ماهواره‌ برهای ایرانی را بیشتر بشناسید +عکس

به گزارش حلقه وصل، همانطور که در گزارش های پیش اشاره شد، بهره برداری از ظرفیت های صنعت فضایی به یکی از اهداف راهبردی و کلان برای پیشرفت حداکثری کشور تبدیل شده است.

تجربیات ابتدای راه نشان داد که جمهوری اسلامی ایران باید تمامی حلقه های زنجیره کامل صنعت فضایی را به صورت بومی ایجاد کند. یعنی علاوه بر طراحی، ساخت، آزمایش و کاربری ماهواره ها توسط ایستگاه های زمینی، در پرتاب ماهواره نیز صاحب توانمندی بومی شود.

پرتاب ماهواره به عنوان دشوارترین حلقه زنجیره صنعت فضایی بر دو پایه ماهواره‌بر و پایگاه پرتاب استوار است. در این گزارش به معرفی ادامه برنامه فضایی ایران در دو عرصه مذکور پرداخته ایم.

برای رسیدن به اهداف تصریح شده در سند توسعه هوافضا که در سال 1391 مورد تصویب شورای عالی انقلاب فرهنگی قرار گرفته است به عنوان برنامه ریزی فنی، قرار شده تا توانایی کامل پرتاب و به کارگیری ماهواره در 4 مدار طی 4 گام تثبیت شود. هدف نهایی در سند مذکور به کارگیری ماهواره های سنجشی با دقت بهتر از 10 متر و ماهواره مخابراتی در مدار زمین آهنگ است.

مدار 250 در 375 کیلومتر بیضوی به عنوان مداری برای گام اثبات فناوری و اثبات قابلیت در نظر گرفته شد. 4 پرتاب موفق ماهواره های امید، رصد-1، نوید علم و صنعت و فجر با ماهواره‌بر سفیر-1 برای اجرای گام اول صورت پذیرفت.

در گام دوم مدار 500 کیلومتر دایروی با ماهواره‌بر سیمرغ در نظر گرفته شده است. برای این مدار ماهواره های مختلفی از جمله طلوع، پیام، ظفر، پارس-1 و ناهید-2 در نظر گرفته شدند و طول عمر مداری ماهواره هایی که در این مدار قرار می گیرند 5 سال است.

در صورتی که طول عمر تجهیزات نصب شونده در ماهواره نیز به همین میزان باشد، می توان از حداکثر طول عمر مداری استفاده کرد در غیر اینصورت به سبب اتمام طول عمر تجهیزات، ماهواره عمر کمتری از 5 سال خواهد داشت.

طبق برنامه گام دوم باید تا سال 1400 تثبیت شود. این در حالی است که با شروع پرتاب های ماهواره‌بر سیمرغ از سال 1396 تاکنون، موفقیت کاملی حاصل نشده هر چند که در هر پرتاب نسبت به پرتاب قبلی، روند بهبود درصد موفقیت کاملاً مشهود است.

به نظر می رسد که برای سال 1399 اگر نظرات سیاسی مجدداً دامنگیر برنامه فضایی نشود شاهد 2 یا 3 پرتاب ماهواره‌بر سیمرغ باشیم.

گام سوم برای تحقق اهداف سند توسعه هوافضا، مدار 1000 کیلومتری سنکرون یا هماهنگ با خورشید است. برای مدار 1000 کیلومتر ماهواره های نسبتاً سنگین با جرم بالاتر از 500 کیلوگرم یا ماهواره هایی سنگین با جرم 1000 کیلوگرم در مدار بالاتر از 600 کیلومتر در نظر گرفته شده است.

طبق برنامه پرتاب های این مدار باید از سال 1400 وارد مراحل آزمایشی شده و تا سال 1402 الی 1404 این مدار نیز تثبیت شود. ماهواره‌بر در نظر گرفته شده برای این مدار سریر نام دارد که به گفته مسئولین، فناوری های اصلی آن تحقق یافته و مراحل ساخت آن در حال شروع است.

