جهش ماهواره‌های ایرانی در فضا با «سامان» امکانپذیر شد/ بازگشت موفق کاوشگرهای بومی برای موفقیت «ناهید و ظفر» +عکس

به گزارش مجاهدت از سرویس دفاع و امنیت مشرق،  در ادامه تلاش ها برای خروج صنعت فضایی کشورمان از رکود ناشی از تصمیمات سیاسی و بی توجهی عمدی دولت قبل،  نمونه آزمایشی «بلوک انتقال مداری سامان» که برای جابجایی ماهواره در بین مدارهای مختلف زمین استفاده می شود، روز دوشنبه ۱۱ مهرماه، توسط یک کاوشگر زیرمداری با موفقیت پرتاب و مورد آزمون قرار گرفت.  با این پرتاب یک مرحله مهم از توسعه این سامانه تکمیل شد تا در آینده شاهد بهره گیره ی عملیاتی از این فناوری پیشرفته در پرتاب‌های فضایی کشور باشیم.

این پرتاب، در مسیر توسعه فناوری مخابراتی برای دستیابی به ماهواره مخابراتی مدار GEO صورت گرفته و از آنجایی که طراحی و ساخت بلوک انتقال مداری ماهواره، کار پر هزینه‌ای است و پرتاب آن باید با در نظر داشتن ملاحظات فنی انجام شود، لذا گام اول که شامل آزمون موتور مرحله اول بلوک انتقال مداری و همچنین آزمون عملکرد موتورهای چرخشی آن بود، با موفقیت به انجام رسید.  

بیشتر بخوانید:

۴ ماهواره ایرانی در دست طراحی؛ ۵ ماهواره در صف پرتاب

«سفیر» رسما بازنشسته شد تا «سیمرغ» مهیای سفر فضایی شود/ طلسم استفاده ماهواره‌بر ایرانی از سوخت جامد با سریر و سروش می‌شکند؟ +عکس

پروژه های فضایی زمین‌گیر بی‌پولی و سوء مدیریت/ «ناهید» و «تدبیر» دورتر شدند

کاوشگرها، مکمل ماهواره برهای ایرانی

همانطور که علاقمندان به صنعت و دستاوردهای فضایی کشورمان اطلاع دارند، این برنامه تا چند سال پیش، از روند مناسبی برخوردار بود و مراحل آن سریعتر از بسیاری کشورهای فضایی جهان به پیش می رفت. اما در اوایل دولت اول رییس جمهور سابق، ابتدا به دلایلی چون تغییر ساختار، تغییر اولویت های کاری، کاهش بودجه و بی توجهی های مدیریتی، و سپس تصمیمات سیاسی ناشی از نگرانی بابت اعتراض برخی دولتهای غربی، روزهای خوب خود را تکرار نکرد. اما دولت جدید با شناخت اهمیت و ضرورت های این حوزه بویژه در زمینه اقتصاد و صنعت،  اراده سیاسی و توجه اعتباری بیشتری را معطوف این حوزه کرد تا حرکت در این مسیر، از سرعت مطلوب و نتایج عملیاتی بهتری برخوردار شود چراکه هزینه کردن در این راه، علاوه بر تامین نیازهای استراتژیک کشور به سرعت با جبران هزینه و سودآوری نیز همراه خواهد شد.

علاوه بر نیروی هوفضای سپاه پاسداران که در سالهای اخیر با پرتاب موفق ۲ ماهواره از خانواده نور، باعث شگفتی و توجه ویژه کارشناسان خارجی به اقدامات خود شده، در بخش دولتی دو وزارتخانه علوم، تحقیقات و فناوری و دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح، عهده دار تامین زیرساخت ها و رفع نیازهای کشور هستند که در چهار محور اصلی کاوشگرهای فضایی، طراحی و ساخت ماهواره، طراحی و ساخت ماهواره‌بر و توسعه پایگاه ها و ایستگاه های زمینی، برنامه فضایی بومی کشور را به پیش می برند.

کاوشگرهای فضایی، تجهیزاتی هستند که پیش از انجام مأموریت های اصلی و در مراحل پژوهشی به فضا ارسال می شوند. مأموریت آنها به طور معمول جمع آوری اطلاعات محیطی از مدارهای مختلف برای استفاده در مراحل طراحی محموله های پژوهشی و عملیاتی بعدی، آزمایش برخی زیرسامانه ها و فناوری های مختلف در مدارهای پائین و همچنین پیشبرد برنامه های زیستی فضایی است.  کاوشگرهای فضایی ایران که بر مبنای توانمندی های کسب شده در بخشی از برنامه موشکی کشور شکل گرفتند از سال ۱۳۸۵ مأموریت های خود را آغاز کردند.

