3 ماهواره ایرانی «پایا»، «ظفر۲» و «کوثر 1.5» عصر دیروز با موشک سایوز-2.1 بی از پایگاه فضایی وستوچنی روسیه با موفقیت به فضا پرتاب شدند. پرتاب همزمان این ماهوارهها یک قاب روشن از بلوغ تدریجی فناوری فضایی بومی و حرکت بهسمت استقرار منظومههای ماهوارهای را ترسیم میکند. در حالی که طی 20 سال گذشته مجموعاً پرتابهای ماهوارهای 30 ماهواره بوده است، اکنون حدود 30 ماهواره در مراحل مختلف ساخت قرار دارند. برابری تعداد ماهوارههای طراحیشده طی چند سال اخیر با کل عملکرد 20 سال گذشته، نشاندهنده ورود مسیر فضایی کشور به فاز شتابگیری است. در همین راستا، ارسال 3 ماهواره به صورت همزمان، یکی از گامهای اساسی و مهم در مسیر بومیسازی فناوری ماهوارههای سنجشی در داخل کشور به شمار میرود. ماهواره پایا که با نام طلوع ۳ نیز شناخته میشود، یکی از اصلیترین ماهوارههای این مأموریت بود که نوع مأموریت آن سنجش از دور و تصویربرداری زمین تعریف شده است. ماهواره ظفر ۲ نیز نسخه جدیدتر ماهواره سنجشی «ظفر» است که نوع مأموریت آن سنجش از دور، تصویربرداری و تحلیل دادههای محسوس تعریف شده است. نسخه دوم ماهواره کوثر نسخه بهبودیافته کوثر یک است؛ حضور و سنجش از دور، دادههای سطحی و پشتیبانی اینترنت اشیا از مأموریتهای نسخه دوم کوثر است.
بنا بر اعلام وحید یزدانیان، معاون وزیر ارتباطات و فناوری اطلاعات، ماهوارههای سنجشی دادههای تصویری را با قدرتهای تفکیکی از ۱۵ متر تا کمتر از 5 متر مخابره میکنند و میتوان با استفاده از این دادهها طیف گستردهای از فعالیتها را برای آنها در کشور متصور بود.
وی کاربرد این تصاویر را در کشاورزی، مدیریت منابع آب و محیط زیست یادآور شد و افزود: در مجموعه ماهوارههای بومی که ما تاکنون پرتاب کردهایم، این 3 ماهواره هم به جمع آنها اضافه شدند. وی درباره تفاوت این ماهوارهها با نمونههای پیشین اظهار داشت: این ماهوارهها در فاصله ۵۰۰ کیلومتری زمین قرار میگیرند که مدار لئو نام دارد. یزدانیان با بیان اینکه عمر مفید این ماهوارهها بین ۲ تا 5 سال و این استاندارد جهانی است، افزود: امیدوار هستیم بعد از این پرتاب شاهد افزایش عمر بیشتر عملیاتی آنها باشیم.
* ویژگی ماهوارههایی که به فضا پرتاپ شدند
ماهواره پایا با جرم حدود 150 کیلوگرم و ابعاد حدودی 1.2×1×1 متر، در دسته مینیماهوارههای شرکت صاایران طبقهبندی میشود و سنگینترین ماهواره بومی کشور است که تاکنون در فرآیند پرتاب قرار گرفته است.
ماهواره پایا (طلوع 3) دارای ۲ سنجنده تصویربرداری با قدرت تفکیک 5 متر سیاه و سفید و 10 متر رنگی است و با توجه به استفاده از الگوریتمهای پردازشی مبتنی بر هوش مصنوعی، دقت تصاویر دریافتی این ماهواره به 3 متر میرسد. لازم به توضیح است برای نخستین بار در کشور، از فناوری تصویربرداری آیینهای در این ماهواره استفاده شده و بر همین مبنا پیشرفتهترین ماهواره تصویربرداری بومی ساختهشده، محسوب میشود.
عملیات ماهواره پایا (طلوع 3) از نظر کیفیت تصاویر، مدتزمان تصویربرداری، وسعت ناحیه تصویربرداری و نرخ ارسال تصاویر دریافتی به زمین، نسبت به ماهوارههای پرتابشده قبلی (که همگی در کلاس نانو ماهواره و میکروماهواره بودهاند) کاملا ارتقا یافته و متمایز است.
