מהכיתה ועד לקצה הגלקסיה – ילדים בונים טלסקופים בישראל

עדן אוריון – eorion2@gmail.com

עטיפת הספר ״קופסה שחורה״
עטיפת הספר ״קופסה שחורה״

הכל התחיל לפני יותר משלושים שנה. קראתי את הספר ״קופסה שחורה״ של עמוס עוז.

הספר מתאר חליפת מכתבים בין זוג הורים פרודים אלכסנדר ואילנה. בתהום הפעורה בין שניהם נמצא בנם – בועז.

בועז מוצא מזור חלקי לנפשו התועה בין שני הוריו, בבניית טלסקופים. באחדים ממכתביו לאביו הוא מבקש ממנו שירכוש וישלח לו מארה״ב רכיבים לבנייתם, ובאחרים מספר מעט על הידע המעשי שהוא רוכש בתחום האופטיקה. זהו כמובן לא עיקר הספר ואם לדייק: בסך הכל מוקדש לנושא אולי עמוד-עמוד וחצי. אולם השורות האלה שכנעו אותי שהסופר עמוס עוז ז״ל, עשה בוודאי תחקיר כלשהו בנושא, וכי יש בישראל אנשים שבונים טלסקופים.

ביררתי בקרב עדת האסטרונומים החובבים בישראל (מספרם מצומצם למדי…) ושמה סופר לי על יוסי חורי, המייסד של צמד ״הפרברים״, שכמה שהוא מנגן ושר נפלא, הוא בונה טלסקופים נפלאים עוד יותר…

יוסי קיבל אותי באדיבות רבה בביתו ולמדתי ממנו הרבה על בנייה של טלסקופים. במקביל רכשתי מספר ספרים ו״בלעתי״ אותם בשקיקה.

מה שהיה חסר לי זו סדנה. מקום, מצויד בכלי עבודה, ושטח שבו אוכל להתחיל לממש את החלום.

בשלהי 2002, מצאתי אחת כזו. היתה זו סדנת הפיסול של החוג לאמנות באוניברסיטת חיפה בו למדתי.

שכנעתי את המרצה, הפסל (חתן פרס ישראל) יעקב דורצ׳ין כי אבנה פסל ממתכת, עץ וזכוכית ובסוף יהיה אפשר גם להציץ דרכו אל הכוכבים. להפתעתי הוא הסכים וככה יצאתי לדרך ובניתי את הטלסקופ הראשון.

בשנה שלאחר מכן, בניתי במסגרת הלימודים עוד שני טלסקופים נוספים ושלושתם הוצגו בפרויקט הסיום של הלימודים ולאחריו גם בגלריה תל-אביבית לאמנות.

ג׳והן דובסון
ג׳והן דובסון

בניית טלסקופים על ידי חובבים תפסה תאוצה באמצע המאה העשרים בעקבות פעילותו של ה״אבא״ של בוני הטלסקופים ג׳והן דובסון. דובסון, בעל תואר ד״ר בכימיה, חי חיי נזירות במנזר בודהיסטי בסן-פרנסיסקו, קליפורניה. הוא החל לפתח לעצמו תחביב של ליטוש מראות גדולות לטלסקופים בכוחות עצמו ותכנן טלסקופים בעלי מבנה ניוטוני (טלסקופים בהם יש מראה במקום עדשה ראשית) כך שכן הטלסקופ יאפשר צידוד והגבהה ידניים שבעזרתם ניתן יהיה לכוון את הטלסקופ בקלות ובפשטות לכל נקודה בכיפת השמים. שיטה זו גם הפכה את הבנייה למשימה ברת השגה לכל מי שחושק בכך.

דובסון היה חומק בלילות מהמנזר בו חי, ביחד עם אחד הטלסקופים שבנה והיה מתייצב באחת מקרנות הרחוב של סן-פרנסיסקו ומראה לעוברים והשבים את השמים. פעולתו זו משמשת השראה למרבית החובבים המקיימים תצפיות ציבוריות ברחבי העולם עד היום.

תצפית בכיכר ״רבין״ בתל-אביב
תצפית בכיכר ״רבין״ בתל-אביב

מייד בתום לימודי האמנות התחלתי לערוך תצפיות ציבוריות באמצעות הטלסקופים שבניתי, חלקן ביוזמתי וחלקן ביחד עם חובבי אסטרונומיה נוספים שהיו מגיעים לכיכר העיר ומאפשרים לבאים לראות את גרמי השמיים השונים. חלק מהצופים התלהב מעבר לצפייה בגרמי השמיים השונים, מעצם העובדה שהם צופים דרך טלסקופ שנבנה בעבודת יד. פה ושם התחילו להגיע שאלות, האם ניתן ללמד ילדים לבנות טלסקופים.

