به گزارش گروه دفاع و امنیت مشرق، ماهواره‎های سنجش از دور یکی از انواع ماهواره‎ها هستند که امروزه پیوندهای زیادی با نیازمندی‎های جوامع گوناگون بشری پیدا کرده اند و تصور گذران امور روزمره و آتی بشر بدون بهره بردن از دست آوردهای آنها غیر ممکن می‎نماید. از این رو تمامی‎کشورها مستقیماً و یا با واسطه از داده‎های این ماهواره‎ها بسته به توانمندی‎های خود بهره می‎برند. همچنین امروزه، یکی از جنبه‎های برتری و پیشرفت یک کشور، ارتقاء توانمندی در زمینه‎های مرتبط با دانش و فناوری ماهواره‎های سنجش از دور به شمار می‎آید.

قائم مقام سازمان فضایی کشورمان در سخنانی که روز دوشنبه توسط شبکه خبر منتشر شده، ساخت پرتابگر سیمرغ را مهمترین برنامه در حوزه طراحی و ساخت پرتابگرها عنوان کرده و افزوده است: «قرار است ماهواره هایی چون ظفر، آت ست، امیرکبیر و طلوع توسط این پرتابگر به فضا پرتاب شوند.»

بر این اساس می توان مسافران سیمرغ ایرانی را به شرح زیر بررسی و معرفی کرد:

پروژه ماهواره «طلوع-1» به عنوان اولین ماهواره با قابلیت‎های عملیاتی با تکیه به توان داخلی و با رویکرد ظرفیت‎سازی و بهره‎برداری از قابلیت‎های مجموعه‎های گوناگون دانشی و فناورانه کشور آغاز گردید که در بهمن ماه 1388 نمونه مهندسی ماهواره و ایستگاه زمینی آن رونمایی شد.


این ماهواره دارای مشخصات و ویژگی‎هایی است که آن را به حلقه واسط بین ماهواره‎های پژوهشی و نمونه‎های کاربردی و عملیاتی تبدیل می‎کند. تا کنون پرتاب این ماهواره به دلیل نیاز به زمان برای آماده شدن ماهواره‎بر مخصوص آن یعنی «سفیر-2آ» یا همان «سیمرغ» و پایگاه پرتاب جدید به تعویق افتاده است.

در این گزارش پس از مرور تاریخچه فعالیت‎های کشورمان در عرصه ماهواره‎ها به معرفی بیشتر ماهواره طلوع می‎پردازیم.

پیش از طلوع

تا کنون کشورمان موفق به پرتاب و در مدار قرار دادن سه ماهواره علمی و پژوهشی با نام‎های «امید» در بهمن 1387، «رصد» در خرداد و «نوید علم و صنعت» در بهمن 1390 شده است. ماهواره امید به عنوان اولین ماهواره بومی ‎کشور که تمام مراحل مطالعه، طراحی، ساخت، آزمایش، تزریق در مدار و کاربری آن توسط متخصصان کشورمان به انجام رسیده بود به همراه پرتابگر بومی ‎خود یعنی «سفیر-1آ» باعث ثبت ایران به عنوان هشتمین کشور در باشگاه فضایی جهان شد.

این ماهواره 27 کیلوگرمی و مکعبی شکل با اضلاع 40 سانتیمتر تنها دارای زیرسامانه‎های مخابراتی برای برقراری ارتباط با ایستگاه‎های زمینی و دریافت و ارسال پیام بود که تمام ایستگاه‎های زمینی دریافت و ارسال داده و کنترل و فرماندهی آن نیز توسط دانشمندان و مهندسان کشورمان ساخته شد. منبع تأمین توان این ماهواره باتری‎های داخلی آن بود و مأموریت آن در مدار مورد نظر پس از 80 روز چرخیدن به دور زمین که بیشتر از حد انتظار نیز بود با کاهش ارتفاع و برخورد با جو غلیظ پایان یافت.


پس از آن ماهواره دانشجویی رصد-1 به فضا فرستاده شد که با 15.3 کیلوگرم وزن و شکلی استوانه‎ای و مقطع 8 ضلعی با اضلاع حدوداً 10 سانتیمتری، بستری برای آزمودن چند فناوری جدید نسبت به امید بود که برخی از آنها شامل استفاده از سلول‎های خورشیدی برای تأمین توان در کنار باتری‎های داخلی، برخورداری از محموله تصویربرداری، استفاده از بوم گرادیان جاذبه برای ایجاد پایداری(روش غیرفعال یا پسیو) و عملگر مغناطیسی(روش فعال یا اکتیو) به این منظور بود.