گام چهار و نهایی برای رسیدن به قابلیت بهره برداری کامل از فناوری فضایی تزریق ماهواره های کاربردی در مدار 36000 کیلومتر است که باید در سال 1407 تثبیت شود. برای این منظور از سال 1402 پژوهش های مختص آن شروع می شود که به طور عمده مربوط به ماهواره‌بر مختص آن به نام سروش است. برخی از ماهواره های مخابراتی خانواده ناهید در این مدار قرار می گیرند. ماهواره ملی مخابراتی نیز به عنوان هدف نهایی و بزرگ صنعت فضایی کشور در این مدار قرار می گیرد.

* مأموریت های جدید سیمرغ

همانطور که ذکر شد، قرار است سال 1399 سالی پرکار برای ماهواره‌بر کاربردی ایران یعنی سیمرغ باشد. 3 و به قولی 4 پرتاب آزمایشی توسط این ماهواره‌بر پشت سر گذاشته شده و تقریباً نقاط قوت و ضعف آن برای متخصصان شناخته شده است. قرار است نسخه دوم ماهواره ظفر، اولین مسافر سیمرغ در سال جدید باشد. دیگر مسافر آن احتمالاً ماهواره پارس-1 است که مراحل تجمیع آن تا پایان سال 98 قرار بود به اتمام رسیده باشد.

یکی از مأموریت های سیمرغ، حمل ماهواره به همراه بلوک انتقال مداری است. در واقع هدف از این کار، آزمایش بلوک انتقال مداری است که وظیفه انتقال ماهواره را پس از تزریق و پایدار شدن در مداری خاص به مداری جدید بر عهده دارد. این مأموریت به احتمال بسیار زیاد در سال 1399 یا 1400 به انجام خواهد رسید.

مأموریت دیگر سیمرغ که برای اولین بار در برنامه فضایی ایران قرار است انجام شود و بسیار هم نقش مهمی در توسعه هر چه سریعتر صنعت فضایی کشور دارد، آزمایش حمل و پرتاب و تزریق سه ماهواره در یک پرواز است.

قرار است دو ماهواره کوچک به همراه یک ماهواره اصلی در سال 1399 یا 1400 با ماهواره‌بر سیمرغ در مدار قرار داده شود. این کار راه را برای قراردهی همزمان ماهواره های کاربردی با مأموریت های مختلف یا منظومه ماهواره ای در آینده باز می کند.

تغییرات نامعلوم دیگری نیز در انتظار ماهواره‌بر سیمرغ است. هزینه های پرتاب ماهواره به طور معمول در دنیا بر حسب دلار بر هر کیلوگرم محاسبه می شود.

هم اکنون این رقم برای سیمرغ حدود 15000 دلار اعلام شده اما به گفته سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع، قرار است در آینده نزدیک این رقم برای سیمرغ به 10000 دلار بر هر کیلوگرم کاهش یابد. این کار به دو روش زیر یا ترکیبی از آنها محقق می شود. یا هزینه ساخت هر ماهواره‌بر سیمرغ از رقم 3.5 میلیون دلار فعلی کمتر خواهد شد که ممکن است با استفاده از فناوری های جدید و روش های جدید ساخت یا کاستن از برخی هزینه های آزمایشگاهی و داده برداری مربوط به دوران توسعه و تحقیق باشد. یا با افزایش میزان محموله قابل حمل توسط ماهواره‌بر با همین هزینه تمام شده فعلی، رقم هزینه پرتاب به ازای هر کیلوگرم محموله کاهش می یابد. این کار نیز به روش هایی همچون کاستن از وزن بخش هایی از ماهواره‌بر با استفاده از فناوری های جدیدتر یا مواد سبکتر و ... محقق می شود. در هر صورت در ادامه برنامه فضایی ایران، قرار است صرفه اقتصادی ماهواره‌بر سیمرغ بالغ بر 30 درصد بهبود یابد.

