به گزارش سرویس دفاع و امنیت مشرق، برنامه فضایی کشورمان که تا چند سال پیش، از روند مناسبی برخوردار بوده و مراحل آن سریعتر از بسیاری کشورهای فضایی جهان به پیش می رفت، مدتی است به دلایلی چون تغییر ساختار، تغییر اولویت های کاری، کاهش بودجه و البته بی توجهی مدیریتی، روزهای خوب خود را تکرار نمی کند.
به نظر می رسد برنامه فضایی کشورمان نیز همانند سایر موضوعات مهم، نیازمند اراده سیاسی و توجه اعتباری بیشتر است تا از سرعت مطلوب و نتایج عملیاتی 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.
امسال نیز در جریان روز ملی فضایی از دستاوردهای جدید کشور در حوزه فضایی رونمایی شد که شامل دو ماهواره و سامانه انتقال مداری ماهواره سامان 1 بود.
آشنایی کلی با دستاوردهای رونمایی شده در روز فناوری فضایی
باز کردن صفحات خورشیدی در مدار، ارتباط در باند مخابراتی KU در مدار، تصویربرداری و تخمین نرخ باز شدن صفحات خورشیدی از جمله ماموریت های ماهواره مخابراتی ناهید ١ است.
همچنین فراهم کردن تجهیزات آزمون مکانیزم های فضایی، تجهیزات مخابراتی فرکانس بالا و طراحی بخش های آن، تعیین و کنترل وضعیت سه محوره، ارتباط مخابراتی دائم در باند S، تصویربرداری ضمن عملیات و تخمین نرخ باز شدن صفحات خورشیدی به کمک آن نیز از اهداف ثانویه طراحی و ساخت این ماهواره است.
ماهواره "پیام امیرکبیر " نیز که در دانشگاه صنعتی امیرکبیر طراحی و ساخته شده است، دارای ماموریت تصویربرداری پایشی با دقت بهتر از 40 متر در طیف‌های رنگی و پانکروماتیک و ذخیره و ارسال پیغام‌های کاربران و سنجش تشعشعات فضایی است که با پرتابگر بومی پرتاب خواهد شد.
ماهواره های رونمایی شده در مراسم روز صنعت فضایی
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.
به گفته مسئولان ساخت این پروژه، 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.
مدارهای مهم برای ماهواره ها کجا هستند؟
به گزارش مشرق، دو مدار مهم و اصلی برای قرار گیری ماهواره ها لئو و ژئو نام دارند. مدارهای کم ارتفاع زمینی " لئو : Low Earth Orbit " به مدار های واقع در ارتفاع 200 تا2000 کیلومتری سطح زمین اطلاق می شود. سرعت گردش ماهواره ها به دور زمین با کاهش ارتفاع مداری افزایش میابد. برای مثال، زمان یک دور گردش ماهواره ای که در مداری به ارتفاع چهارصد کیلومتری از سطح زمین قرار دارد، حدود 90 دقیقه است.
این در حالی است که یک ماهواره واقع در مدار زمین ثابت به ارتفاع حدود 36000 کیلومتری سطح زمین به 24 ساعت زمان نیاز دارد تا یک بار به دور زمین بگردد. از طرفی ماهواره های واقع در مدار های کم ارتفاع تنها می‌توانند محدوده ای به شعاع حدود 1000 کیلومتر را بر سطح زمین پوشش دهند. بنابراین برای یک ارتباط بدون اختلال، حتی برای کاربرهای منطقه ای، تعداد زیادی از این نوع ماهواره ها لازم است .
سامانه انتقال مداری سامان 1
قرار دادن ماهواره در مدار کم ارتفاع زمینی کم هزینه تر از پرتاب ماهواره به مدار زمین ثابت بوده و به دلیل نزدیک بودن ماهواره به زمین قدرت سیگنال کمتری مورد نیاز است (قدرت سیگنال با مجذور فاصله نسبت عکس دارد، بنابراین این کاهش در فاصله های زیاد چشمگیر خواهد بود) از این رو بین تعداد ماهواره ها و هزینه آنها باید حالت بهینه انتخاب شود .
ماهواره‌های ژئو در مدارهای ژئواستیشنری قرار دارند یعنی 36 هزار کیلومتر با زمین فاصله دارند و از فناوری پیچیده‌ای بهره مند هستند چرا که ماندگاری آنها در این مدار زیاد است.
مدار ژئو در 36 هزار کیلومتری کره زمین قرار دارد بنابراین باید سرعت ماهواره‌ای که در این مدار قرار می‌گیرد با سرعت چرخش زمین برابر باشد هنگامی که ماهوراه در مدار ژئو قرار گرفت همیشه از روی زمین در یک نقطه مشخص قابل ردیابی است در حالی که این ماهواره با سرعت 11 هزار متر در ثانیه حرکت می کند اما سرعت زاویه ای آن با چرخش زمین برابر است.
در مدار ژئو ماهواره های مخابراتی قرار می گیرند چرا که این ماهواره‌ها با قرار گرفتن در یک نقطه ثابت همیشه با زمین ارتباط برقرار می‌کند.
اهمیت انتقال بین مداری چیست؟
همان طوری که در بالا توضیح داده شد ماهواره های خاصی برای هر کدام از این مدارها 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، 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 خررج 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 350-375 کیلومتر و حضیض حدود 250-275 و زاویه میل 55 درجه با شروع کار پیشران، مدار این ماهواره در نقطه اوج به مدار دایروی 375 تا 400 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 3 ماه به میزان یک تا یک و نیم سال می رسد.
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.
تلاش های ایران در بخش سامانه های انتقال بین مداری
همانطور که اشاره شد جمهوری اسلامی ایران پیش از نیز سامانه های انتقال بین مداری را در ماهواره فجر خود آزمایش کرده بود. ماهواره فجر 52 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 میا بحث ارتقاء سامانه انتقال مداری سامان 1 به نسب مدل قبلی است.
ماهواره فجر
ماموریت سامانه سامان 1 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. همان طوری که مشخص است در سامانه جدید توان انتقال یک ماهواره 100 کیلوگرمی به ارتفاع 300 کیلومتر بالاتر تعریف شده است. در سامانه قبلی یک ماهواره حدودا 50 کیلوگرمی در حدود 200 کیلومتر به بالا منتقل شده بود که این نشان از افزایش مشخص و قابل ملاحضه توان سامانه انتقال بین مداری کشور دارد.