کاوشگر-۱ تا ۳ براساس راکت های نازعات، کاوشگرهای ۴ تا ۷ و کاوشگر پیشگام براساس راکت زلزال و کاوشگر پژوهش نیز برمبنای موشک شهاب-۲ توسعه یافتند ولی هیچ موشک نظامی بر اساس کاوشگرهای فضایی توسعه نیافت که این نشانه جدی و واضح عدم کاربرد نظامی برنامه کاوشگرهای ایرانی است.

کاوشگرهای فضایی ایران

فهرست مهمترین پرتابهای کاوشگر در سالهای گذشته به این شرح است: سال ۸۸ پرتاب موفقیت‌آمیز “راکت کاوشگر ۳” حامل محموله‌ای زیستی شامل “لاک‌پشت”، “کرم”، “موش” و “نمونه‌های سلولی”، سال ۸۹ نمونه‌ مهندسی کپسول زیستی کاوشگر ۴ رونمایی شد،  سال ۹۱ نخستین میمون پرتاب شده به فضا به نام “آفتاب” با کاوشگر “پیشگام” که زنده به زمین بازگشت، در معرض دید بازدیدکنندگان قرار گرفت، سال ۹۲ نیز دومین میمون فضانورد ایرانی با نام “فرگام” با کاوشگر “پژوهش” و با سوخت مایع به فضا پرتاب شد که این محموله زیستی سالم به زمین بازگشت.

بعد از آنکه کاوشگر «پژوهش» نیز حامل دومین میمون فضایی ایران در بهمن ۹۲ به فضا رفت، با روی کار آمدن دولت حسن روحانی، توجه و حمایت از کاوشگرهای فضایی به یکی از راکدترین بخش های برنامه فضایی کشور تبدیل شد. در این مسیر، هدف‌گذاری نهایی، پرتاب زیرمداری انسان به فضا بود که برای آن حتی نمونه مقیاس کامل (ماک آپ) سفینه و کپسول حامل انسان نیز طراحی و ساخته شد. البته با وجود حضور برترین نخبگان علمی و فنی کشور در پژوهشگاه هوافضای وزارت علوم و سازمان صنایع هوافضای وزرات دفاع و عدم ارتباط فنی خاص بین مجموعه فضایی ایران و کشورهای دیگر، می توان گفت درصد موفقیت برنامه کاوشگرهای ایران بسیار درخور تحسین بوده است.

معرفی کاوشگرهای ایرانی تا قبل از پرتاب کاوشگر سامان در مهرماه سال ۱۴۰۱

این کاوشگرها با توجه به ویژگی‌های گوناگونی که از نظر هندسه، ارتفاع، مأموریت و نوع حامل دارند، در کلاس‌های A, B, C و D  دسته‌بندی شده‌اند که کاوشگر پژوهش (کلاس D) برترین و بهترین نمونه از محصولات تولید شده توسط محققان ایرانی در این حوزه است.  مجموعاً، در کارنامه کاوشگرهای فضایی ایران (۸ کاوشگر)، ۳ کاوشگر وظیفه اعزام موجود زنده به فضا را داشتند که پژوهش و پیشگام هر کدام یک میمون را به فضا اعزام و زنده در زمین بازیابی کردند و کاوشگر ۳ نیز در سال ۱۳۸۸ چند جانور مختلف از جمله یک موش صحرایی، دو لاک‌پشت و چند کرم را به فضا اعزام کرده و زنده به زمین بازگرداند و این کارنامه‌ای قابل توجه برای عملکرد فضایی یک کشور در طول حدود ۱۶ سال است.

جایگاه و کارکرد بلوک انتقال مداری “سامان” چیست؟

از جمله دستاوردهای متخصصان صنعت فضایی کشورمان که در اواسط دهه ۹۰ شمسی رونمایی شد،  سامانه انتقال مداری ماهواره “سامان ۱” بود. این سامانه که در پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی پژوهشگاه فضایی ایران برای ‌اولین بار در کشور طراحی و ساخته شده بود، برای انتقال ماهواره ها از مدارهای پایینی زمین به مدارهای ‌بالاتر مورد استفاده قرار می گیرد‌.‌ اجزاء این سامانه شامل سیستم ناوبری و کنترل کامل و مستقل  یک سیستم پیشرانش کامل (با بازدهی بالا ‌برای کاهش وزن)، سیستم توان و سخت افزار و کامپیوتر پرواز است. با توجه به رها شدن سیستم انتقال مداری و ماهواره در مدار پارک توسط حامل، سیستم انتقال مداری وظیفه ‌پایدارسازی، دفع اغتشاشات بعد از رهاسازی و در نهایت تزریق دقیق ماهواره در مدار را دارا است. ‌

