וגם של סקטורים מוחלשים אחרים, למשל טרנסג'נדרים. אבל יש גם קבוצות אוכלוסייה גדולות שאינן מוחלשות, אבל לא חשות קשר לתחום החלל. ג'יימס התלבט בפאנל בקול רם בשאלה אם מדענים אימצו את החלוקה בין מדע ל"לא מדע" כדי לחוש עליונות על אחרים. "דיברתי עם אחת הנשים הצעירות מצוות ההקמה של הכנס הזה ושאלתי אותה אם הנושא מעניין אותה. היא אמרה 'לא, אני בכלל סטודנטית לפסיכולוגיה'. אמרתי לה, 'אבל פסיכולוגיה היא קריטית לחקר החלל. לבחירת האסטרונאוטים, לאופן שבו מונעים מהצוות על תחנת החלל לריב או להשתגע'. אז למה האישה הזאת חושבת שזה לא 'שלה'? אולי הרסנו לעצמנו בכך שהתמקדנו בתחום צר מדי".

דוברים אחרים עמדו על כך שהשאיפה היא עדיין לקדם דווקא את תחום המדעים. "אנחנו לא רוצים לדלל מדי את המסר", אומר רוסו. אבל ג'יימס מתעקש: "איך סטיב ג'ובס החליט שהוא רוצה לעסוק במחשבים? אנחנו לוקחים קרדיט על כך, כי הוא ראה מחשב בסיור שערך בגיל צעיר בנאס"א. אבל איך הוא תכנן את אחד הפונטים המיוחדים של אפל? כי הוא לקח גם קורס קליגרפיה".

אחד היושבים בקהל העלה שאלה: האם אנחנו בכלל רוצים לחבר את כל הציבור לעולם החלל ובכך להוציא ממנו את הקסם שיש בו בעיני הגיקים. ג'יימס חד-משמעי: "אני בעד נרמול החלל. בעד טיסות פרטיות לחלל. בעד המאמצים של אילון מאסק, אם כי אני לא בטוח שהוא כבר 'שם'. בעיניי, תעשיית חלל פרטית היא לא על חשבון נאס"א, אלא היא מפנה אותנו להשקיע במקומות אחרים ולהגיע רחוק יותר".

כך מקרבת נאס"א את הציבור לחקר החלל: כמה מתוכניות החינוך

פיסת היסטוריה בבית הספר

כל בית ספר יכול לכתוב לנאס"א ולבקש אריח חסין-חום אמיתי - חלק מחללית ששוגרה לחלל. בכל חללית יש בממוצע 21 אלף אריחים חסיני אש שאמורים להיכנס לאטמוספירה ולהסיט את החום מהם באופן אפקטיבי. על פי נאס"א, האריחים הללו הם רכיב מכריע בהצלחה התחרותית של תוכנית החלל האמריקאית.

תחרות סרטים

נאס"א פתחה את ארכיון סרטי הווידיאו והתמונות שלה לקולנוענים מקצועיים וחובבים במסגרת תחרות סרטים קצרים בשם CineSpace, שמתקיימת בשיתוף The Houston Cinema Arts Society. התחרות פתוחה לסרטים בכל הז'אנרים - דוקומנטרי, עלילתי, קומי, אנימציה או ניסיוני, ש-10% מהחומרים בהם הם מנאס"א. א. מועד ההגשה האחרון בתחרות של 2016 כבר עבר, אולם סביר להניח שבהמשך ייערכו תחרויות נוספות.

הערכת נזקי אל ניניו

אחד הפרויקטים של נאס"א הוא למפות את מצב ההתחממות הגלובלית ותופעות אקלימיות נוספות. במסגרת הפרויקט מוזמנים תלמידים להשתתף באיסוף המידע על השפעות סופות אל ניניו על אזור מגוריהם: הם מודדים את חום האוויר, חום האדמה והלחות שלה ועוד. עד היום התקבלו יותר מ-450 אלף מדידות מ-150 אלף בתי ספר. המדידות מושוות עם המדידה המתקבלת מצילומי לוויין כדי לכייל את הלוויינים

מיפוי אסטרואידים

רכב החלל Dawn אסף עשרות אלפי תמונות של האסטרואיד ווסטה ולצוות העוסק בכך בנאס"א אין די זמן לבחון אותן ולנתחן. תלמידי כל הכיתות וגם מבוגרים מוזמנים להירשם ולבחון את התמונות כדי להצביע עבור האסטרונאוטים על אזורים שנראים מעניינים ועשויים להכיל מידע מועיל

המשימה של תלמידים ישראלים: שיגור 70 לוויינים זעירים, בעלות זעירה

דונלד ג'יימס אמנם מקדם תוכניות המערבות תלמידים בפרויקטים חלליים, אבל גם הוא לא ציפה למה שראה בכיתת המדעים של בתי הספר הטכנולוגיים בהרצליה. צוות התלמידים של בתי הספר, יחד עם קבוצה של מורים ומנטורים, הצליח לבנות ולשגר לוויין זעיר בעלות אפסית - לוויין "דוכיפת 1". מדובר בלוויין הזעיר הראשון ששוגר באירופה, על פי כל התקנים הנדרשים מלוויין שטס לחלל. מאז ניסתה קבוצה של תלמידים בווירג'יניה לשגר לוויין דומה, אך התברר שזה לא פשוט כל כך. הלוויין ההרצליאני נותר לוויין התלמידים הפעיל היחיד.

