ویژگی‌های جدیدترین ماهواره ایرانی چیست؟

به گزارش حلقه وصل، طبق اعلام منابع رسمی کشور، طی روزهای آینده قرار است جدیدترین ماهواره ساخت ایران با نام «ظفر» به همراه موشک ماهواره‌بر سیمرغ برای استقرار در مدارد 530 کیلومتری، 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.

برنامه فضایی جمهوری اسلامی ایران از سال 1387 و با پرتاب موفقیت آمیز «ماهواره امید» وارد فاز جدیدی شد. پیش از آن همکاری هایی در جهت انتقال دانش و فناوری ساخت و به کارگیری ماهواره ها 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 ماهواره های مختلفی در دستور کار قرار گرفت.

هر یک از ماهواره های مذکور با هدف آزمایش فناوری خاصی در نظر گرفته شده بود. ماهواره های فجر و طلوع در صنایع الکترونیک ایران در وزارت دفاع، ماهواره های 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.

اتفاق بسیار مهم سال 1387، پرتاب امید با یک موشک ماهواره بر ساخت داخل به نام سفیر-1-آ یا سفیر امید بود. این پرتابگر در فاصله کوتاهی تا سال 1390 دو پرتاب موفق دیگر را برای ماهواره های نوید و رصد به ثبت رساند. پس از آن تا سال 1393 که ماهواره فجر با سفیر-1بی در مدار قرار گرفت خبری از چگونگی نتایج پرتاب های ماهواره بر سفیر به صورت عمومی منتشر نشد.

با توجه به رده وزنی محموله قابل حمل توسط سفیر-1 که نهایتاً در حدود 50 کیلوگرم به مدار بیضوی حدود 275 در 350 کیلومتر بود، نیاز به ماهواره بر قدرتمندتری برای حمل ماهواره های سنگین رده 80 تا 100 کیلوگرم مانند طلوع، آت ست و ظفر وجود داشت. این ماهواره بر به نام سیمرغ در همان دهه 1380 در مسیر طراحی قرار داشت و ابتدا موتور مرحله اول آن در بهمن 1388 و بعداً نمونه مقایس کامل (ماک آپ) آن رونمایی شد.

(در قسمت دوم گزارش مأموریت ماهواره ظفر، به طور کامل‌تری به موشک ماهواره بر سیمرغ پرداخته خواهد شد.)

مقایسه ابعاد ماهواره برهای سفیر و سیمرغ

تصاویر منتشر شده از ماهواره ظفر در مراسم تحویل به سازمان فضایی برای پرتاب، تفاوت های بسیار زیادی را نسبت به ظفر رونمایی شده در 18 بهمن 1389 نشان می داد. در زمان رونمایی از اولین نمونه ماهواره ظفر عنوان شد که ظفر ماهواره‎ای مکعبی شکل با ارتفاع 80 و مقطع 63 * 63 سانتیمتر بوده و این ماهواره حدود 90 تا 100 کیلوگرمی در مدار دایروی 500 کیلومتری با شیب 55 درجه مستقر خواهد شد.

بر اساس اطلاعات منتشر شده در آن زمان مشخص شد که ظفر علاوه بر برتری‎های فراوان نسبت به ماهواره قبلی دانشگاه علم و صنعت یعنی نوید، تفاوت‎هایی نسبت به طلوع-1 هم دارد که از آن جمله می‎توان به برخورداری از 4 دوربین اشاره کرد.

ماهواره ظفر رونمایی شده در بهمن 1389

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( 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 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 به صورت رنگی را دارد و با اجرای دو پروژه ماهواره نوید و ظفر متخصصان دست اندر کار به کلیه فناوری‎های زیرسامانه ماهواره شامل سازه، کنترل حرارت، انرژی، تصویربرداری، زیرسامانه‎های ذخیره و ارسال و الکترونیک مرتبط دست یافتند.