* سریر، عضو جدید اسکادران فضایی ماهواره‌برهای ایرانی

نام ماهواره‌بر سریر در اوائل دهه 1390 برای اولین بار مطرح شده بود. هر چند نسل بعد از سیمرغ، قبلاً سپهر نامیده شده بود اما امروزه از سریر به عنوان نسل بعدی سیمرغ نام برده می شود. ماهواره‌بر سوخت مایع سریر از افزوده شدن یک مرحله به ماهواره‌بر 26 متری سیمرغ حاصل شده است که طول آن را به 35 متر می رساند. بر خلاف سیمرغ، سریر در تمام طول خود، دارای قطر یکسان خواهد بود یعنی قطر 2.4 متر از ابتدا تا انتهای بدنه.

از گفته های فوق که در مصاحبه سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع در رسانه ملی بیان شده بود، می توان برداشت کرد که سریر ماهواره‌بری 3 مرحله ای است که دو مرحله دوم و سوم آن طراحی کاملاً جدیدی دارد. زیرا با توجه به طول 9 متری مرحله اضافه شونده به سیمرغ این بخش قطعاً متفاوت از مرحله اول فعلی آن خواهد بود که طول حدود 17.8 متری دارد.

از سوی دیگر مرحله دوم سیمرغ نیز با طول حدود 8.15 متر دارای قطر 1.5 متر است که قرار است در سریر با مرحله ای با قطر 2.4 متر جایگزین شود. پس دو مرحله فوقانی سریر طراحی جدید خواهند داشت.

از مشابهت قطر و طول مراحل دوم و سوم سریر می توان این گمانه را مطرح کرد که احتمالاً این دو مرحله، یکسان و مشابه هم خواهند بود. احتمال قوی فعلی در مورد مرحله اول سریر، استفاده از همان مرحله اول ماهواره‌بر سیمرغ است که در گزارش مربوط به این ماهواره‌بر، شرح داده شد. در اینصورت سریر وامدار بخشی از فناوری های توسعه یافته در سفیر-1آ، سفیر-1بی و سیمرغ خواهد بود.

با توجه به اینکه در مصاحبه های مسئولان برنامه فضایی کشور در بهمن ماه 1398، گام سوم ایران تثبیت توان تزریق ماهواره های 500 کیلوگرمی در مدار 1000 کیلومتری یا ماهواره های حدود 1000 کیلوگرمی در مدار بالای 600 کیلومتری عنوان شده، قاعدتاً سریر باید در دو دسته مأموریت مذکور مورد استفاده قرار گیرد.

در هر دو صورت، محموله سریر می تواند شامل ماهواره اصلی به وزن مثلاً 200 تا 300 کیلوگرم و بلوک انتقال مداری به عنوان مابقی وزن محموله باشد.

در این صورت گام های ابتدایی برای آزمودن ماهواره ها در مدارهای بالا حتی تا مدار ژئو در 36000 کیلومتری می تواند توسط سریر آزمایش شود. بر اساس روند برنامه فضایی کشور و اصل شروع فعالیت ها با نهایت همزمانی ممکن، قاعدتاً شاهد پرتاب محموله های آزمایشی مدار ژئو توسط سریر خواهیم بود.

همچنین با توجه به قطر 2.4 متری سریر در قسمت های بالایی از یک سو که مساحت مقطع 2.56 برابری نسبت به سیمرغ ایجاد می نماید و توان حمله محموله 500 تا 1000 کیلوگرمی از سوی دیگر، سریر قرار است در ادامه برنامه فضایی ایران اقدام به حمل و پرتاب 5 ماهواره اصلی در یک پرواز نماید. یعنی فناوری پرتاب یک ماهواره اصلی و دو ماهواره کوچک که در سیمرغ به دست آمد، در سریر به سطح مذکور توسعه خواهد یافت.

بدیهی است که تثبیت این توانمندی به افزایش هرچه بیشتر رشد برنامه فضایی در عرصه کاربردی و نیز افزایش صرفه اقتصادی منجر خواهد شد.

