کد خبر: 185324

فناوری فضایی در مسیر توسعه

۱۴ بهمن ماه روز ملی فناوری فضایی سالگرد موفقیت آمیز ماهواره امید در سال ۱۳۸۷ است که پرتاب این ماهواره، سبب شد ایران در جمع کشورهای دارای توانایی پرتاب ماهواره قرارگیرد. پس از آن هرسال در این روز دستاوردهای مهم فضایی کشور رونمایی و عرضه می شود.
به گزارش خبرنگار اتاق خبر 24

برنامه فضایی جمهوری اسلامی ایران و تلاش کشورمان برای دستیابی و بهره‌برداری از فضا موضوعی است که از سال‌های میانی دهه هفتاد و با ساخت ماهواره مصباح با همکاری ایتالیا و همچنین ماهواره سینا با همکاری روسیه آغاز شد. هرچند این دو تجربه به دلایل مختلف برای ایران ناموفق به حساب می‌آید، اما نقطه آغازی برای بومی‌سازی چرخه این دانش و صنعت مهم و راهبردی به شمار می‌آیند چراکه در بهمن‌ماه ۱۳۸۷ جمهوری اسلامی ایران توانست با ماهواره‌بر بومی خود (سفیر امید) ماهواره بومی (امید) را در مدار لئو قرار دهد و به این ترتیب به تمامی ارکان چرخه فناوری فضایی دست پیدا کند.

برنامه فضایی جمهوری اسلامی از سال 1387 وارد فاز جدیدی شد. پیش از آن همکاری‌هایی در جهت انتقال دانش و فناوری ساخت و به‌کارگیری ماهواره‌ها با کشورهای خارجی در جریان بود. در ادامه آن مسیر ماهواره بومی امید در داخل کشور طراحی و ساخته شده و برای ادامه کار نیز در چند مرکز علمی و پژوهشی طراحی و ساخت ماهواره‌های مختلفی در دستور کار قرار گرفت.

هر یک از ماهواره‌های ایرانی با هدف آزمایش فناوری خاصی در نظر گرفته شده بود. ماهواره‌های فجر و طلوع در صنایع الکترونیک ایران در وزارت دفاع، ماهواره‌های رصد در دانشگاه مالک اشتر، نوید و ظفر در دانشگاه علم و صنعت، آت ست در دانشگاه امیرکبیر و شریف ست در دانشگاه صنعتی شریف مهمترین موارد در دهه اول بعد از پرتاب ماهواره امید بودند.

از سوی دیگر علاوه بر توانمندی طراحی و ساخت ماهواره که طی سال‌های اخیر در مراکز دانشگاهی مرتبط با سازمان فضایی دنبال شده است، متولی پرتاب ماهواره‌ها در کشور نیز سازمان صنایع هوافضای وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح مشخص شده که از جمله اقدامات مهم این سازمان را می‌توان توسعه ماهواره‌بر سیمرغ به منظور قرار دادن ماهواره در مدارهای بالاتر (تا ۵۰۰ کیلومتر) و همچنین توسعه اولین پایگاه پرتاب‌های فضایی ایران با نام پایگاه فضایی امام خمینی(ره) برشمرد.

اما اخیرا از سوی سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع و پس از آن رئیس سازمان فضایی کشور گزاره‌هایی مطرح شده است که حکایت از خیز بلند کشورمان برای دستیابی به مدارهای بالاتر زمین و به طور مشخص مدار زمین ثابت (ژئو) دارد.

روز ملي فناوري فضايي

 

مدارهای زمین چیست؟

مدارهای زمین به سه دسته کلی مدار پایینی زمین یا لئو (LEO: Low Earth Orbit)، مدار میانی یا مئو (MEO: Medium Earth Orbit) و مدار زمین آهنگ یا ژئو (Geosynchronous Orbit) تقسیم می‌شوند. البته مداری نیز تحت عنوان مدار بیضوی بالا با نام هئو ( HEO: Highly Elliptical Orbit ) نیز وجود دارد که ارتفاع نقطه اوج آنها بسیار بالا است و ویژگی آنها این است که ماهواره در این مدار مدت زمان طولانی را در آسمان منطقه مورد نظر طی می‌کند.

