به گزارش سرویس دفاع و امنیت حلقه وصل، ارسال ماهواره به فضا یکی از مراحل مهم پیشبرد برنامه فضایی هر کشور یا هر شرکت به حساب می آید و صد البته، ماهواره مورد نظر می توان در طیف گسترده ای از ماموریت های نظامی و غیر نظامی به کار گرفته شود. یکی از مسائل مهم در خصوص ماهواره ها و عملکرد آنها، بحث مدار و ارتفاعی است که یک ماهواره در آن قرار می گیرد. در جهان امروز، مدار ارتفاع پایین زمین موسوم به مدار LEO مقصد عمده ماهواره ها به حساب می آید و بسیاری از پرتابه ها از کره زمین، در این مدار قرار می گیرند. حضور داشتن در ارتفاع پایین دارای معایب و مزایای مخصوص به خود است که در ادامه به آن اشاره می کنیم.
البته بحث اصلی، برنامه ریزی و هدف گذاری جمهوری اسلامی ایران در حوزه فضایی برای رسیدن به هدف مهم منظومه سازی یا صورت فلکی از ماهواره ها در مدار زمین است، لذا در ابتدا یک اشاره کوتاه به مدارهای اصلی اطراف زمین خواهیم داشت.
مدارهای زمین به سه دسته کلی مدار پایینی زمین یا لئو (LEO: Low Earth Orbit)، مدار میانی یا مئو (MEO: Medium Earth Orbit) و مدار زمین آهنگ یا ژئو (Geosynchronous Orbit) تقسیم می‌شوند. البته مداری نیز تحت عنوان مدار بیضوی بالا با نام هئو ( HEO: Highly Elliptical Orbit ) نیز وجود دارد که ارتفاع نقطه اوج آنها بسیار بالا است و ویژگی آنها این است که ماهواره در این مدار مدت زمان طولانی را در آسمان منطقه مورد نظر طی می‌کند.
ماهواره های مدار لئو در فاصله نسبتا کمی از سطح زمین قرار دارند و بیشترین ارتفاع این نوع ماهواره‌ها از سطح زمین بین۲۰۰ تا ۱۵۰۰ الی ۲۰۰۰ کیلومتر از سطح زمین است و زمان یک دور چرخش ماهواره هایی که در این مدار قرار دارند به دور زمین، حدود ۹۰ دقیقه است. در این مدار معمولا ماهواره‌های سنجشی، هواشناسی و برخی ماهواره‌های جاسوسی قرار دارند. مدار میانی یا مئو نیز فاصله میان مدار لئو (۲۰۰۰ کیلومتر) و مدار ژئو (۳۶۰۰۰ کیلومتر) از سطح زمین را پوشش می‌دهد که اغلب ماهواره های سامانه‌های موقعیت‌یاب در جهان در این مدار قرار دارند.
نمایه ای از وضعیت مدارهای مختلف دور زمین
اما مهمترین مدار که دستیابی به آن نیازمند دانش و توان فنی کشورهای صاحب چرخه فضایی است، مدار ژئو یا مدار زمین آهنگ یا ژئوسنکرون است. این مدار در فاصله ۳۶ هزار کیلومتری از سطح زمین و زاویه صفر درجه نسبت به خط استوا قرار دارد که اگر جسمی مانند ماهواره در این مدار قرار بگیرد، سرعت چرخش آن به دور زمین با سرعت چرخش زمین برابر خواهد بود، یعنی ماهواره نیز سرعتی معادل سرعت زمین خواهد داشت و هر دور مداری آن معادل ۲۴ ساعت خواهد بود. از جمله مزیت‌های قرار گرفتن ماهواره در این مدار این است که ماهواره همواره در یک نقطه مشخص در آسمان قرار دارد و برای دریافت سیگنال از ماهواره نیازی به ایستگاه‌های گیرنده سیار وجود نخواهد داشت.
در حال حاضر کشورهای روسیه، آمریکا، اروپا، چین، ژاپن، هند، ایران، کره شمالی، کره جنوبی و رژیم اشغالگر قدس توان پرتاب ماهواره به مدار لئو را دارند که از میان این کشورها نیز روسیه، آمریکا، اروپا، چین، ژاپن و هند قادر به پرتاب ماهواره به مدارهای مئو ژئو هستند. اگر بخواهیم به نمونه های معروف مستقر در مدارهای GEO و MEO اشاره کنیم می توانیم ماهواره های ارتباط استراتژیک سری WGS متعلق به آمریکا در ارتفاع تقریبا ۳۶۰۰۰ کیلومتر و ماهواره های سیستم مکان یابی GPS در مدار MEO و ارتفاع حدودی ۲۰,۲۰۰ کیلومتری اشاره کرد.
همان طور که در بالا نیز اشاره شد مدار LEO به ارتفاع تا بیست هزار کیلومتری گفته می شود و در حال حاضر بیشترین تعداد ماهواره های موجود در مدار زمین نیز در این مدار قرار دارند. با توجه به ارتفاع کم تر می توان محموله های سنگین تری را نیز با قدرت کمتری در این فضا وارد مدار زمین کرد. این به مسئله بحث هزینه به عنوان یکی از چالش های مهم در حوزه پرتاب های فضایی را کاهش می دهد.
مشکل مدار LEO البته از طرف دیگر این است که به دلیل فاصله کم تر تا سطح زمین، سطح پوشش توسط هر ماهواره کاهش پیدا خواهد کرد و در نتیجه یا با کاهش سطح پوشش رو به رو خواهیم بود یا نیاز است که تعداد ماهواره ها بیشتر شود. در این جا بحث منظومه سازی ماهواره ای پیش می آید. البته منظومه های مداری را می توان در هر کدام از مدارهای زمین به کار برد و به غیر از مدار LEO در مدارهای دیگر هم منظومه های ماهواره ای در حال حاضر حضور دارند.