* سروش، کلید ورود به باشگاه خاص

طبق برنامه قرار است ماهواره‌بر سروش، تثبیت کننده توان نهایی ایران برای تزریق محموله های سنگین کاربردی در مدار 36000 کیلومتری باشد. به گفته مسئولین، سروش ماهواره‌بری با قطر بدنه 4 متری است.

در تصاویری که از نمایشگاهی در اواخر سال 1398 از غرفه ماهواره‌برهای فضایی ایران به نمایش در آمد، مشخص شد سروش ماهواره‌بری با ساختار موازی یعنی بهره مند از موتورهای شتاب دهنده یا بوسترهای جانبی است.

تصویر نسبتاً مشابهی هم سال ها پیش در برنامه تلویزیونی تعطیل شده ثریا که به معرفی پیشرفت های کشور در عرصه های مختلف می پرداخت نشان داده شده بود.

این ساختار، سروش را در ردیف حامل های بزرگ و سنگین فضایی قرار می دهد. اینکه بوسترهای سروش از نوع سوخت جامد یا مایع هستند، اعلام نشده و در دنیا به کارگیری هر دو نوع به عنوان موتورهای شتاب دهنده جانبی، سابقه داشته است.

ماهواره‌بر سروش همانند نمونه های همرده خارجی توان حمل چند تن محموله به مدار لئو را دارد اما برخی گفته ها از توان حمل حدود 1 تن به مدار ژئو خبر داده اند. البته باید منتظر انتشار اطلاعات بیشتر از این ماهواره‌بر بود.

نکته مهم در مورد ماهواره‌بر سروش این است که با توجه به قطر و طول آن و نیز بوسترهای جانبی، امکان پرتاب آن از پایگاه امام خمینی(ره) در سمنان بدون تغییرات در برج خدمات و سکوی پرتاب، مقدور نیست. زیرا سروش برخلاف سریر که توسعه مستقیم ماهواره‌بر سیمرغ است، یک طراحی کاملاً متفاوت و در واقع نسل متفاوتی از ماهواره‌برهای ایران است. همین تفاوت های چشمگیر در قطر و طول و ساختار سروش سبب می شود تا تمام زیرساخت های طراحی، ساخت، آزمایش و پرتاب و عملیات ماهواره‌برها در کشور ارتقاء اساسی پیدا کند. احتمالاً محل اصلی عملیات ماهواره‌بر سروش، پایگاه پرتاب چابهار خواهد بود.

با ساخت پایگاه پرتاب امام خمینی(ره) در سمنان ایران به هفتمین کشوری تبدیل شد که توانایی طراحی، ساخت و راه اندازی پایگاه پرتاب فضایی را به طور مستقل دارد. این توانمندی سبب می شود تا ارتقاء پایگاه مذکور نیز به دست متخصصان داخلی در صورت نیاز صورت پذیرد.

همین توانمندی، دست مسئولان برنامه فضایی را برای فکر کردن به یک پایگاه پرتاب جدیدتر و کاربردی تر در جنوب کشور و در منطقه چابهار نزدیک به سواحل مکران باز کرد.

طرح ساخت این پایگاه به اوایل دهه 1390 باز می گردد اما توقف برنامه فضایی ایران در سالهایی از این دهه، سبب عقب افتادن فرایند طراحی و ساخت آن شد. با این وجود به گفته مسئولان فضایی کشور کار مطالعات و طراحی کلان این پایگاه تا پایان 1398 انجام شده است.

با توجه به برنامه‌ریزی های مربوط به ماهواره‌بر سروش از سال 1402 تا 1407، قاعدتاً پایگاه چابهار باید بین این دو سال و نزدیکتر به سال 1402 به بهره برداری برسد.

نزدیک بودن پایگاه پرتاب به خط استوا سبب می شود تا با صرف انرژی کمتری بتوان محموله های سنگین را در مدارهای بالا قرار داد. در نتیجه ماهواره‌بر سریر نیز می تواند علاوه بر سروش، برخی محموله های کاربردی و نسبتاً سنگین را برای تزریق به مدار پارکینگ (مدار حدود 1000 تا 1200 کیلومتر) و سپس انتقال به مدارهای بالاتر با بلوک انتقال مداری از پایگاه چابهار به انجام برساند.