ماهواره های مدار لئو در فاصله نسبتاً کمی از سطح زمین قرار دارند و بیشترین ارتفاع این نوع ماهواره‌ها از سطح زمین بین۲۰۰ تا ۲۰۰۰ کیلومتر از سطح زمین است و زمان یک دور چرخش ماهواره‌هایی که در این مدار قرار دارند به دور زمین حدود ۹۰ دقیقه است. در این مدار معمولا ماهواره‌های سنجشی، هواشناسی و برخی ماهواره‌های جاسوسی قرار دارند.

مدار میانی یا مئو نیز فاصله میان مدار لئو (۲۰۰۰ کیلومتر) و مدار ژئو(۳۶۰۰۰ کیلومتر) از سطح زمین را پوشش می‌دهد که اغلب ماهواره‌های سامانه‌های موقعیت‌یاب در جهان در این مدار قرار دارند.

روز ملي فناوري فضايي

اما مهمترین مدار که دستیابی به آن نیازمند دانش و توان فنی کشورهای صاحب چرخه فضایی است، مدار ژئو یا مدار زمین آهنگ یا ژئوسنکرون است. این مدار در فاصله ۳۶ هزار کیلومتری از سطح زمین و زاویه صفر درجه نسبت به خط استوا قرار دارد که اگر جسمی مانند ماهواره در این مدار قرار بگیرد، سرعت چرخش آن به دور زمین با سرعت چرخش زمین برابر خواهد بود، یعنی ماهواره نیز سرعتی معادل سرعت زمین خواهد داشت و هر دور مداری آن معادل ۲۴ ساعت خواهد بود. از جمله مزیت‌های قرار گرفتن ماهواره در این مدار این است که ماهواره همواره در یک نقطه مشخص در آسمان قرار دارد و برای دریافت سیگنال از ماهواره نیازی به ایستگاه‌های گیرنده سیار وجود نخواهد داشت.

در حال حاضر کشورهای روسیه، آمریکا، اروپا، چین، ژاپن، هند، ایران، کره شمالی، کره جنوبی و رژیم اشغالگر قدس توان پرتاب ماهواره به مدار لئو را دارند که از میان این کشورها نیز روسیه، آمریکا، اروپا، چین، ژاپن و هند قادر به پرتاب ماهواره به مدارهای مئو ژئو هستند.

ماهواره‌برهایی که در کشورمان وجود دارد یعنی «سفیر» و «سیمرغ» برای قرار دادن ماهواره‌ها در مدار لئو طراحی و ساخته شده است که با وجود بازنشسته شدن ماهواره‌بر سفیر، در حال حاضر ماهواره بر سیمرغ عملیاتی است.

روز ملي فناوري فضايي

 

خیز بلند ایران برای دستیابی به مدار ژئو

با این حال شاید دستیابی به توان قرار دادن ماهواره در مدار ژئو برای کشورمان که در حال برداشتن قدم‌های اولیه در عرصه فضایی است، دور از انتظار و دسترس به نظر برسد، اما اخیرا و در آستانه پرتاب ماهواره ظفر، احمد حسینی سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع با نام بردن از ۲ نسل جدید از ماهواره‌برهای ایرانی تحت عنوان «سریر» و «سروش» که در آینده به کار گرفته خواهند شد، گفته است: توانمندی علمی رسیدن به مدار ژئو (مدار ثابت زمین) وجود دارد؛ برای رسیدن به این مهم باید روی پایگاه پرتاب و ماهواره‌بر کار تحقیقاتی و تغییراتی ایجاد شود؛ ماهواره‌بر سروش می‌تواند به مدار ژئو برود.

البته سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع اشاره‌ای به مشخصات ماهواره‌بر سروش نداشت و تنها به ذکر این نکته که قطر آن ۴ متر خواهد بود بسنده کرده است؛ اما به نظر می‌رسد ابعاد این ماهواره بر که قرار است ماهواره‌های ایرانی را به مدار ژئو برساند بسیار بزرگتر از ماهواره‌برهای سفیر و سیمرغ باشد که در تصویر زیر مقایسه‌ای میان ابعاد احتمالی ماهواره‌بر سروش و دیگر ماهواره‌برهای ایرانی صورت گرفته است.