با بهرهگیری از زیرسامانههای پیشرانش فضایی مشابه ماهواره «چمران1»، این ماهواره دارای قابلیت اصلاح و مانور مداری در فضاست که از الزامات ماهوارههای عملیاتی به شمار میرود و عمر مداری حداقل ۳ سال را برای ماهواره تضمین میکند.
بیش از 80 درصد تجهیزات و زیرسامانههای این ماهواره بومی بوده و با بهرهگیری از توانمندی بخش دانشبنیان و خصوصی کشور توسعه یافتهاند.
به صورت کلی، فناوریهای توسعهیافته طی فرآیند ساخت ماهواره پایا (طلوع 3)، منجر به دستیابی به یک سکوی مشترک با قابلیت اطمینان بالا برای ماهوارههای تصویربرداری دقیقتر آتی خواهد شد.
* ماهواره «ظفر2»
ماهواره «ظفر 2»، یکی از ماهوارههای سنجشی ایران است که به سفارش سازمان فضایی ایران در دانشگاه علم و صنعت ایران طراحی و ساخته شده که در مدار LEO (مدار نزدیک به زمین) قرار خواهد گرفت.
هدف اصلی از ساخت «ظفر 2»، توسعه توان بومی در طراحی، یکپارچهسازی سامانههای فضایی و تصویربرداری سنجشی است. از نظر فناوری ساخت، «ظفر 2» یک ماهواره در کلاس وزنی 100 تا 135 کیلوگرم است که از سازه آلومینیومی سبکسازیشده با تحلیل تنش و ارتعاش استفاده میکند. طراحی سازه بهگونهای انجام شده که بتواند بارهای مکانیکی پرتاب (لرزه، شوک و ارتعاش) را تحمل کند.
در بخش برق و توان، این ماهواره از پنلهای خورشیدی بدنه ثابت و باتریهای لیتیوم-یون فضایی استفاده میکند که توان لازم برای زیرسامانهها را تأمین میکنند. یکی از فناوریهای شاخص ظفر، سامانه تعیین و کنترل وضعیت (ADCS) است. این سامانه شامل ژیروسکوپ، مگنتومتر، سنسور خورشیدی و عملگرهایی مانند چرخ عکسالعملی و مگنتورکر است که امکان کنترل سهمحوره و پایدارسازی دقیق برای تصویربرداری را فراهم میکند.
* محموله تصویربرداری
در حوزه مأموریتی، ظفر به دوربین تصویربرداری اپتیکی با دقت تفکیک مکانی 15 متر مجهز است که برای پایش منابع طبیعی، کشاورزی، مدیریت بحران و بررسی زیستمحیطی کاربرد دارد. دادهها از طریق لینک مخابراتی باند S به ایستگاه زمینی ارسال میشوند. ویژگی متمایز «ظفر 2»، تمرکز آن بر بومیسازی کامل زنجیره طراحی تا تستهای محیطی (حرارتی، خلأ و ارتعاش) است به طوری که این ماهواره نقش مهمی در بلوغ فناوری فضایی دانشگاهمحور ایران داشته است.
* محموله ذخیره و ارسال (S&F)
زیرسامانه محموله ذخیره و ارسال از ۲ بخش کلی محموله S&F در ماهواره و بخش هندست زمینی تشکیل شده است. این زیرسامانه در ماهواره امکان پخش همگانی پیام یک کاربر برای تمام کاربران محلی را فراهم میآورد. امکان برقراری ارتباط صوتی یکطرفه بین ۲ کاربر که همزمان در رویت ماهواره هستند، از دیگر وظایف این زیرسامانه است. مأموریت دیگر این زیرسامانه، امکان ارسال پیام هر کاربر برای کاربر مقصد به صورت غیرمستقیم (ذخیره و ارسال آتی) است؛ به این صورت که هرگاه کاربری در رویت ماهواره درخواست دریافت پیام را به زیرسامانه S&F اعلام کند، پیامهای از پیشذخیرهشده مرتبط با آن کاربر، برایش ارسال میشود.