این ماهواره نیز با سفیر-1آ به مدار حمل شد و پس از حدود 45 روز با دستیابی مناسب به اهداف تعیین شده به کار خود پایان داد.


دوربین این ماهواره دارای توان تفکیک 150 متر بود. در واقع هر عکس این دوربین محوطه‎ای 70 * 70 کیلومتری را پوشش می‎داد که هر پیکسل آن معرف 150 متر بود. هر چند این میزان تفکیک برای کاربردهای عمومی مانند بررسی پوشش گیاهی در یک منطقه وسیع، بررسی وضعیت ابرها، شناسایی محدود‎های آتش‎سوزی و منابع آب‎های سطحی مناسب است اما بیش از آن تجربه‎ای در به کارگیری محموله تصویربرداری محسوب می‎شد تا در ماهواره‎های عملیاتی با اطمینان بیشتری عمل شود.

کمتر از 8 ماه بعد دومین ماهواره دانشجویی ایران که سومین ماهواره در دست پرتاب کشور نیز محسوب می‎شد با نام نوید علم و صنعت مسافر فضا شد. این بار با نمونه ارتقاء یافته سفیر یعنی «سفیر-1بی». نوید که مانند امید مکعبی شکل اما با ابعاد 50 سانتیمتر بود، وزنی 48 کیلوگرمی داشت و ضمن برخورداری از سلول‎های خورشیدی برای تأمین توان، دارای محموله تصویربرداری نیز بود.

این ماهواره به دلیل سنگین‎تر بودن نسبت به دو نمونه قبلی توسط ماهواره قوی تر سفیر-1بی در مدار قرار گرفت. دو ماهواره فوق دارای قابلیت ذخیره و ارسال تصویر و همچنین ارسال بیدرنگ(Real Time) داده نیز بودند. دوربین ماهواره نوید دارای قدرت تفکیک 400 متر و پوشش 100*100 کیلومتر بود. از تفاوت‎های مهم نوید با رصد می‎توان به روش متفاوت پایدارسازی و کنترل وضعیت آن اشاره کرد که با روش چرخان صورت گرفته است. برای تعیین وضعیت ماهواره نیز از حسگرهای دقیق و مختلفی در نوید استفاده شد.


هر سه ماهواره فوق به دلیل ماهیت عملکردی ماهواره‎بر سفیر-1 در مدار بیضوی 250 * 375 کیلومتری و با زاویه شیب مداری 55 درجه تزریق شدند. طول مأموریت آنها نیز به دلیل همین ارتفاع مداری به حدود 2 ماه محدود بود و هر 90 دقیقه یک بار به دور زمین می‎چرخیدند.

باید گفت برای سریع‎تر شدن روند دستیابی به دانش فضایی، پیش از طراحی و ساخت ماهواره امید متخصصان کشورمان دو ماهواره را به کمک کشورهای خارجی طراحی کرده و ساختند؛ «سینا-1» با کمک روسیه که توسط پرتابگر «کاسموس» این کشور به فضا رفت و «مصباح» با یاری متخصصان ایتالیایی که با کارشکنی هرگز در مدار قرار نگرفت.


 

هر چند تجارب ارزشمندی در این دو پروژه نصیب متخصصان ایرانی شد اما همچنان گلوگاه کار یعنی طراحی و ساخت ماهواره‎بر به قوت خود باقی بود. همچنین ایستگاه‎های زمینی کنترل این ماهواره‎ها نیز در اختیار ایران قرار نگرفت یعنی عملاً کشورمان اختیار کامل در کاربری آنها نداشت. در نظر داشتن این سابقه همکاری با کشورهای صاحب فناوری، ارزش دستیابی کشورمان به فناوری پرتاب ماهواره و نیز کنترل و کاربری آن توسط ایستگاه‎های زمینی را به خوبی روشن می‎سازد.

پس از قرار دادن ماهواره امید در فضا که به نام روز ملی فناوری فضایی نیز نامگذاری گردید هر ساله چندین ماهواره جدید رونمایی شد. از آن جمله می‎توان به ماهواره‎هایی مانند «فجر» که همچون امید و طلوع توسط صنایع الکترونیک ایران(صاایران) ساخته شده، ماهواره ظفر علم و صنعت به عنوان نمونه‎ای بزرگتر و کامل‎تر از نوید، ماهواره «آتست» دانشگاه صنعتی امیرکیبر و ماهواره «ناهید» (که با مشارکت همین دانشگاه ساخته می‎شود) اشاره کرد.