سامانه انتقال مداری سامان ۱

به گفته مسئولان ساخت این پروژه در زمان رونمایی، ماموریت اولین سامانه انتقال مداری، انتقال یک ماهواره ١٠٠ کیلوگرمی از مدار پارک با ارتفاع ٤٠٠ کیلومتری ‌به یک مدار بیضوی با ارتفاع اوج ٧٠٠ کیلومتر و حضیض ٤٠٠ کیلومتری تعیین شده است. البته در خردادماه سال گذشته،  سازمان فضایی اعلام کرد که طراحی و آماده‌سازی چند محصول برای قراردادن در فضا از برنامه‌های آتی صنعت فضایی ایران است که طبق این اطلاعیه،  بلوک انتقال مداری سامان۱ برای ارسال ماهواره از مدار ۴۰۰ تا ۷هزار کیلومتر طراحی و ساخته شده است که این رقم، متفاوت با مشخصات اعلام شده در زمان رونمایی از این محصول است.

اهمیت انتقال بین مداری چیست؟

همان طوری که اکثر خوانندگان می دانند، ماهواره های خاصی برای هر کدام از مدارهای اصلی یعنی لئو و ژئو تعریف شده اند و برای رسیدن به آنها، به ماهواره بر هایی با قدرت های گوناگون نیاز است. استفاده از سامانه های انتقال مداری کمک می کند تا بدون سنگین تر شدن سیستم ماهواره بر، ماهواره در صورت لزوم در فضا صعود کرده و در مدارهای بالاتری قرار بگیرد. در عین حال این سامانه می تواند برای خارج شدن از مدار سیاره ها و ستاره و حرکت در فضا نیز به کار روند.  با توجه به محدودیت فعلی حامل های ماهواره در کشور، فعلا تنها مدارهای پایین برای قرار دادن ماهواره ها در دسترس است. از طرفی در ارتفاعات نزدیک به زمین به دلیل برخورد با مولکول های هوا، ماهواره دچار افت انرژی جنبشی شده و به مرور با از دست دادن ارتفاع سقوط کرده و ناچارا مأموریت آن پایان می یابد.

در واقع عامل باقی ماندن ماهواره در مدار، نیروی خروج از مرکز ناشی از تغییر جهت سرعت است که با نیروی جاذبه زمین در تعادل قرار می گیرد. با افت سرعت، نیروی مخالفت کننده با جاذبه نیز کاهش یافته و در نتیجه ماهواره به سمت زمین کشیده می شود.  برای افزایش عمر کاری ماهواره از نظر مدت زمان استقرار در مدار، یک راه حل کم هزینه، انتقال مداری برای رساندن ماهواره به ارتفاعات بالاتر است (به نسبت سرمایه لازم برای ارتقاء ماهواره بر برای رسیدن به این ارتفاع). در این روش پس از قرارگیری ماهواره در مدار اولیه با استفاده از نیروی ایجاد شده از پیشران تعبیه شده در آن، ماهواره شروع به افزایش ارتفاع کرده و در مدار بالاتری مستقر می شود.

به عنوان مثال، پس از قرار گیری ماهواره ای چون فجر در مدار بیضوی با اوج حدود ۳۵۰-۳۷۵ کیلومتر و حضیض حدود ۲۵۰-۲۷۵ و زاویه میل ۵۵ درجه با شروع کار پیشران، مدار این ماهواره در نقطه اوج به مدار دایروی ۳۷۵ تا ۴۰۰ کیلومتر رسیده و بدین ترتیب ماهواره با خروج از مدار بیضوی پیشین و عدم کاهش و افزایش متناوب ارتفاع، کمتر در معرض از دست دادن انرژی و برخورد با نیروهای مقاوم هوا قرار می گیرد.  این عمل باعث می‌شود که از نظر بالستیکی در فضای بالای جو که بسیار رقیق بوده و میزان مولکول‌های هوا بسیار کم است نیروهای پسا که باعث کاهش سرعت می شود روی ماهواره به مقدار قابل توجهی کمتر باشد. بنابراین ماندگاری ماهواره در فضا افزایش یافته و از حدود ۳ ماه به میزان یک تا یک و نیم سال می رسد.