لذا محموله S&F دارای ۲ وضعیت عملکردی است؛ وضعیت ارتباط ذخیره/ ارسال و وضعیت ارتباط بلادرنگ. وضعیت ارتباط ذخیره و ارسال برای ارسال و دریافت داده بین کاربران است و وضعیت ارتباط بلادرنگ برای ایجاد ارتباط صوتی یکطرفه بلادرنگ بین ۲ کاربر است. انتخاب یکی از ۲ وضعیت به درخواست کاربر بستگی دارد. در صورتی که کاربر تقاضای ارسال داده داشته باشد، محموله S&F در وضعیت ذخیره و ارسال بوده و در صورتی که کاربر تقاضای ایجاد ارتباط صوتی داشته باشد، محموله S&F در وضعیت ارتباط بلارنگ قرار میگیرد.
توسط هندست زمینی ذخیره و ارسال، کاربر میتواند با سایر کاربران تبادل پیام انجام دهد. هندست در زمان رویت قادر است به طور میانگین حدود 112 ثانیه با ماهواره ظفر ارتباط داشته باشد.
با توجه به اینکه محتوای یک برگه A4 پیام متنی، حدودkb 20 داده میشود؛ این مقدار به عنوان حجم پیام در نظر گرفته شده است و تعداد 256 کاربر تعریف شده است.
* محموله تحقیقاتی تشعشعات فضایی
محموله تحقیقاتی ماهواره یا SPU برای اهداف تحقیقاتی و آزمایشی همراه ماهواره ارسال میشود. وظیفه محموله تحقیقاتی تشعشعی تحت عنوان SPU در ماهواره ظفر اندازهگیری میزان دوز یونیزهکننده 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. پرتوهای کیهانی و ذرات پر انرژی در خارج از جو اتمسفر زمین و فضا باعث ایجاد نرخ واژگونی بیت میشوند. برد SPU ماهواره ظفر، با بهرهگیری از یک تراشه FPGA مرکزی، توانایی اندازهگیری دوز یونیزهکننده توسط 8 سنسور را به صورت تجمعی و 5 سنسور دما را فراهم میکند، همچنین نرخ واژگونی بیت در حافظههای SRAM داخلی یک تراشه FPGA و حافظههای خارجی را پایش و گزارش میکند.
* ماهواره «کوثر 1.5»
ماهواره «کوثر1.5» بهعنوان سومین ماهواره شرکت دانشبنیان امیدفضا، با ترکیب تصویربرداری سنجشی دقیق و ماژول ارتباطی اینترنت اشیا طراحی شده و با هدف توسعه پایش زمین، کشاورزی هوشمند و کاربردهای تجاری فضایی در مدار نزدیک زمین قرار خواهد گرفت.
نمونه دوم ماهواره کوثر، «کوثر 1.5» سومین ماهواره ساخت شرکت دانشبنیان امیدفضاست که با ترکیب قابلیتهای ماهوارههای نمونه اول کوثر و هدهد و با ارتقای قابل توجه در هر ۲ حوزه پایش زمین و ارتباط ماهوارهای طراحی شده است.
این ماهواره نیز یک ماهواره پیشرفته بر اساس استاندارد ماهوارههای مکعبی است. ماهواره «کوثر 1.5» محموله تصویربرداری در طیفهای RGB و NIR و یک ماژول ارتباطی اینترنت اشیا (IoT) را یکپارچهسازی کرده است تا به طور همزمان تصویربرداری فضایی و جمعآوری دادهها از حسگرهای زمینی توزیعشده را پشتیبانی کند. این طراحی دومنظوره به ماهواره امکان این را میدهد که هم در زمینه پایش محیطی و هم در حوزه زیرساختهای هوشمند به کار گرفته شود؛ از جمله با آشکارسازی پیشرفته تغییرات، پایش هوشمند کشاورزی و مدیریت منابع طبیعی؛ پنلهای خورشیدی بازشونده ماهواره توان کافی برای تصویربرداری با فرکانس بالا و عملیات ارتباطی پایدار را فراهم میکنند.