با توجه به گستره سرزمینی کشورمان، امکان تأسیس پایگاه در عرض جغرافیایی پائین و نزدیک به خط استوا نسبت به بسیاری از کشورهای نیمکره شمالی زمین وجود دارد. به علاوه، تأسیس پایگاه در نواحی جنوبی سبب می شود تا ایمنی مربوط به جدایش مراحل ماهواره‌بر به راحتی تأمین شود زیرا بخش های جداشونده در اقیانوس سقوط می کنند در حالی که هم اکنون و در پایگاه فضایی سمنان، باید چند استان کشور برای سقوط بقایای ماهواره‌برها به حالت آماده باش در بیایند. همچنین گستره زاویه ای مسیر پرتاب با توجه به مرز کشورهای همسایه نیز در پایگاه جنوب بسیار بهتر از سمنان خواهد بود.

* ذوالجناح، خط متفاوت در برنامه فضایی ایران

در اواخر سال 1398 و پس از اخبار عدم موفقیت سیمرغ در قرار دادن ماهواره ظفر در مدار، خبر از آزمایش نسل جدید و متفاوتی از ماهواره‌برهای ایرانی به نام ذوالجناح در آینده نزدیک منتشر شد. ذوالجناح ماهواره‌بری سوخت جامد است که قرار است در اولین مأموریت خود در اواخر بهار 1399 ماهواره ناهید-1 را به فضا ببرد. در برخی اخبار مدار مد نظر برای این مأموریت 250 و در برخی 500 کیلومتر ذکر شده است. در هر صورت، ذوالجناح می تواند برنامه فضایی ایران را از مزیت های پرتابگر سوخت جامد بهره مند کند.

سهولت اجرای پرتاب های فضایی با ماهواره‌بر سوخت جامد، امکان ساده تر رسیدن به ضریب اطمینان مکانیکی بالا و قیمت نسبتاً ارزانتر از جمله دستاوردهای به کارگیری ذوالجناح در مسیر پرتاب های فضایی کشور خواهد بود.

اطلاعات بیشتری از ابعاد و توان عملیاتی ذوالجناح منتشر نشده است. اما ممکن است در ادامه، ذوالجناح به کمک ماهواره‌بر سروش نیز بیاید. یعنی یا مستقیماً به عنوان بوسترهای جانبی در ماهواره‌بر سروش مورد استفاده قرار بگیرد یا از دستاوردهای آن در توسعه بوستر سوخت جامد برای سروش استفاده شود.

نیاز به تعداد کافی از پرتاب های تحقیقاتی برای روشن شدن مجهولات در برنامه فضایی کشور، امروز بیش از پیش احساس شده است؛ مجهولاتی که دانشی برای طراحی دقیق آن و آزمایشگاهی روی زمین برای سنجش طراحی انجام شده برای آن در دسترس نیست یا با هزینه هایی بسیار بیشتر از خود پرتاب های تحقیقاتی قابل دسترس است. اطلاعات رفتار ماهواره‌بر و ماهواره در تمام مراحل این پرتاب ها ثبت شده و تبدیل به داده های علمی می شوند. داده های حاصل از این پرتاب های تحقیقاتی در بخش های موتور و سوخت، سازه و بدنه، مکانیزم های مهار و تزریق ماهواره و هدایت و کنترل مورد تحلیل قرار گرفته و در اصلاح طراحی ها مورد استفاده قرار می گیرند.

با توجه به عدم دسترسی به نتایج دستاوردهای کشورهای دیگر که ناشی از ارزش بی نظیر فناوری ماهواره‌برها است، باید به صورت بومی مراحل باقی مانده از توسعه ماهواره‌برها طی شود. این امر مستلزم جدا نگه داشتن برنامه فضایی کشور از سلیقه های سیاسی و روشن کردن نتایج و دستاوردهای صنعتی و اقتصادی فضا و ضررهای عدم پیگیری این صنعت برای همگان است.