در بهمن 1389 و رونمایی از ظفر، برنامه پرتاب آن برای سال 1391 عنوان شده بود که محقق نشد. طبق برنامه قرار بوده نمونه پرتابی ظفر تا ابتدای تابستان سال 1392 آماه تحویل بوده و در همین سال به فضا پرتاب شود اما آماده نبودن سیمرغ و عدم بهره برداری از پایگاه امام خمینی (ره) که به گفته مسئولین وقت باید تا سال 1392 آماده بهره برداری می بود باعث تأخیر در پرتاب ظفر شد. بعدها نیز از میان مصاحبه برخی مسئولین فضایی کشور از جمله مصاحبه رئیس وقت سازمان فضایی در مهر 1395 اینطور برداشت شد که تغییراتی در مأموریت ماهواره ظفر اعمال شده و از این رو برخی بخش های این ماهواره دستخوش تغییر شده که طبعاً نیازمند تکرار تمامی فرایندهای آزمایشی پیش از پرتاب است.

طبق آخرین اظهار نظرها، امید می رفت کارهای این ماهواره در سال 1395 به اتمام رسیده و در سال 96 آماده پرتاب باشد اما رئیس سازمان فضایی کشور اوایل مرداد آن سال اعلام کرد ماهواره ظفر علم و صنعت، تا 2 سال آینده به مرحله پرتاب می رسد.

وی در مهر 1396 نیز اعلام کرد: «ماهواره ظفر تا پایان سال به جمع بندی برای طراحی مدل جزئی می رسد». از این جمله می توان برداشت کرد احتمالاً حجم تغییرات ظفر به قدری بوده که نیازمند تکرار مجدد طراحی شده است.

از جمله تغییرات ظفر تغییر برخی دوربین های 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 ماهواره‌ایی دانشگاه علم و صنعت اطلاع رسانی شد. به گفته وی دو برابر شدن دقت کنترل و افزایش بیش از 15 برابری نرخ ارسال داده های تصویری از دیگر مزایای ماهواره ظفر است.

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

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

ماهواره ظفر رونمایی شده در 29 دی 1398

با توجه به نوبت پرتاب قابل اختصاص به این ماهواره، اقدام به بازطراحی و بهبود قابلیت آن برای رشد بیشتر فناوری فضایی کشور و البته استفاده کاربردی بهتر در حوزه تصویربرداری فضایی، اقدامی هوشمندانه بوده است.

در صورت استفاده از تجربیات سایر سازندگان ماهواره در کشور در بازطراحی ماهواره ظفر، این اقدام ارزش بسیار بالاتری نیز می یابد. به گفته مسئولان امر، سه سال زمان و بیش از 340 هزار نفر ساعت زمان صرف طراحی و ساخت و آزمایش ماهواره ظفر جدید شده است.

نمونه جدید ماهواره ظفر با جرم 113 کیلوگرم، ابعاد 120*90*90 سانتیمتر، برای قرارگیری در مدار دایروی 530 کیلومتری با زاویه شیب مداری 56 درجه آماده شده است. امید می رود 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.

ماهواره ظفر در مراسم تحویل به سازمان فضایی

از مأموریت های ظفر جدید علاوه بر تصویربرداری پانکروماتیک با دو دوربین با تفکیک 25 و 50 متر به صورت زمان واقعی و نیز ذخیره و سپس ارسال، برقراری ارتباط صوتی بین کاربران به شیوه های مختلف عنوان شده است. امکان پخش پیام یک کاربر به صورت همگانی، امکان برقراری ارتباط صوتی یک طرفه بین دو کاربر و امکان ارسال پیام هر کاربر برای 256 کاربر مقصد از جمله مأموریت های 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 مأموریت های تحقیقاتی ظفر اندازه گیری میزان دوز یونیزه کننده توسط پرتوهای کیهانی دریافتی از فضا و همچنین تشخیص اثر آنها روی تراشه های نیمه هادی از جمله حافظه های SRAM مبتنی بر ترانزیستورهای اثر میدان ترکیبی است. نتایج این آزمایش ها در طراحی های بعدی برای ماهواره های کاربردی کشور در مدارات مختلف مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