این ماهواره برای کاربردهای تجاری و غیرنظامی مانند کشاورزی دقیق، منابع آب، محیط زیست و پایش سرزمین طراحی شده است. ماهواره کوثر در مدار LEO (مدار نزدیک به زمین) قرار خواهد گرفت.
هسته اصلی فناوری آن، دوربین تصویربرداری با دقت تفکیک مکانی 3.45 متر در طیف مرئی و NIR است که نیازمند کنترل وضعیت دقیقتر و پایدارسازی پیشرفتهتر است. به همین دلیل، سامانه ADCS کوثر معمولاً از چرخهای عکسالعملی با دقت بالا و الگوریتمهای کنترل پیشرفته بهره میبرد.
سازه ماهواره کوثر با تحلیل حرارتی دقیق طراحی شده تا تغییرات شدید دما در مدار باعث انحراف اپتیکی دوربین نشود. استفاده از پوششهای حرارتی (MLI) و رادیاتورهای غیرفعال از عناصر کلیدی طراحی آن است. سامانه برق شامل پنلهای خورشیدی با بازده بالاتر و باتریهای فضایی پایدار است که امکان تصویربرداری پیوستهتری را فراهم میکند. در بخش مخابرات، کوثر از لینکهای داده با نرخ بالاتر (Data Rate) استفاده میکند تا حجم زیاد تصاویر سنجشی را به زمین منتقل کند. این ویژگی، کوثر را به سمت کاربردپذیری اقتصادی و خدمات دادهمحور نزدیک میکند.
* ایران ۷ ماهواره خود را با همکاری روسیه پرتاب کردهاست
سفیر جمهوری اسلامی ایران در مسکو گفت: «ایران تاکنون 7 ماهواره خود را با همکاری روسیه پرتاب کرده است. کاظم جلالی دیروز تأکید کرد: «3 ماهوارهای که به فضا پرتاب شدهاند نشاندهنده پیشرفت ایران در حوزه ماهوارهسازی است، چرا که طراحی و ساخت آنها توسط دانشمندان ایرانی انجام شده است». او افزود: 2 ماهواره دولتی و یک ماهواره خصوصی در این پرتاب حضور دارند که بیانگر نقش فعال شرکتهای دانشبنیان و دانشگاهها در این عرصه است.
سفیر ایران همکاریهای فضایی تهران و مسکو را گسترده و رو به رشد توصیف کرد و یادآور شد: ایران تاکنون 7 ماهواره خود را با همکاری روسیه پرتاب کرده است. پرتابگر سایوز نیز از جمله پرتابگرهای قابل اعتماد جهان به شمار میرود که حتی پیش از تیرگی روابط روسیه و غرب، بسیاری از ماهوارههای غربی نیز با آن به فضا ارسال میشدند». جلالی همچنین به امضای معاهده جامع بلندمدت میان ایران و روسیه در سال جاری میلادی اشاره کرد و گفت این توافق مسیر همکاریهای 2 کشور در حوزههای مختلف، از جمله صنعت فضایی را روشن کرده است.
* همکاری فضایی ایران و روسیه
ایران و روسیه هر دو کشورهایی هستند که فضا را یک حوزه راهبردی میدانند؛ هم از نظر علمی و فناورانه و هم از نظر اقتصادی و امنیتی. روسیه بهعنوان یکی از قدرتهای باسابقه فضایی جهان و ایران بهعنوان کشوری در حال توسعه فناوری بومی فضایی، از دههها پیش به این نتیجه رسیدند همکاری فضایی میتواند منافع دوطرفه ایجاد کند: ایران به فناوری، تجربه پرتاب و زیرساخت دسترسی پیدا کند و روسیه نیز از همکاری علمی، اقتصادی و گسترش نفوذ فناوری خود بهره ببرد. طی ۳ دهه گذشته زمانی که کشور هنوز در ابتدای مسیر برنامه فضایی خود بود، تعدادی از دانشجویان و متخصصان ایرانی برای آموزشهای فضایی، مخابرات ماهوارهای و مهندسی هوافضا به روسیه اعزام شدند؛ ایران از دانش فنی روسیه در حوزه ماهوارههای مخابراتی و سنجشی استفاده کرد و تبادل علمی میان مراکز تحقیقاتی ۲ کشور آغاز شد.