חקרתי בנושא והתברר לי שבארה״ב ישנם מועדונים רבים בהם מתקיימת פעילות של בניית טלסקופים בכלל, וליטוש מראות בפרט. יותר מכך, למדתי כי ליטוש מראות זו פעולה שדורשת זמן וסבלנות רבה, וביצוע הפעולה על ידי נערות ונערים מקנה להם כלים חשובים בהתנהגות (סבלנות, דיוק) מעבר לנסיון בתחום האופטיקה והבנייה.

בניית טלסקופים, מעבר לעבודת הכפיים, דורשת יישום של עקרונות בסיסיים בפיזיקה, גיאומטריה וחשבון הנלמדים בדרך כלל בבתי הספר.

מאידך, ישנה אמרה שמסתובבת בקרב כל בוני הטלסקופים בעולם שאומרת: It Ain't Rocket science, כלומר ״זה לא מדע טילים״ או במילים אחריות זו משימה שכמעט כל אחד יכול לעמוד בה.

התחלתי לחפש שותפים לעניין בישראל. נפגשתי עם מורות, מורים, מנהלות ומנהלי בתי-ספר, מפקחים, נשאתי הרצאות בכנסים. בכולם נשמעה נכונות רבה לתחום שמשלב יישום מעשי של חומר תיאורטי שנלמד בכיתות ביחד עם עבודה מעשית בתחום הנגרות ושילוב חומרים נוספים. Cross Curriculum במיטבו!

ברוב המקרים ההתלהבות דעכה כשהתחלנו לדבר על יישום ממשי של הדבר. בין אם הדבר היה כרוך בקושי בגיוס תקציבים, ובין אם חוסר רצון (לפעמים בתירוץ של ביטוח) לקחת אחריות על תלמידים שיעשו שימוש בכלי עבודה חשמליים. מסעות החיפוש הללו אחרי שותפים לדבר נמשכו למעלה מעשר שנים עד שפגשתי את אמיר הרפז.

אמיר, טייס קרב, מפקד טייסת בחיל האוויר, בנו של הטייס האגדי רמי הרפז ז״ל, שאחרי מילוי של שורה ארוכה של תפקידים בכירים בחיל האוויר החליט שמקומו במערכת החינוך, מונה לנהל את בית הספר האזורי במשגב. אמיר שבמקביל לניהול בית הספר לימד גם פיזיקה, פגש אותי באחת התצפיות הציבוריות שערכתי, וביחד החלטנו לממש את החלום שתלמידים יבנו טלסקופים.

בשיתוף עם הנהלת המועצה האזורית משגב, כונסה פגישה עם מנכ״ל קרן יק״א, ולאחר הסברים מפורטים, ניתן האור הירוק (ותרומה בהתאם) לצאת לדרך.

מבנה ״שכול פיס״ טיפוסי
מבנה ״שכול פיס״ טיפוסי

לניהול המיזם מטעם בית הספר, נבחר דני עובדיה, מורה מצטיין ובעל ותק רב בהוראת הפיזיקה. דני גייס את מורי המדעים בחטיבת הביניים, וכמנהל אשכול הפיס המקומי נרתם גם להקמה הפיזית של הסדנה.

מרבית מבני ״אשכול פיס״ בישראל זהים, וכוללים במבנה אחד אודיטוריום, אולמות לחוגים כגון מחול ומלאכה, כיתות ומעבדות וגם… מרפסת.

מכיוון שאנחנו בישראל מוגדרים כ״עם סוגר מרפסות״ הוחלט על סגירת המרפסת. השטח המקורה והסגור נחלק לשתי כיתות:

כיתה ללימוד חקלאות מודרנית וכיתה המכילה גם סדנה ללימודי אסטרונומיה – שמה יבנו הטלסקופים.

בשלב זה הכנתי רשימה מדוקדקת של ציוד נדרש לסדנה ובמקביל רשימה הכוללת את כל חומרי הגלם והרכיבים הדרושים לבנייה של ארבעה טלסקופים.

מכיוון שמספר שעות הלימוד שהתאפשר לי היה קטן ביותר – ארבעה מפגשים בני שתי שעות לימוד כל אחד, נדרש תכנון מדויק ומפורט מה עושים בכל שיעור ובכל שלב מחד, וכן הזמנת מרבית חומרי הבנייה לטלסקופ כך שיגיעו במידות הנכונות ונוכל לעמוד בסד הזמנים הקשוח מאידך.