 

چرا ایران در ساخت ماهواره‌های فضایی با کشورهای دیگر همکاری نمی‌‌کند؟

رئیس سازمان فضایی ایران بیان کرد: ایران اکنون تولید ماهواره را شروع کرده است و در آینده ای نزدیک چندین ماهواره را با ماهواره بر به فضا ارسال خواهیم کرد.

ایران به مدار 250 کیلومتر دست پیدا کرده است و با تکرار پرتاپ به فضا ادامه مسیر پیشرفت را طی خواهد کرد. اگر این مسیر طی شود ایران به تزریق این تکنولوژی به کشورهای همسایه تمایل دارد زیرا فضا میراث مشترک بشریت است و در این عرصه کشورها باید با هم همکاری کنند. متاسفانه آمریکا بخش فضایی کشورمان را تحریم کرده است ولی ما در تلاش برای توسعه این علم با همکاری کشورهای دیگر بوده ایم. کشورهایی که با انها همکاری کرده ایم مانند ما تمایل نداشتند و نتیجه ای حاصل نشد پس نتیجه گرفتیم که روی پای خود ایستاده و با کمک دانشمندان فضایی ایران این مسیر را طی کنیم. و اکنون به دانش فضایی تسلط کامل داریم.

روز ملي فناوري فضايي

 

ایران در مسیر خودکفایی

رئیس مرکز تحقیقات فضایی دانشگاه علم وصنعت با بیان اینکه در ایران پیش ساخت های لازم برای تست یک ماهواره مطابق استانداردهای اروپایی که در ایران کاملا محیا است گفت: ما در ماهواره ظفر که به زودی کارش را شروع خواهد کرد تمام استاندارد های جهانی را طی کرده ایم و بیشتر مراحل ساخت ماهواره در ایران انجام شده است و با فشار تحریم ها این پیشرفت ها صورت گرفته است. تحریم ها موجب شد که در ساخت و طراحی ماهوارها  تقریبا به خود کفایی برسیم.

 

ویژگی‌های جدیدترین ماهواره ایرانی چیست؟

طبق اعلام منابع رسمی کشور، طی روزهای آینده قرار است جدیدترین ماهواره ساخت ایران با نام «ظفر» به‌همراه موشک ماهواره‌بر سیمرغ برای استقرار در مدار 530کیلومتری، به فضا ارسال شود.

زمان دقیق این پرتاب اعلام نشده ولی در حال حاضر ماهواره ظفر برای انجام مراحل پیش از پرتاب به وزارت دفاع تحویل شده است.

طبق اعلام منابع رسمی کشور، طی روزهای آینده قرار است جدیدترین ماهواره ساخت ایران با نام «ظفر» به‌همراه موشک ماهواره‌بر سیمرغ برای استقرار در مدار 530کیلومتری، به فضا ارسال شود.

زمان دقیق این پرتاب اعلام نشده ولی در حال حاضر ماهواره ظفر برای انجام مراحل پیش از پرتاب به وزارت دفاع تحویل شده است.

این ماهواره در برنامه اولیه قرارداد خود دارای سه دوربین رنگی با رزولوشن 80 متر و طیف نور سبز، قرمز و نزدیک قرمز و یک دوربین پانکروماتیک با رزولوشن 750 متر است و طول عمر مداری این ماهواره بین 1.5 تا 3 سال برآورد می‎شود.

ظفر نسبت به نوید، 5 برابر قدرت تفکیک بهتر در تصاویر، 3 برابر دقت کنترل وضعیت بهتر، نرخ ارسال در زمینه داده‎های تصویری 15 برابر، برای داده‎های دورسنجی (تله‌متری) 13.7 برابر و برای تله‎کامند نیز 8.1 برابر بیشتر و سریعتری دارد.

