ویژگی‌های جدیدترین ماهواره ایرانی چیست؟ +تصاویر

خبرگزاری تسنیم: 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 ۵۳۰ 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.

در بخش اول گزارش تسنیم، به ویژگی‌های این ماهواره خواهیم پرداخت.

برنامه فضایی جمهوری اسلامی ایران از سال ۱۳۸۷ و با پرتاب موفقیت آمیز «ماهواره امید» وارد فاز جدیدی شد. پیش از آن همکاری‌هایی در جهت انتقال دانش و فناوری ساخت و به کارگیری ماهواره‌ها 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 ماهواره‌های مختلفی در دستور کار قرار گرفت.

هر یک از ماهواره‌های مذکور با هدف آزمایش فناوری خاصی در نظر گرفته شده بود. ماهواره‌های فجر و طلوع در صنایع الکترونیک ایران در وزارت دفاع، ماهواره‌های 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 ۱۳۸۷، پرتاب امید با یک موشک ماهواره بر ساخت داخل به نام سفیر-۱-آ یا سفیر امید بود. این پرتابگر در فاصله کوتاهی تا سال ۱۳۹۰ دو پرتاب موفق دیگر را برای ماهواره‌های نوید و رصد به ثبت رساند. پس از آن تا سال ۱۳۹۳ که ماهواره فجر با سفیر-۱ بی در مدار قرار گرفت خبری از چگونگی نتایج پرتاب‌های ماهواره بر سفیر به صورت عمومی منتشر نشد.

با توجه به رده وزنی محموله قابل حمل توسط سفیر-۱ که نهایتاً در حدود ۵۰ کیلوگرم به مدار بیضوی حدود ۲۷۵ در ۳۵۰ کیلومتر بود، نیاز به ماهواره بر قدرتمندتری برای حمل ماهواره‌های سنگین رده ۸۰ تا ۱۰۰ کیلوگرم مانند طلوع، آت ست و ظفر وجود داشت. این ماهواره بر به نام سیمرغ در همان دهه ۱۳۸۰ در مسیر طراحی قرار داشت و ابتدا موتور مرحله اول آن در بهمن ۱۳۸۸ 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، تفاوت‌های بسیار زیادی را نسبت به ظفر رونمایی شده در ۱۸ بهمن ۱۳۸۹ نشان می‌داد. در زمان رونمایی از اولین نمونه ماهواره ظفر عنوان شد که ظفر ماهواره‎ای مکعبی شکل با ارتفاع ۸۰ و مقطع ۶۳ * ۶۳ سانتیمتر بوده و این ماهواره حدود ۹۰ تا ۱۰۰ کیلوگرمی در مدار دایروی ۵۰۰ کیلومتری با شیب ۵۵ 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-۱ هم دارد که از آن جمله می‎توان به برخورداری از ۴ دوربین اشاره کرد.

ماهواره ظفر رونمایی شده در بهمن ۱۳۸۹

این ماهواره در برنامه اولیه قرارداد خود دارای سه دوربین رنگی با رزولوشن ۸۰ متر و طیف نور سبز، قرمز و نزدیک قرمز و یک دوربین پانکروماتیک با رزولوشن ۷۵۰ متر است و طول عمر مداری این ماهواره بین ۱.۵ تا ۳ سال برآورد می‎شود.

ظفر نسبت به نوید، ۵ برابر قدرت تفکیک بهتر در تصاویر، ۳ برابر دقت کنترل وضعیت بهتر، نرخ ارسال در زمینه داده‎های تصویری ۱۵ برابر، برای داده‎های دورسنجی (تله متری) ۱۳.۷ برابر و برای تله‎کامند نیز ۸.۱ 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 ۳ 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 ۱۳۸۹ و رونمایی از ظفر، برنامه پرتاب آن برای سال ۱۳۹۱ عنوان شده بود که محقق نشد. طبق برنامه قرار بوده نمونه پرتابی ظفر تا ابتدای تابستان سال ۱۳۹۲ 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 ۱۳۹۲ آماده بهره برداری می‌بود باعث تأخیر در پرتاب ظفر شد. بعد‌ها نیز از میان مصاحبه برخی مسئولین فضایی کشور از جمله مصاحبه رئیس وقت سازمان فضایی در مهر ۱۳۹۵ اینطور برداشت شد که تغییراتی در مأموریت ماهواره ظفر اعمال شده و از این رو برخی بخش‌های این ماهواره دستخوش تغییر شده که طبعاً نیازمند تکرار تمامی فرایند‌های آزمایشی پیش از پرتاب است.

طبق آخرین اظهار نظرها، امید می‌رفت کار‌های این ماهواره در سال ۱۳۹۵ به اتمام رسیده و در سال ۹۶ آماده پرتاب باشد، اما رئیس سازمان فضایی کشور اوایل مرداد آن سال اعلام کرد ماهواره ظفر علم و صنعت، تا ۲ سال آینده به مرحله پرتاب می‌رسد.

وی در مهر ۱۳۹۶ نیز اعلام کرد: «ماهواره ظفر تا پایان سال به جمع بندی برای طراحی مدل جزئی می‌رسد». از این جمله می‌توان برداشت کرد احتمالاً حجم تغییرات ظفر به قدری بوده که نیازمند تکرار مجدد طراحی شده است.