منظومه های ماهواره ای چیست و به چه کاری می آید؟
همان طور که از اسم آن مشخص است، منظومه ماهواره ای به مجموعه ای از ماهواره هایی گفته می شود که در یک مدار مشخص قرار گرفته و برای انجام یک یا چند ماموریت به کار می روند. اگر بخواهیم در حال حاضر به نمونه های معروفی از منظومه های ماهواره ای اشاره کنیم می توانیم به مجموعه ماهواره های خدمات اینترنتی استارلینک، سامانه های مکان یابی موقعیت یابی جی پی اس، بایدو یا گلوناس یا مجموعه ارتباطی TDRSS مخصوص سازمان ناسا اشاره کرد. از طرح های جدید در این حوزه می توان به طرح موسوم به Blackjack توسط سازمان دارپا در وزارت دفاع آمریکا اشاره کرد که قرار است ماهواره های شناسایی کوچک تر و ارزان تر نسبت به مدل های قبلی را در تعداد بالا به مدار زمین ارسال کند.
نمایه گرافیکی از یک ماهواره استارلینک که توسط شرکت اسپیس ایکس به فضا ارسال شده است
نمایه ای گرافیکی برای آشنایی با مفهوم منظومه های ماهواره ای
همان طور که قبلا هم اشاره شد به طور کلی مدار LEO میزبان بیشترین تعداد ماهواره ها در جهان بوده و در حال حاضر حجم زیادی از ماهواره های در قالب منظومه ای نیز در همین مدار قرار دارند. در این میان توسعه چند فناوری جدید باعث شده تا بحث توسعه منظومه های ماهواره ای، خصوصا در مدار LEO گزینه ای جذاب تر شده است.
یک بحث، توسعه میکرو ماهواره هاست که به لطف پیشرفت در حوزه هایی مثل الکترونیک و اپتیک می توانند کارهای ماهواره های بزرگتر را نیز در یک اندازه و وزن کم تر انجام دهند. نکته بعدی مربوط به توسعه راکت های پر قدرت تر و آغاز رقابت در بحث راکت هایی با قابلیت بازیافت است که شدیدا باعث کاهش هزینه پرتاب های ماهواره ای شده. یک شرکت خدمات دهنده می تواند با یک راکت سنگین یک بار مصرف یا چند پرتاب با یک راکت چند بار مصرف تعداد قابل توجهی از ماهواره های کوچک را در مدار زمین قرار داده و با هزینه کمتر پوشش مورد نظر ماهواره ای خود را ایجاد کند.
از مزایای این کلاس از ماهواره های کوچک و داشتن منظومه های ماهواره ای خصوصا در بحث نظامی این است که در بحث مقابله کار دشمن بسیار سخت خواهد بود. اگر دشمن به سمت بحث مقابله نرم و بحث هایی مثل استفاده از اخلال گرها برود حجم زیاد ماهواره ها که از زوایای مختلفی یک منطقه را پوشش می دهند کار را برای دشمن سخت خواهد کرد. در عین حال اگر بخواهیم وارد بحث برخورد سخت و برای نمونه استفاده از موشک های ضد ماهواره نیز بشویم اولا شناسایی و رهگیری این ماهواره ها سخت تر بوده و در عین حال به دلیل وجود ماهواره های بیشتر در مدار در صورت از دست رفتن یک یا چند ماهواره کلیه خدمات مورد نظر قطع نشده و سایر ماهواره ها تا حدی توان پوشش وظیفه پلفترم های از دست رفته را خواهند داشت. در عین حال درگیری با حجم بیشتر از ماهواره ها برای دشمن امری گران تر خواهد بود چرا که هزینه موشک های ماهواره بر نیز بالاست.
ایران و منظومه سازی ماهواره ای
بر اساس صحبت های سیداحمد حسینی سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع در برنامه ثریا که مدتی قبل از شبکه اول سیما پخش شد، بحث منظومه سازی یکی از برنامه های آینده فضایی کشور ماست. نگاهی به برخی از اصطلاحا کدهای خبری که اخیرا در این بخش داده شده نیز می تواند برای فهم این مسئله و اهمیت آن کمک کننده باشد. در اردیبهشت ماه سال جاری سپاه با پرتاب ماهواره تصویربرداری نور به وسیله ماهواره بر قاصد به مدار ۴۲۵ کیلومتری زمین موفق شد تا اولین ماهواره نظامی ایران را در مدار قرار دهد. بر اساس اعلام سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع، با ماهواره بر ذوالجناح که اخیرا آزمایش شده می توان ۱۰ ماهواره نور را در یک پرتاب به فضا ارسال کرد.
پرتاب ماهواره نور به فضا
با رصد اخبر مربوط به تولید ماهواره در کشور، به خوبی مشخص می شود توسعه ماهواره های کوچک یا همان کیوب ست ها در کنار ماهواره های بزرگ ایرانی، جریان داشته و در عین حال ماهواره‌بر های قدرتمند تر نیز وارد کار شده اند. تصور کنیم با پرتاب دو یا سه ماهواره بر ذوالجناح می توان بین ۲۰ تا ۳۰ ماهواره شناسایی را به صورت همزمان در مدار زمین قرار داد. در این شرایط وضعیت رصد از نقاط مختلف زمین به صورت لحظه ای بسیار ارتقاء یافته و می توان گفت که با رسیدن به مرحله تشکیل منظومه ماهواره های شناسایی مثل سری نور، چشم جمهوری اسلامی ایران به صورت زنده و همزمان در تمامی نقاط جهان باز خواهد شد؛ انشاء الله.