پس از آن کشور به سمت ساخت و طراحی پرتابگرهای داخلی رفت و در این دوره همزمان روی ماهوارهبرهای بومی مانند «سفیر» و «سیمرغ» کار کرد. با پیچیدهتر شدن مأموریتهای فضایی ایران (ماهوارههای سنگینتر و دقیقتر)، همکاری با روسیه اهمیت ییشتری پیدا کرد. به عنوان مثال ماهواره «خیام» که در سال 1401 به فضا پرتاب شد نماد پیشرفت ایران در ساخت ماهواره بود. این ماهواره سنجش از دور با دقت بالا است که پرتاب آن توسط ماهوارهبر روسی انجام شد. کاربرد آن در حوزههای کشاورزی، مدیریت منابع آب، پایش محیط زیست و مدیریت بحران است. خیام نشان داد همکاری ایران و روسیه وارد مرحله راهبردی و بلندمدت شده است و ایران به دادههای تصویری دقیقتری دست یافت و سطح اعتماد فنی ۲ کشور افزایش پیدا کرد. پرتاب همزمان چند ماهواره ایرانی با ماهوارهبر سایوز نشاندهنده هماهنگی فنی با اعتماد متقابل و نیز بلوغ برنامه فضایی ایران است، البته در این مرحله، ایران ماهوارهها را خودش طراحی و ساخته است و روسیه نقش پرتابگر و شریک عملیاتی دارد.
* توانمندی بیش از 90 درصدی ایران در ساخت ماهواره
رمضانعلی صادقزاده، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی و فوقدکترای ارتباطات و مخابرات در گفتوگو با «وطن امروز» با بیان اینکه ایران از نظر علم و تکنسین، نیروی متخصص و دانش فنی در ساخت و طراحی ماهوارهها هیچ مشکلی ندارد و همتراز کشورهای پیشرفته و مدعی دنیاست، گفت: دانشمندان جوان کشورمان اکنون توانایی بیش از 90 درصد تولید و طراحی ماهوارههای پیشرفته و مدرن در سطح ارتفاعات پایین را با فناوری روز دنیا دارند.
وی با بیان اینکه ماهوارههای «الای او» که تا ارتفاع 500 کیلومتر در فضا قرار میگیرند به دلیل توانایی سنجش از راه دور در انجام نقشهبرداری و عکسبرداری، نقش بسیار ارزندهای در پیشرفت و توسعه بخشهای مختلف نظیر محیط زیست، کشاورزی، منابع طبیعی و... دارند، اظهار داشت: دادههای اطلاعاتی که از طریق این ماهوارهها جمعآوری و به زمین منتقل میشود، نقشه راهی دقیق و مطمئن برای انجام اقدامات کاربردی، برنامهریزی، آموزش و ایجاد راهکارهای فنی و مهندسی است که بخوبی مورد استفاده قرار میگیرند.
عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی افزود: ساخت ماهواره، سایت پرتاب و موشک ماهوارهبر 3 ضلع مثلثی است که هر کدام از آنها دارای توان تخصصی و فرآیند پیچیدهای هستند. اکنون به لطف خدا مهندسان مجرب، دانشمندان و مخترعان کشورمان توانایی ساخت و طراحی ماهوارههای تا ارتفاع 500 کیلومتر و تکنولویژی پرتاب آن را بخوبی دارند و دستاوردهای قابل توجهی را طی سالهای اخیر در این زمینه کسب کردهاند.
صادقزاده اضافه کرد: سایر ماهوارههای چون «سی ای او» دارای فناوری پیشرفته هستند و پرتاب تا ارتفاع 36 هزار کیلومتر آنها فقط محدود به چند کشور است اما ایران توانسته در این مسیر قرار گیرد، چرا که از تجارب و تخصص لازم در بخش طراحی و ساخت ماهواره برخوردار است، بنابراین براحتی میتواند به این علوم و تکنولوژی دست یابد.