از جمله تغییرات ظفر تغییر برخی دوربین‌های آن بوده که شامل نصب یک دوربین با تفکیک ۲۲.۵ متر، قابلیت تعیین موقعیت و محموله ذخیره و ارسال داده همزمان به ۲۵۶ کاربر است که در اوایل خرداد ۹۳ توسط رئیس مرکز تحقیقات ماهواره‌ایی دانشگاه علم و صنعت اطلاع رسانی شد. به گفته وی دو برابر شدن دقت کنترل و افزایش بیش از ۱۵ برابری نرخ ارسال داده‌های 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 فناوری‌های 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 سلول‌های خورشیدی به کار رفته در ماهواره ظفر جدید نسبت به نسل اول آن تغییر کرده و از سلول‌های خورشیدی شبیه به ماهواره‌های طلوع و فجر در آن استفاده شده است.

ماهواره ظفر رونمایی شده در ۲۹ دی ۱۳۹۸

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 می‌یابد. به گفته مسئولان امر، سه سال زمان و بیش از ۳۴۰ هزار نفر ساعت زمان صرف طراحی و ساخت و آزمایش ماهواره ظفر جدید شده است.

نمونه جدید ماهواره ظفر با جرم ۱۱۳ کیلوگرم، ابعاد ۱۲۰*۹۰*۹۰ سانتیمتر، برای قرارگیری در مدار دایروی ۵۳۰ کیلومتری با زاویه شیب مداری ۵۶ درجه آماده شده است. امید می‌رود که عمر این ماهواره در این مدار حداقل به ۱ سال و نیم برسد.

این ماهواره در مدار فوق در زمان حدود ۹۴ دقیقه یک دور گردش کامل به دور زمین انجام خواهد داد در نتیجه در هر روز ۱۵ بار به دور زمین خواهد چرخید. بیشترین عمر آن نیز در مدار فوق ۲ سال و نیم محاسبه شده است.

ماهواره ظفر در مراسم تحویل به سازمان فضایی

از مأموریت‌های ظفر جدید علاوه بر تصویربرداری پانکروماتیک با دو دوربین با تفکیک ۲۵ و ۵۰ متر به صورت زمان واقعی و نیز ذخیره و سپس ارسال، برقراری ارتباط صوتی بین کاربران به شیوه‌های 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 ۲۵۶ کاربر مقصد از جمله مأموریت‌های 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 مأموریت‌های تحقیقاتی ظفر اندازه گیری میزان دوز یونیزه کننده توسط پرتو‌های کیهانی دریافتی از فضا و همچنین تشخیص اثر آن‌ها روی تراشه‌های نیمه هادی از جمله حافظه‌های SRAM مبتنی بر ترانزیستور‌های اثر میدان ترکیبی است. نتایج این آزمایش‌ها در طراحی‌های بعدی برای ماهواره‌های کاربردی کشور در مدارات مختلف مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

از تصاویر دریافتی از این ماهواره برای به روز رسانی نقشه‌های کاربردی اراضی در مقیاس بزرگ، پایش توسعه شهری، به روز رسانی مرز پهنه‌های کشاورزی در مقیاس بزرگ، پایش تغییرات در عرصه‌های طبیعی و جنگلی، به روز رسانی نقشه‌های پهنه بندی و پایش دریاچه‌های دائمی و فصلی در سطح کشور استفاده خواهد شد. همچنین آثار تخریب بلایای طبیعی و تهیه نقشه‌های ساختاری شناسایی گسل‌ها و چین‌های 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 ایستگاه‌های کنترل و ارتباط با ماهواره ظفر

به گفته رئیس مرکز تحقیقات ماهواره دانشگاه علم و صنعت به جز چهار زیرسامانه، سایر اجزا و زیرسامانه‌ها 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-۱ از دوربین با تفکیک ۲۵ متر و ظفر-۲ از دوربین رنگی با تفکیک ۱۶ 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 ۲۹ دی ۱۳۹۸ این ماهواره پس از گذراندن ۲۲۱ مورد آزمایش‌های 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 آزمایش‌ها شامل آزمایش‌های مکانیکی، تشعشع و EMC در سطح تجهیز، ۵ مجموعه آزمایش محیطی شامل مکانیکی و حرارتی در سطح سامانه و ۳ مجموعه آزمایش سازگاری بر اساس استاندارد‌های MIL و ECSS بوده که همگی با موفقیت گذرانده شده است.

برخی از آزمایش‌ها خصوصاً آزمایش‌های تشعشع و EMC در آزمایشگاه جدید و پیشرفته‌ای در پژوهشگاه فضایی در ۶ ماهه اول سال ۹۸ انجام شده و در پائیز این سال، آزمایش‌های سازگاری ماهواره ظفر با ماهواره بر و ایستگاه‌های زمینی به انجام رسید.

ماهواره ۱۱۳ کیلوگرمی ظفر

دو ماهواره دیگر شامل ماهواره مخابراتی ناهید-۱ با رده وزنی ۵۰ کیلوگرم و ماهواره پارس-۱ که از دوربینی با تفکیک حدود ۱۲ متر برخوردار است نیز در حال گذراندن آزمایش‌های نهایی خود هستند.

امید می‌رود که با تزریق موفق ماهواره ظفر علاوه بر جهش برنامه فضایی کشور در بخش ماهواره‌ها از ماهواره‌های آزمایشی و بستر فناوری با عمر کمتر از ۳ ماه به ماهواره کاربردی مقدماتی با عمر ۱.۵ سال برسد.

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

ماهواره‌هایی که قطعاً هم گرانقیمت‌تر بوده و هم مهمتر و در نتیجه باید ریسک انتخاب‌ها و طراحی‌ها به حداقل ممکن برسد تا راه طولانی برای رفع نیاز‌های فضاپایه ایران با توانمندی بومی، سریع‌تر و با کمترین تکرار ناشی از خطا طی شود.