ماهواره فجر

لذا علاوه بر افزایش طول عمر ماهواره، حضور در ارتفاعات بالاتر به مجموعه داده های دانشی پیرامون عملکرد ماهواره و زیرسامانه های آن در این ارتفاعات نیز خواهد افزود و راه را برای تجربه های بعدی هموارتر می کند. همانطور که اشاره شد، جمهوری اسلامی ایران پیش از نیز یک سامانه ساده انتقال بین مداری را در ماهواره فجر خود آزمایش کرده بود. ماهواره فجر ۵۲ کیلوگرم وزن داشته و انتقال مداری کشور با قابلیت تغییر مدار ۲۵۰ تا ۴۵۰ کیلومتر بیضوی به مدار ۴۵۰ کیلومتر دایره‌ای با استفاده از پیشبرنده گاز سرد بود. این ماهواره با کمک ماهواره‌بر سفیر ۱ در سیزدهم بهمن ۱۳۹۳ به فضا پرتاب شد.  این اولین تلاش عملیاتی توسط کشورمان در بخش انتقال دهنده های بین مداری بود اما نکته مهم در این میان، بحث ارتقاء سامانه انتقال مداری سامان ۱ (که به نظر می رسد تست روزهای اخیر نیز مدلی از همین محصول باشد) به نسبت نمونه قبلی است.

بر این اساس، همان طور که مشخص است، در سامانه مذکور(که در سال ۹۵ رونمایی شد) توان انتقال یک ماهواره ۱۰۰ کیلوگرمی به ارتفاع ۳۰۰ کیلومتر بالاتر تعریف شده در حالی که در سامانه اول، یک ماهواره حدودا ۵۰ کیلوگرمی در حدود ۲۰۰ کیلومتر به بالا منتقل شده بود که این نشان از افزایش مشخص و قابل ملاحضه توان سامانه انتقال بین مداری کشور دارد.  در حقیقت سامانه انتقال بین مداری قطعه ای مهم از پازل برنامه فضایی ایران است که نه فقط در برنامه ماهواره ای، بلکه حتی در برنامه های ارسال انسان به فضا نیز می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.

کدام ماهواره ایرانی می تواند انتقال مداری انجام دهد؟

از جمله ماهواره های ایرانی که قابلیت انتقال مداری دارند، ناهید-۲ است که چند سالی است در نوبت پرتاب قرار دارد. این ماهواره با حدود ۱۰۰ کیلوگرم جرم، برای طول عمر دو سال طراحی شده است. این ماهواره نیز صفحات خورشیدی روی بدنه داشته و یکی از مأموریت اصلی آن، آزمون سامانه های انتقال مداری داخل ماهواره با استفاده از پیشرانش تک مؤلفه ای و دستیابی به عمر عملیاتی ۲ سال است. رانشگر در ناهید-۲ کار افزایش ارتفاع مداری آن را انجام خواهد داد.  آزمون موقعیت‌یابی رادیویی مستقل از GPS، آزمون اعمال گشتاور وضعیت با استفاده از پیشرانش، ارتباط مخابراتی S&F، اندازه‌گیری تشعشعات (دزیمتری) و آزمون ارتباط همزمان تلفنی به عنوان ماموریت ثانویه در نظر گرفته شده است.

ماهواره ناهید-۲ یک ماهواره مکعبی شکل است که توان مورد نیاز خود را با استفاده از آرایه‌های خورشیدی روی بدنه تامین می‌کند. این ماهواره با توجه به الزامات ماموریتی تعریف شده از یک زیر سیستم کنترل وضعیت سه محوره با دقت نشانه روی ۳ درجه RMS در هر راستا بهره می‌برد.

ناهید ۲

ارتباطات مخابراتی ماهواره ناهید-۲ در باندهای فرکانسی S و KU و UHF و VHF انجام می‌شود و برای کنترل حرارت زیر سیستم‌های بحرانی همچون پیشرانش از ترکیب کنترل حرارت فعال و غیر فعال در این ماهواره استفاده شده است.

زیرسامانه پیشرانش در ناهید-۲

دستاورد اخیر در کنار پرتاب ماهواره خیام با همکاری کشور روسیه و عملیاتی شدن ماهواره نور ۲ سپاه پاسداران، می تواند یک زنجیره واقعی و ملموس بعد از مدت ها افول و بی خبری در این بخش باشد و به نظر می رسد نشانه هایی واضح از شکسته شدن فضای رخوت و بازگشت امید و انگیزه به متخصصان ایرانی برای دستیابی به جایگاه برتر منطقه در حوزه فضایی و سپس سرازیر شدن نتایج آن به اقتصاد، کشاورزی و صنعت کشور را شاهد هستیم؛ انشاء الله.