وی افزود: از آنجا که روسیه یکی از کشورهای صاحب نام در ساخت و پرتاب ماهواره در دنیاست و اکنون به صورت مشترک با ایران در این زمینه کار میکند، این امیدواری وجود دارد که تکنسینهای ایرانی به دلیل استعداد بالا با کسب دانش و آوردن فناوری ساخت سایت پرتاب و ماهوارههای «سیای او» در آینده نزدیک بتوانند سازنده و پرتابگر ماهواره به ارتفاع بلند یعنی 36 هزار کیلومتری شوند.
صادقزاده در ادامه گفت: ماهوارههایی که در ارتفاع بلند در فضا قرار میگیرند و عمری بین 10تا 15 سال دارند، نیازمند سوخت و انرژی بوده تا طی این مدت برای تغذیه مدارهای الکترونیک از آن استفاده شود، در چنین شرایطی است که ایران باید در این مسیر حرکت کند و تمام فنون و علوم و تکنولوژی ساخت و پرتاب ماهوارههای بزرگ را بیاموزد؛ همانطور که اکنون در دنیا در بخش ساخت و طراحی ماهواره شاخص شده است.
عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی خواجهنصیرالدین طوسی تصریح کرد: پرتاب پیدرپی ماهوارههای ایرانی نشان میدهد کشورمان در این مسیر پشیرو بوده و توانایی فوقالعادهای در ساخت و پرتاب ماهواره دارد به طوری که اکنون دنیا از پیشرفتهای ایران در این بخش انگشت به دهن مانده است.
* قطع وابستگی با ساخت ماهوارههای ایرانی
صابر فیضی، کارشناس الکترونیک و مدیرعامل اسبق شرکت مخابرات ایران نیز در گفتوگو با «وطن امروز» گفت: پرتاب ماهوارهایی که به دست توانمند تکنسینهای داخلی و دانشمندان کشورمان طراحی و ساخته شده است، ایران را در زمره کشورهای پیشرفته صاحب این نوع فناوری قرار داده و ثابت شد کشورمان یکی از کشورهای پیشرو در این عرصه آن هم در شرایط تحریم است.
وی با بیان اینکه دنیا به پیشرفتهای ایران در بحث توسعه روزافزون علوم و فناوریهای نوین غبطه میخورد، افزود: ساخت ماهوارههای پی در پی در کشورمان نشان میدهد ایران دانش و توانایی بالایی در ساخت و طراحی ماهواره دارد؛ دانش و تخصصی که مختص چند کشور است و ایران سالهاست به جرگه کشورهای صاحب نام در علم و فناوری ساخت ماهواره پیوسته که همچنان در این مسیر برای پیشرفت همهجانبه گام برمیدارد.
فیضی افزود: زمانی ایران برای کسب اطلاعات ماهوارهای به دنیا وابسته بود به طوری که برای جمعآوری دادههای مخابراتی و تصویربرداریهای ماهوارهای هزینههای زیادی را صرف میکرد. در این میان برخی کشورها با اکراه به ایران اطلاعات میدادند اما اکنون کشورمان با تولید روزافزون ماهوارهها نهتنها پیشرفت خود را در این عرصه به دنیا نشان داده، بلکه به خودکفایی رسیده، چرا که از دادههای اطلاعاتی ماهوارههای خود استفاده میکند.
وی اضافه کرد: پرتاب ماهوارههای ایرانی که قبلا در مدار قرار گرفتهاند، طبق گزارشهای موجود؛ از نظر دقت و کیفیت تصویربرداری، در زمره ماهوارههای پیشرفتهتر کشور محسوب میشوند و این جای خوشحالی دارد که ایران در مسیر پیشرفت همچنان با وجود محدودیتها در حرکت است.
فیضی گفت: ماهوارههایی که اکنون در مدار قرار گرفتهاند از چند مسیر میتوانند نقشهبرداری کنند و دادههای اطلاعاتی را به زمین منتقل کنند. این دادهها چه در قالب تولید تصاویر، چه در توسعه محصولات مبتنی بر دادههای فضایی و چه در ایجاد زنجیره خدماتی که بر پایه این تصاویر شکل میگیرد میتواند نقش مؤثری در پیشرفتهای ایران ایفا کند؛ اکنون نیز با پرتاب 3 ماهواره آن هم همزمان، برگ زرین دیگری بر کارنامه دانشمندان ایران افزوده شده است.