روز ملي فناوري فضايي

کنترل وضعیت ماهواره ظفر با روش سه‌محوره انجام می‎شود که سطح بالاتری از فناوری نسبت به‌روش چرخان است که در ماهواره نوید استفاده شده بود. در نتیجه دقت کنترل وضعیت ظفر به یک درجه رسیده که بهتر از 3 درجه در نوید است. سامانه رنجینگ نصب‌شده در ظفر هم موقعیت ماهواره در طول فرایند پرتاب را قابل بررسی می‎کند.

توان مورد نیاز این ماهواره نیز با استفاده از سلول‎های خورشیدی برای دوره کاری چندماهه یا چندساله آن فراهم می‎شود که با توجه به توان بیشتر مورد نیاز برای تجهیزات موجود در ظفر، سامانه تولید انرژی آن نیز با ارتقائی اساسی نسبت به نوید ساخته شده است. ظفر تا کنون طی مراحل آماده‎سازی بهینه نیز شده است.

بنابراین ماهواره ملی ظفر که توسط دانشگاه علم و صنعت و به‌ سفارش سازمان فضایی ایران ساخته شده، ماهواره‎ای با فناوری سطح بالا، پیشرفته و عملیاتی است که قابلیت عکس‌برداری به‌صورت رنگی را دارد و با اجرای دو پروژه ماهواره نوید و ظفر متخصصان دست‌اندرکار به کلیه فناوری‎های زیرسامانه ماهواره شامل سازه، کنترل حرارت، انرژی، تصویربرداری، زیرسامانه‎های ذخیره و ارسال و الکترونیک مرتبط دست یافتند.

از جمله تغییرات ظفر تغییر برخی دوربین‌های آن بوده که شامل نصب یک دوربین با تفکیک 22.5 متر، قابلیت تعیین موقعیت و محموله ذخیره و ارسال داده همزمان به 256 کاربر است که در اوایل خرداد 93 توسط رئیس مرکز تحقیقات ماهواره‌ای دانشگاه علم و صنعت اطلاع‌رسانی شد. به‌گفته وی دو برابر شدن دقت کنترل و افزایش بیش از 15برابری نرخ ارسال داده‌های تصویری از دیگر مزایای ماهواره ظفر است.

تصاویر منتشرشده از این ماهواره در روزهای اخیر، مؤید حجم تغییرات بسیار زیاد ظفر نسبت به نمونه رونمایی‌شده اولیه است. البته بدیهی است با توجه به گذشت مدت بسیار طولانی از زمان رونمایی نمونه اولیه و رشد فناوری‌های در دسترس محققان و احتمال تأمین برخی اجزای پیشرفته از خارج، ماهواره بسیار بهتری نسبت به نمونه اولیه توسعه یابد.

علاوه بر تغییرات در ابعاد بدنه، نوع سلول‌های خورشیدی به‌کاررفته در ماهواره ظفر جدید نسبت به نسل اول آن تغییر کرده و از سلولهای خورشیدی شبیه به ماهواره‌های طلوع و فجر در آن استفاده شده است.

نمونه جدید ماهواره ظفر با جرم 113 کیلوگرم، ابعاد 120*90*90 سانتی‌متر، برای قرارگیری در مدار دایروی 530کیلومتری با زاویه شیب مداری 56 درجه آماده شده است. امید می‌رود که عمر این ماهواره در این مدار حداقل به 1 سال و نیم برسد.

این ماهواره در مدار فوق در زمان حدود 94 دقیقه یک دور گردش کامل به دور زمین انجام خواهد داد در نتیجه در هر روز 15 بار به دور زمین خواهد چرخید. بیشترین عمر آن نیز در مدار فوق 2 سال و نیم محاسبه شده است.