به جز ماهواره‎های آتست و ظفر که رده وزنی آنها مانند طلوع، نزدیک به 100 کیلوگرم بوده و بنا بر این باید با ماهواره‎بر سیمرغ پرتاب شوند بقیه ماهواره‎های معرفی شده با نمونه‎های مختلف سفیر-1 راهی فضا خواهند شد.



این ماهواره‎ها حاصل نفوذ علم و فناوری طراحی ماهواره‎ها به دانشگاه‎های کشور است که در ادامه، این نهادهای علمی و پژوهشی به گسترش آن پرداخته و در هر یک از پروژه‎های فوق، دستاوردهای جدیدی مورد آزمایش و دستاوردهای قبلی نیز تثبیت می‎شود.

طلوعِ دستاوردهای عملیاتی با طلوع

ماهواره طلوع که نمونه مهندسی آن در 14 بهمن ماه 1388 و روز صنعت فضایی رونمایی شد دارای شکلی استوانه ای با ارتفاع 100 سانتیمتر و مقطع 6 ضلعی با عرض 86 سانتیمتر بوده و جرم‎های مختلفی از 80 تا 100 کیلوگرم برای آن اعلام شده است. این ماهواره در ارتفاع حدود 500 کیلومتری زمین در مداری دایروی و با شیب 55 درجه مستقر خواهد شد و عمر مداری آن 2 تا 3 سال برآورد می‎شود. در مدار دایروی ماهواره بدون تغییر فاصله نسبت به زمین در مقایسه با مدار بیضوی که فاصله ماهواره از زمین متناوباً تغییر می‎کند حرکت خواهد کرد.

طلوع با قابلیت اطمینان بهتر از 90 درصد دارای یک دوربین تک طیفی با تفکیک پذیری بهتر از 50 متر است که پهنای تصویر آن نیز محوطه‎ای 50 کیلومتری را نشان می‎دهد. این ماهواره با دو حالت ارسال بیدرنگ(Real Time) داده‎ها یا ذخیره و ارسال آنها و در باند فرکانسی L برای تصاویر و باندهای UHF و VHF برای TT&C عمل می‎نماید.

کاربردهای ماهواره طلوع را با توجه به محموله موجود در آن می‎توان نقشه برداری زمین در مقیاس بزرگ، مطالعه و بررسی حوضچه‎های آبی و دریا، مشاهده گسترش شهرها، تخریب منابع طبیعی، بررسی علوم کشاورزی و جنگلی، مشاهده پوشش ابرها، پراکندگی انسانی، ارزیابی بلایای طبیعی نظیر زمین لرزه، سیل و آتش‎سوزی بیان کرد.

اين ماهواره چندين ايستگاه زميني عملياتي دارد که شامل ايستگاه‎هاي ارسال و دريافت اطلاعات، ايستگاه فرماندهي و کنترل ماهواره و همچنين ايستگاه‎هاي دريافت و پردازش تصوير است. ماهواره سنجش از دور طلوع داراي فناوري‎هايی مانند محموله تصويربرداري، کنترل وضعيت، مکانيزم‎ها و سلول‎هاي خورشيدي است که برخی برای اولين بار در آن به کار رفته است.

مأموريت اصلي اين ماهواره، تصوير برداري تک طيفي با تفکيک پذيري50  متر،‌ ذخيره و ارسال داده‎ها است که به اين منظور با ايستگاه‎هاي زميني دورسنجی(تله‎متري)، ردگيري و فرمان و مرکز کنترل پرواز، قابليت تبادل داده‎هاي پايش و کنترل ماهواره را دارد. انرژي اين ماهواره را آرايه‎هاي خورشيدي بر روي بدنه و باتري‎هاي ثانويه تأمين مي کند.
 

به عنوان یک ماهواره سنجش از دور و در ادامه برنامه فضایی کشور اهداف و دستاوردهای انجام این پروژه را می‎توان موارد زیر دانست:

•    دانش‎افزایی و توسعه فناوری در زمینه طراحی، ساخت، آزمایش، پرتاب و بهره‎برداری از ماهواره‎ها در سطح صنعت، دانشگاه‎ها، شرکت‎های خصوصی و مراکز مختلف علمی و صنعتی

•    تکمیل و ایجاد زیرساخت‎های لازم جهت ساخت و آزمایش ماهواره‎ها در قالب مرکز ساخت و آزمایش ماهواره و نیز درون مؤسسات مختلف

•    دانش‎افزایی و توسعه فناوری در زمینه طراحی، ساخت و بهره‎برداری از ایستگاه‎های زمینی دورسنجی(تله متری)، ردگیری و فرمان(TT&C)، مرکز کنترل پرواز(FCC) و دریافت تصویر

•    بنیان‎گذاری و توسعه رشته‎های تخصصی بین رشته‎ای

•    دانش‎افزایی در زمینه مهندسی سامانه‎ها و مدیریت پروژه‎های فضایی

•    ورود به عرصه فناوری سنجش از دور

•    دستیابی به فناوری طراحی، ساخت و آزمایش اجزای گوناگون سامانه کنترل وضعیت ماهواره
•    دستیابی به فناوری مقاوم‎سازی و به کارگیری مواد، قطعات و زیرسامانه‎ها در شرایط محیطی پروژه‎های فضایی(تشعشع، حرارت، ارتعاشات و ...)