כיום הפרויקט הורחב והוא מערב גם גורמים בפריפריה. מרכזים טכניים הוקמו בבתי הספר בעופרה, באופקים, ובבית ספר למדעים של הפזורה הבדווית. כעת תלמידים מצטיינים מכל המגזרים עובדים על לוויין זעיר נוסף, דוכיפת 2 שמו, המתוקצב על ידי סוכנות החלל במשרד המדע ועל ידי האיחוד האירופי.

מי שמוביל את הפרויקט הוא פרופ' חיים אשד, שהיה ראש תוכנית החלל הישראלית מיום הקמתה ועד לפני חמש שנים (בין השאר הוא אחראי לשיגור לוויין התקשורת הישראלי הראשון לחלל, במשאבים דלים ובזמן קצר להדהים, ואחר כך על לוויינים נוספים), וד"ר מאיר אריאל, היום מנהל מרכז המדעים של הרצליה, אחרי שפרש לפנסיה מוקדמת מתעשיית ההיי-טק.

"כאשר תלמיד תיכון יודע שזה האלגוריתם שלו שטס בשמים ופועל על הלוויין, הוא מרגיש מלך העולם. אין דבר שהוא אינו יכול לעשות", אומר אשד, ואריאל מוסיף: "כיף לראות את הילדים מכל המגזרים מתקשרים זה עם זה. כשיש משימה משותפת, לא אכפת להם שזו בדווית וזה ילד דתי".

ההצלחה האדירה פתחה את התיאבון של מובילי הפרויקט והיום יש להם חלום טכנולוגי חדש: לשגר להק של לוויינים. לא פחות מ-70 לוויינים לכבוד 70 שנות עצמאות מדינת ישראל (אם כי את החלק הזה משמיטים כאשר מגייסים לפרויקט סטודנטים מהמגזר הערבי).

"הלוויינים הם פורצי דרך טכנולוגית בשני מובנים", אומר אריאל. "האחד הוא שכולם מתקשרים ביניהם. השני הוא שניתן לתכנת אותם מן האדמה. כך ניתן לשגר אותם מהר יחסית ובעלות נמוכה יחסית, מאחר שניתן לצייד אותם מראש רק בחלק מהטכנולוגיה שהם צריכים".

הלוויינים מיועדים לפרויקטים אקולוגיים, ליצירת רשת תקשורת בעת חירום, כאשר הרשתות הרגילות קורסות, ועוד.

"גילינו שהתלמידים מאוד מוצלחים בפתרון בעיות הנדסה מורכבות כאשר מפרקים את הפרויקט לחתיכות קטנות", אומר אריאל. "הם פחות טובים בראיית ההקשר, פשוט כי אין להם ניסיון ופרספקטיבה וכל הרקע המקצועי. אבל ההתמודדות שלהם עם הבעיות הספציפיות מעוררת התפעלות. אין להם פחד מכישלון, והם בסופו של דבר בונים בסטנדרט הכי גבוה".

עלות הפרויקט מוערכת על ידי אשד ואריאל ב-25 מיליון דולר - חצי ממחירו של לוויין תקשורת רגיל. לוויין זעיר מהמדף עולה היום 3-4 מיליון דולר. "הפרויקט הזה זה כלום כסף", אומר אשד. "וכבר גייסנו מספיק כדי להתחיל. זה יקרה ב-1 בספטמבר הקרוב". לדבריו, התקווה היא שפרויקט כזה יאתחל את בישראל את סקטור החלל האזרחי.

לדברי אריאל, כשילד רוצה להצליח בעולם האמיתי, "הוא מיוזמתו ילך וילמד את מה שצריך. גם מתמטיקה, פיזיקה, אנגלית. באחד מבתי הספר שהחלו להשתתף בפרויקט, עלה מספר הלומדים 5 יחידות מתמטיקה מ-8 תלמידים ל-38. זו לא הייתה דרישה מקדימה לכניסה לפרויקט, אלא התלמידים הרגישו לפתע שהם יכולים, ושזה כדאי". המשתתפים בפרויקט לומדים גם יכולות נלוות, כמו יחסי ציבור, פיתוח עסקי וגיוס כספים.

לאחר ההצלחה של הפרויקט, גם משרד החינוך לקח אחריות עליו. "הם חתמו איתנו על הסכם יום לפני השיגור", אומר אריאל. "זה רק מראה שהפעילות צריכה להתחיל מלמטה, והמערכות הממשלתיות כבר יצטרפו".