תוכנית הלימודים נכתבה בצורה מפורטת ביותר. המשימה שנראית מורכבת מלכתחילה, חולקה לארבעה חלקים: כן הטלסקופ, צינור הטלסקופ, הרכבת החלקים האופטיים והרכבה סופית וכיול. לכל שיעור נבנתה מצגת שכללה 8-10 שלבים פשוטים מאוד, כגון ניסור בקו ישר, ניסור לאורך עקומה, שימוש במחוגה, שימוש במקדחה ומברגה. כל משימה ״פשוטה״ כזו כללה שרטוט של החלק הנבנה בטלסקופ , הכלים והרכיבים בהם נעשה שימוש בשלב המתואר וכן, נתונים מספריים של מידות. התלמידים יכלו לחזור למצגת בכל שלב בשעור ולבדוק מהי המשימה ומהן המידות על מנת שלא יטעו. ביצוע המשימות הפשוטות בהקפדה אפשר לתלמידים לסיים את המשימה המורכבת הזו.

הציוד הגיע, גם הרכיבים האופטיים שהוזמנו מארה״ב הגיעו ונדרשתי לסוג של ״רשיון יבואן״ כדי לשחררם מהמכס. לוחות הלבידים המשובחים שהזמנו הונחו גם הם בסדנה, הכל היה מוכן להגעתם של התלמידים.

היום הגדול הגיע. בשעת בוקר מוקדמת, נכנסו תלמידי שתי הקבוצות להרצאת מבוא. הם שמעו אודות הטלסקופ הניוטוני, ראו טלסקופים שונים שנוצרו לפי התכנון של ניוטון ולבסוף תוארה הסדנה ושלביה בפניהם.

תלמידת כיתה ז׳ מנסרת עם מסור ג׳יגסו
תלמידת כיתה ז׳ מנסרת עם מסור ג׳יגסו

בצהרי אותו יום נכנסו שוב, תלמידי הקבוצה הראשונה לסדנה. לאחר הקראת הוראות בטיחות וחלוקת משקפי מגן, התחלנו בעבודה. תלמידים אלה שרובם לא ניסרו לא במסור ידני ובוודאי לא במסור חשמלי, התחילו את העבודה ישר בניסור חלקי הטלסקופ ללא אימון מקדים. בהתחלה הם אחזו במסור ביחד אתי או ביחד עם המורה הנוסף. את הניסור הבא הם כבר עשו לבדם (עם השגחת מבוגר).

תלמידות כיתה ז׳ משרטטות מעגלים עם מחוגה
תלמידות כיתה ז׳ משרטטות מעגלים עם מחוגה

בהמשך פגשו התלמידים את המחוגה. לאחר דברי הסבר קצרים אודות השימוש במחוגה וההבדל בין רדיוס (מחוג) וקוטר, הם שרטטו את המעגלים על גבי לוחות העץ, והצליחו לנסר את מעגלי העץ!

אחר כך כשכל חלקי הבסיס היו בידם ולאחר ששייפו את קצוותיהם הגיע זמן ההדבקה שלהם לכדי בסיס הטלסקופ. לקראת תום זמן השעור כבר ניצבו להם שני כני טלסקופ גאים על שולחנות העבודה.

תלמידי כיתה ז׳ מחשבים את מרכז הריבוע
תלמידי כיתה ז׳ מחשבים את מרכז הריבוע

במפגש השני התחילו התלמידים לבנות את צינור הטלסקופ. במשימה זו נדרשו לראשונה בחייהם להשתמש במקדחת עמוד חשמלית לקידוח חורים (ניצבים למישור) ומשם בעזרת המסור לבצע ניסור מעגלים מורכב ועדין יותר מזה של המפגש הקודם. משימת ההדבקה דרשה דיוק רב (עד למילימטר) והתלמידים עשו שימוש בזווית ישרה ממתכת כדי לבדוק את הניצבות הנכונה של החלקים זה ביחס לאחר.

בתום המפגש השני, תיבות צינור הטלסקופ היו מוכנות, למעט פאה אחת שתבוצע במפגש האחרון לאחר הרכבת כל החלקים האופטיים.

כני הטלסקופ והצינורות
כני הטלסקופ והצינורות
הדבקת המראות למחזיק המראה
הדבקת המראות למחזיק המראה

המפגש השלישי מוקדש כולו לחיבור החלקים האופטיים של הטלסקופ.

בתחילת המפגש מרכיבים התלמידים את מחזיק המראה הראשית. המתקן מורכב מאחת הדיסקאות שנותרו מניסור צלעות הטלסקופ מהשעור הקודם, ומצלע אחורית ריבועית שהוכנה מראש. שתי הפלטות הללו מחוברות בינהן באמצעות ברגים וקפיצים שיאפשרו מאוחר יותר לכוון את זווית המראה בצורה מיטבית.

בהמשך נקדח באמצעות מקדח כוס את הפתח למתקן המיקוד (פוקוסר) במיקום שחושב בהתאם לכל הנתונים של המראה ומבנה הטלסקופ. לאחר הקידוח יחובר מתקן המיקוד באמצעות ברגים ואומים.