•    تقویت دانش استانداردسازی و مستندسازی

با توجه به تأخیرهای پیش آمده در برنامه پرتاب طلوع احتمال تغییر و بهسازی محموله این ماهواره و بهبود قابلیت تفکیک تصاویر به حدود 30 متر و نیز استفاده از پوشش‎های پیشرفته‎تر روی بدنه آن وجود دارد. این ماهواره با پرتاب از پایگاه جدید «امام خمینی(ره)» سطح بالاتری از فرایند طراحی، ساخت، آزمایش، پرتاب و بهره‎برداری از ماهواره‎ها را در کشور ایجاد می‎کند.

طبق اعلام مسئولین برنامه فضایی کشور، ماهواره طلوع-1 اولین نمونه از یک خانواده چهارتایی است که هر سال نمونه بعدی آن برای پرتاب آماده خواهد شد. این ماهواره‎ها با به کارگیری آخرین فناوری‎های موجود در عرصه فضایی کشور مقدمات لازم برای ماهواره‎های کاملاً حرفه‎ای و با کاربردهای عملیاتی مهم‎تر مانند «پارس سپهر» را فراهم خواهند کرد.


همانطور که پیشتر اشاره شد دو ماهواره دیگر نیز در رده وزنی ماهواره طلوع هستند که از این رو باید ماهواره‎بر سیمرغ و از پایگاه امام خمینی(ره) پرتاب شوند؛ ماهواره ظفر که ساخت دانشگاه علم صنعت است و ماهواره آتست ساخت دانشگاه امیرکبیر.

ظفر ماهواره‎ای مکعبی شکل با ارتفاع 80 و مقطع 63 * 63 سانتیمتر است. این ماهواره حدود 90 تا 100 کیلوگرمی در مدار دایروی 500 کیلومتری با شیب 55 درجه مستقر خواهد شد. علاوه بر برتری‎های فراوان نسبت به ماهواره قبلی دانشگاه علم و صنعت یعنی نوید، ظفر تفاوت‎هایی نسبت به طلوع-1 هم دارد که از آن جمله می‎توان به برخورداری از 4 دوربین اشاره کرد.

اين ماهواره داراي سه دوربين رنگي با رزولوشن 80 متر و طيف نور سبز، قرمز و نزديك قرمز و يك دوربين پانكروماتيك با رزولوشن 750 متر است و طول عمر مداري اين 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(تله متری) 13.7 برابر و برای تله‎کامند نیز 8.1 برابر بیشتر و سریعتری دارد.
 

کنترل وضعیت ماهواره ظفر با روش سه محوره انجام می‎شود که سطح بالاتری از فناوری نسبت به روش 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 نصب شده 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 چند ماهه یا چند ساله 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 در طی مراحل آماده‎سازی بهینه نیز شده است.

بنا بر این ماهواره ملي ظفر که توسط دانشگاه علم و صنعت و به سفارش سازمان فضايي ايران ساخته شده، ماهواره‎اي با فناوري سطح بالا، پيشرفته و عملياتي است که قابليت عکسبرداري به صورت رنگي را دارد و با اجراي دو پروژه ماهواره نويد و ظفر متخصصان دست اندر کار به کليه فناوري‎هاي زيرسامانه ماهواره شامل سازه، کنترل حرارت، انرژي، تصويربرداري، زیرسامانه‎های ذخيره و ارسال و الکترونيک مرتبط دست يافتند.

به گفته سرپرست جدید سازمان فضایی بایستی اولین ماهواره پرتاب شونده در دولت جدید به نام «تدبیر» باشد که به نظر می‎رسد نام ماهواره ظفر به تدبیر تغییر یافته است.