از تصاویر دریافتی از این ماهواره برای به روز رسانی نقشه های کاربردی اراضی در مقیاس بزرگ، پایش توسعه شهری، به روز رسانی مرز پهنه های کشاورزی در مقیاس بزرگ، پایش تغییرات در عرصه های طبیعی و جنگلی، به روز رسانی نقشه های پهنه بندی و پایش دریاچه های دائمی و فصلی در سطح کشور استفاده خواهد شد. همچنین آثار تخریب بلایای طبیعی و تهیه نقشه های ساختاری شناسایی گسل ها و چین های موجود در کشور نیز با تصاویر دریافتی از این ماهواره ممکن خواهد شد.

مکانیزم باز کننده بوم از دیگر اجزائی است که در ظفر آزمایش خواهد شد. نوع پایدارسازی این ماهواره مانند نمونه اولیه از نوع سه محوره بوده، باند ارتباطی کنترل آن UHF و VHF و باند تصویربرداری آن S است. یک ایستگاه نزدیک به تهران در ماهدشت و یک ایستگاه در چرمشهر و یک ایستگاه نیز در قشم کار دریافت اطلاعات و ارتباط با ماهواره ظفر را بر عهده خواهند داشت.

مکان ایستگاه های کنترل و ارتباط با ماهواره ظفر

به گفته رئیس مرکز تحقیقات ماهواره دانشگاه علم و صنعت به جز چهار زیرسامانه، سایر اجزا و زیرسامانه ها به طور کامل در داخل کشور طراحی و ساخته شده است.

در مراسم تحویل دهی دو ماهواره ظفر به سازمان فضایی، تفاوت جزئی بین این دو ماهواره ذکر شد که مربوط به دوربین آنها است به طوری که ظفر-1 از دوربین با تفکیک 25 متر و ظفر-2 از دوربین رنگی با تفکیک 16 متر برخوردار است. البته گفته نشد که هر دو ماهواره در یک پرتاب به فضا ارسال خواهند شد یا اینکه یکی به عنوان ذخیره در نظر گرفته شده است.

روز 29 دی 1398 این ماهواره پس از گذراندن 221 مورد آزمایش های 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 آزمایش ها شامل آزمایش های 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.

برخی از آزمایش ها خصوصاً آزمایش های تشعشع و EMC در آزمایشگاه جدید و پیشرفته ای در پژوهشگاه فضایی در 6 ماهه اول سال 98 انجام شده و در پائیز این سال، آزمایش های سازگاری ماهواره ظفر با ماهواره بر و ایستگاه های زمینی به انجام رسید.

ماهواره 113 کیلوگرمی ظفر

دو ماهواره دیگر شامل ماهواره مخابراتی ناهید-1 با رده وزنی 50 کیلوگرم و ماهواره پارس-1 که از دوربینی با تفکیک حدود 12 متر برخوردار است نیز در حال گذراندن آزمایش های نهایی خود هستند.

امید می‌رود که با تزریق موفق ماهواره ظفر علاوه بر جهش برنامه فضایی کشور در بخش ماهواره ها از ماهواره های آزمایشی و بستر فناوری با عمر کمتر از 3 ماه به ماهواره کاربردی مقدماتی با عمر 1.5 سال برسد.

همچنین تجربیات کسب شده و بازخورد انتخاب ها، طراحی ها و قطعات و زیرسامانه های ماهواره ظفر نقش مهمی در ساخت اجزاء متناظر در سایر ماهواره های کاربردی کشور خواهد داشت.

ماهواره هایی که قطعاً هم گرانقیمت تر بوده و هم مهمتر و در نتیجه باید ریسک انتخاب ها و طراحی ها به حداقل ممکن برسد تا راه طولانی برای رفع نیازهای فضاپایه ایران با توانمندی بومی، سریع تر و با کمترین تکرار ناشی از خطا طی شود.