מעליו מורכב ה״עכביש״ צלב מתכת שבמרכזו מחוברת המראה המשנית, גם היא באמצעות ברגים שיאפשרו את כוונונה בזווית המדויקת.

בסיום המפגש המראה הראשית מודבקת באמצעות סיליקון אל מחזיק המראה הראשית.

 

 

 

 

 

 

 

 

מפגש רביעי ואחרון: חיבורים אחרונים וכיול.

הסיליקון שמצמיד את המראה הראשית לבסיס שלה התייבש לחלוטין והמראה מוצמדת היטב לבסיסה.

כעת ניתן למקם את מחזיק המראה הראשית למקומו בירכתי הצינור. המראות עדיין מכוסות בניילונים כדי למנוע מאבק להגיע אליהן.

 

 

 

בהמשך, יחוברו הגלגלים המשמשים למיסבי ההגבהה וגם הבורג המשמש את מיסב הצידוד יחבר את שלושת בסיסי הכן של הטלסקופ.

מחברים את מכסה צינור הטלסקופ , לא לפני שהסרנו את הכיסוי מן המראות ובדקנו שכל הברגים של מתקן המיקוד והמראה המשנית מחוברים היטב. חיבור המכסה נעשה בעזרת ברגי עץ, להבדיל מהדבקה, כך שבמקרה של תקלה ניתן יהיה להסיר ולהגיע לכל אחד מחלקי הטלסקופ הפנימיים.

זהו. הטלסקופ מוכן.

 

כעת יש לכייל אותו בעזרת מכשיר הנקרא ״קולימטור לייזר״ בעזרת מכשיר זה ובעזרת ברגי הכוונון שהכנו בבסיס המראה הראשית ואלה הקיימים במחזיק המראה המשנית, ניתן לדייק את כוון מהלך קרני האור על ״אותו הציר״ . התהליך אורך דקות ספורות והתלמידים עושים אותו בזוגות.

בתום התהליך, נלקחים הטלסקופים מחוץ לכיתה, מרכיבים עינית במתקן המיקוד, מאתרים צמרת עץ רחוקה (מאות מטרים רצוי קילומטרים), מכוונים אליה את הטלסקופ, ומתחילים לסובב את כפתור המיקוד עד לקבלת תמונה ברורה. זוהי הבדיקה המעשית כי הטלסקופ עובד כראוי.

הבחינה של הטלסקופ עם גרמי שמים נעשית כמובן בלילה כשיש ירח וכוכבים. אירוע זה מערך כאירוע משותף לשתי קבוצות התלמידים שהזמינו גם את הוריהם. לכבוד האירוע הורכבו גם כוונות על הטלסקופים על מנת שיקל על התלמידים לכוון את הטלסקופ לגרם שמים אותו רוצים לראות. בדרך כלל מתחילים עם הירח. חבל שאי אפשר להעביר בכתב את קולות (שלא לומר צעקות) התדהמה הבוקעים מגרונם של התלמידים וההורים שהם רואים את המכתשים, ההרים והגאיות שעל פני הירח, בעזרת מכשיר שבנו בעצמם.

הסדנה הזו לימדה אותי שכמעט אין דבר שלא ניתן ללמד וששיטת ההוראה הזו נותנת לתלמידים את הכלים להבין שגם אם הם נתקלים במשימה מורכבת ש״גדולה עליהם״, ניתן לפרק אותה למספר משימות פשוטות שביצוע של כל אחת מהן בצורה מוקפדת יאפשר את מימוש המשימה הראשונית שנראתה בתחילה כבלתי אפשרית.

מה הלאה?

כאמור בתחילת המאמר, החלום הבא שלי, הוא להביא לכך שתלמידים (ומבוגרים) ילטשו מראות לטלסקופים אסטרונומיים במו ידיהם. גם כאן המחשבה הראשונית שעולה למרבית האנשים היא, עזוב אותך, אי אפשר להתחרות במכונות הליטוש היפאניות והגרמניות (והסיניות). אז מסתבר שכן, ובכולם האסטרונומיה, מראות שלוטשו באופן ידני, נחשבות לטובות ובמקרים רבים טובות יותר ממראות שלוטשו במכונות.

מעבר לתוצאה שכאמור נחשבת לטובה מאוד, ליטוש מראות היא פעולה שמלמדת סבלנות, אורך רוח, דיוק והקפדה. אלה מיומנויות שחסרות לנו, ובעיקר לבני הנוער שהתרגל לסיפוק ולתוצאה מיידית.

בכוונתי להגיע למפגש בוני טלסקופים במדינת ורמונט, בארה״ב בקיץ, שם מתקיימת במסגרת המפגש סדנת ליטוש שכזו בה אוכל ללמוד את רזי המיומנות הזו. כולי תקווה שימצא החוזה (והמממן) לפעילות מעין זו לשנה הבאה.