ماهواره دانشگاه امیرکبیر

طراحی و ساخت ماهواره آتست (AutSat) از سال 86 به عنوان پروژه‎ای میانی و در راستای اکتساب فناوری‎های گوناگون مورد نیاز برای ماهواره‎های عملیاتی آغاز گردید و نمونه مهندسی آن در بهمن ماه 1389 رونمایی شده بود. این ماهواره هم از نوع سنجش از دور بوده و هدف اصلی آن رصد زمین، تشخیص پوشش‎های گیاهی و تصویربرداری توسط 4 دوربین تعبیه شده در آن است.

این ماهواره حدوداً 80 کیلوگرمی که در ابتدا قرار بود در مدار قطبی 98 درجه قرار گیرد به دلیل عدم فراهم شدن امکان پرتاب توسط پرتابگرهای خارجی با اعمال تغییراتی قابلیت قرارگیری در مدار با شیب 55 درجه را پیدا کرد و در نتیجه به فهرست مسافران ماهواره‎بر سیمرغ از پایگاه پرتاب جدید افزوده شد.

قرار است آتست که دارای شکلی مکعبی به اضلاع 55 * 60 * 50 سانتیمتر است در مدار خورشید آهنگ حدود 660 کیلومتری مستقر شود که از این بابت بالاتر از سایر ماهواره‎های کشور خواهد بود و عمر آن نیز 3 تا 5 سال برآورد می‎شود.


دوربین‎های به کار رفته در آتست خریداری شده و زیرسامانه‎هایی مانند آنتن UHF، سازه ماهواره و بردهای الکتریکی در کشور طراحی و ساخته شده است. زیرسامانه‎های این ماهواره شامل سازه و مواد، توان الکتریکی، کنترل وضعیت و مکانیک مدار، ایستگاه زمینی و مخابرات فضایی، کنترل حرارتی و مدیریت داده بوده که بر اساس آئین نامه استاندارد اروپایی ECSS طراحی شده اند.

ماهواره ایران ست-1

یکی دیگر از ماهواره‎های مهمی که توسط ماهواره‎بر سیمرغ به فضا راهی خواهد شد ماهواره مخابراتی «ایران ست-1» است. این ماهواره به عنوان گام اول در مسیر دستیابی ایران به ماهواره مخابراتی قابل استقرار در مدار زمین آهنگ است و فعلاً پرتاب آن برای سال 1395 برنامه‎ریزی شده است.

ایران ست-1 با جرم حدوداً 70 کیلوگرمی توسط ماهواره‎بر سیمرغ به مدار 250 کیلومتری منتقل خواهد شد و پس از رسیدن ماهواره به شرایط مناسب با بهره‎گیری از پیشران گاز سرد موجود در داخل خود با شیب مداری 10درجه به مدار 11هزار کیلومتری منتقل شده و در این مدار مستقر می‎شود.

در ارتفاع فوق ایران ست-1 قابلیت پخش روزانه در حدود دو ساعت برنامه تلویزیونی را خواهد داشت. مأموریت دیگر این ماهواره آزمودن سامانه‎های مقابله با تشعشات فضایی است زیرا ماهواره‎هایی که در داخل جو زمین قرار می‎گیرند به دلیل خاصیت جو در معرض تشعشات بسیار کمتری قرار می‎گیرند اما در ارتفاعات بالاتر، ماهواره باید خود در برابر تمامی تابش‎های خطرناک فضایی مقاومت کند.

بنا بر اظهارات مسئولین برنامه فضایی در هر یک از پروژه‎های ماهواره‎ای تعریف شده در کشور تلاش می‎شود تا فناوری‎های مختلف که در ماهواره‎های عملیاتی با طول عمر بالا قرار است به کار گرفته شوند پس از طی شدن روند تمام مراحل طراحی و آزمایش زمینی و شبیه‎سازی در فضا در معرض آزمون واقعی قرار داده شوند تا در نهایت بر پایه این تجارب، ماهواره‎های تولید شده برای مأموریت‎های عملیاتی به بهترین شکل عمل کنند.

امروزه فناوری‎های جدید در حوزه ماهواره‎ها و زیرسامانه‎های آنها توسط متخصصان داخلی در صنعت و دانشگاه در حال توسعه است و شدت تحریم‎ها علیه کشورمان حتی همکاری‎هایی در سطح ساخت ماهواره سینا-1 و مصباح را نیز ناممکن ساخته.

با این وجود سرعت پیشرفت برنامه فضایی کشورمان به اذعان کارشناسان داخلی و خارجی مطلوب بوده و در آینده نزدیک با آماده شدن ماهواره‎برها و پایگاه‎های پرتاب جدید، این سرعت بسیار بیشتر هم خواهد شد زیرا یافته‎ها و ساخته‎های دانشمندان کشورمان امکان آزمون عملی و سپس توسعه بیشتر را خواهد یافت.