از مأموریت‌های ظفر جدید علاوه بر تصویربرداری پانکروماتیک با دو دوربین با تفکیک 25 و 50 متر به‌صورت زمان واقعی و نیز ذخیره و سپس ارسال، برقراری ارتباط صوتی بین کاربران به‌شیوه‌های مختلف عنوان شده است. امکان پخش پیام یک کاربر به‌صورت همگانی، امکان برقراری ارتباط صوتی یک‌طرفه بین دو کاربر و امکان ارسال پیام هر کاربر برای 256 کاربر مقصد از جمله مأموریت‌های مخابراتی آزمایشی در ماهواه ظفر است. این ماهواره در پوشش ایستگاه‌های زمینی مجهز به موبایل ماهواره‌ای است که موجب می‌شود دو کاربر بتوانند با تلفن همراه با یکدیگر تماس داشته باشند.

یکی دیگر از مأموریت‌های تحقیقاتی ظفر اندازه‌گیری میزان دوز یونیزه‌کننده توسط پرتوهای کیهانی دریافتی از فضا و همچنین تشخیص اثر آنها روی تراشه‌های نیمه‌هادی از جمله حافظه‌های SRAM مبتنی بر ترانزیستورهای اثر میدان ترکیبی است. نتایج این آزمایش‌ها در طراحی‌های بعدی برای ماهواره‌های کاربردی کشور در مدارات مختلف مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

از تصاویر دریافتی از این ماهواره برای بروزرسانی نقشه‌های کاربردی اراضی در مقیاس بزرگ، پایش توسعه شهری، بروزرسانی مرز پهنه‌های کشاورزی در مقیاس بزرگ، پایش تغییرات در عرصه‌های طبیعی و جنگلی، بروزرسانی نقشه‌های پهنه‌بندی و پایش دریاچه‌های دائمی و فصلی در سطح کشور استفاده خواهد شد. همچنین آثار تخریب بلایای طبیعی و تهیه نقشه‌های ساختاری شناسایی گسل‌ها و چین‌های موجود در کشور نیز با تصاویر دریافتی از این ماهواره ممکن خواهد شد.

روز 29 دی 1398 این ماهواره پس از گذراندن 221 مورد آزمایش‌های مطرح پیش از پرتاب در دو نمونه کیفی و پروازی به سازمان فضایی تحویل داده شد تا به پایگاه پرتاب امام خمینی(ره) منتقل شود.

این آزمایش‌ها شامل آزمایش‌های مکانیکی، تشعشع و EMC در سطح تجهیز، 5 مجموعه آزمایش محیطی شامل مکانیکی و حرارتی در سطح سامانه و 3 مجموعه آزمایش سازگاری بر اساس استانداردهای MIL و ECSS بوده که همگی با موفقیت گذرانده شده است.

 

امید می‌رود که با تزریق موفق ماهواره ظفر علاوه بر جهش برنامه فضایی کشور در بخش ماهواره‌ها از ماهواره‌های آزمایشی و بستر فناوری با عمر کمتر از 3 ماه به ماهواره کاربردی مقدماتی با عمر 1.5 سال برسد. همچنین تجربیات کسب‌شده و بازخورد انتخاب‌ها، طراحی‌ها و قطعات و زیرسامانه‌های ماهواره ظفر نقش مهمی در ساخت اجزای متناظر در سایر ماهواره‌های کاربردی کشور خواهد داشت. ماهواره‌هایی که قطعاً هم گرانقیمت‌تر بوده و هم مهمتر، و در نتیجه باید ریسک انتخاب‌ها و طراحی‌ها به حداقل ممکن برسد تا راه طولانی برای رفع نیازهای فضاپایه ایران با توانمندی بومی، سریع‌تر و با کمترین تکرار ناشی از خطا طی شود.

همچنین موضوع دستیابی کشورمان به مدارهای بالاتر خصوصا مدار ژئو قطعا از جمله موضوعاتی است که باید در سطوح عالی کشور مورد توجه و حمایت قرار گیرد؛ جبران عقب ماندگی‌های کشور در حوزه فضایی در مرحله اول و بهره‌برداری تجاری از جمله پرتاب ماهواره دیگر کشورها می‌تواند اتفاقات خوبی در آینده باشد که با توجه بیشتر مسئولین در طرح‌ریزی‌ها و بودجه‌ریزی‌ها می‌تواند در درازمدت ارزآوری قابل توجهی را هم برای کشور به همراه داشته باشد.