«فجر» جدیدترین مسافر ایرانی فضا + عکس

مشرق، مسافر بعدی فضا از ایران زمین ماهواره بومی و ملی فجر است. این ماهواره توسط گروه فضایی شرکت صنایع الکترونیک ایران(صاایران) و با همکاری بخش های خصوصی و دانشگاهی کشور توسعه یافته است. پس از ماهواره امید، رصد-1 و نوید، ماهواره فجر ضمن برخورداری از سامانه هایی با فناوری مشابه این سه ماهواره، بستر آزمایشی برای برخی فناوری های جدید خواهد بود. گفتنی است این آزمایشات نیز مقدمه ای برای به کار گیری این فناوری ها در ماهواره های بعدی است.

ماهواره فجر ماهواره ای با طراحی کاملاً حرفه ای و برآمده از ماهواره امید است.

با کسب تجارب بسیار ارزشمند از ماهواره امید در گام بعدی ماهواره ای با ویژگی های جدید در کنار ارتقاء قابلیت های ماهواره امید در مجموعه سازنده مد نظر بود. حاصل این روند، ماهواره فجر شد که همه ویژگی های یک ماهواره حرفه ای را دارد.

اصلی ترین تفاوت ها و بهبودهای فجر نسبت به امید، بهره مندی از سلول های خورشیدی برای شارژ باتری و تولید توان، قرار گیری در مدارهای بالاتر، طول عمر بسیار بیشتر، همراه داشتن محموله تصویربرداری و توانایی افزایش ارتفاع نسبت به زمین از طریق انتقال مداری است.

روی بدنه ماهواره فجر سلول های خورشیدی به کار رفته است که با تأمین توان از نور خورشید و شارژ باتری های نقش مؤثری در افزایش عمر کاری آن به یکسال و نیم داشته است. این ماهواره دارای سامانه جی پی اس است، این سامانه موقعیت ماهواره را هر لحظه در فضا مشخص می کند و این موقعیت یابی می تواند کاربردهای مختلف علمی و عملیاتی داشته باشد. این ماهواره همچنین قابلیت مانورمداری و تصویربرداری را نیز دارد.

مأموریت در نظر گرفته شده برای ماهواره فجر انتقال مداری، عکسبرداری برای  نقشه برداری و هواشناسی و برخی محموله های تحقیقاتی است. با استفاده از ماهواره فجر آزمایش و صحت سنجی فناوری های بكار رفته در ماهواره های بعدی ممکن شده و بهبود زیرسامانه های پردازش و افزایش ارتفاع و عمر مداری از جمله وظایف ماهواره فجر خواهد بود.

فناوری های جدید این ماهواره شامل فناوری انتقال مداری به کمک رانشگر گاز سرد، فناوری تعیین کنترل وضعیت ماهواره از طریق پایداری چرخان فعال، فناوری تصویربرداری فضایی و فناوری تعیین و توزیع توان الکتریکی است.

از جمله دستاوردهای ماهواره فجر می توان به دستیابی به فرآیند کاملی از کلیه زیرسامانه های مورد نیاز در فناوری فضایی، کاهش هزینه های پرتاب با دستیابی به فرایند انتقال مداری در ماهوراه، ساخت اولین ماهواره بومی دارای توانمندی انتقال مداری اشاره کرد.

با توجه به محدودیت موشک های فعلی حامل های ماهواره در کشور، تنها مدارهای پایین برای قرار دادن ماهواره ها در دسترس است. از طرفی در ارتفاعات نزدیک به زمین به دلیل برخورد با مولکول های هوا ماهواره دچار افت انرژی جنبشی شده و به مرور با از دست دادن ارتفاع سقوط کرده و ناچاراً مأموریت آن پایان می یابد. در واقع عامل باقی ماندن ماهواره در مدار نیروی خروج از مرکز ناشی از تغییر جهت سرعت است که با نیروی جاذبه زمین در تعادل قرار می گیرد. با افت سرعت، نیروی مخالفت کننده با جاذبه نیز کاهش یافته و در نتیجه ماهواره به سمت زمین کشیده می شود.

برای افزایش عمر کاری ماهواره از نظر مدت زمان استقرار در مدار، یک راه حل کم هزینه، انتقال مداری برای رساندن ماهواره به ارتفاعات بالاتر است(به نسبت سرمایه لازم برای ارتقاء ماهواره بر برای رسیدن به این ارتفاع). در این روش پس از قرارگیری ماهواره در مدار اولیه با استفاده از نیروی ایجاد شده از پیشران تعبیه شده در آن، ماهواره شروع به افزایش ارتفاع نموده و در مدار بالاتری مستقر می شود.

به طور كلی سامانه‌های پیشرانش فضایی به دو دسته كلی سامانه‌های پیشرانش الكتریكی و شیمیایی تقسیم می‌شوند. در سامانه‌های پیشرانش شیمیایی انرژی لازم برای تولید نیروی رانش(تراست) در رانشگر ذخیره شده كه این نیرو بر اثر فعل و انفعالات شیمیایی آزاد شده و سپس رانشگر به وسیله عبور دادن آن به شكل گاز با سرعت بسیار بالا از درون خروجی(نازل) شتاب می‌گیرد.

پس از قرار گیری ماهواره فجر در مدار بیضوی با اوج حدود 350-375 کیلومتر و حضیض حدود 250-275 و زاویه میل 55 درجه با شروع کار پیشران، مدار این ماهواره در نقطه اوج به مدار دایروی با حداقل ارتفاع 375  تا 400 کیلومتر رسیده و بدین ترتیب ماهواره با خروج از مدار بیضوی پیشین و عدم کاهش و افزایش متناوب ارتفاع، کمتر در معرض از دست دادن انرژی و برخورد با نیروهای مقاوم هوا قرار می گیرد. این عمل باعث می‌شود که از نظر بالستیکی در فضای بالای جو که بسیار رقیق بوده و میزان مولکول‌های هوا بسیار کم است نیروهای پسا که باعث کاهش سرعت می شود روی ماهواره به مقدار قابل توجهی کمتر باشد. بنابراین ماندگاری ماهواره در فضا افزایش  یافته و از حدود 3 ماه به میزان حداقل یک تا یک و نیم سال می رسد.

علاوه بر افزایش طول عمر ماهواره، حضور در ارتفاعات بالاتر به مجموعه داده های دانشی پیرامون عملکرد ماهواره و زیرسامانه های آن در این ارتفاعات نیز خواهد افزود و راه را برای تجربه های بعدی هموارتر می کند. علاوه بر زیرسامانه پیشران گاز سرد، ماهواره فجر از رانشگر پالس پلاسمایی که یک رانشگر الکتریکی با ضربه ویژه بسیار بالا است به عنوان محموله فرعی بهره گیری کرده که این رانشگر جدید باعث دوران ماهواره حول مرکز جرم خواهد شد.

از این حرکت دورانی که در ماهواره فجر 6 دور در دقیقه برای پایدارسازی ماهواره استفاده می شود. بنابراین ماهواره فجر در هر 10 ثانیه یکبار به دور خود و در هر ثانیه 36 درجه می چرخد.

نکته ای که باید در اینجا به آن اشاره شود، ارزش فناوری انتقال مداری در ماهواره های بعدی کشور است زیرا یکی از راه های انتقال ماهواره ها به مدار زمین آهنگ(ژئوسنکرون) در فاصله حدود 36000 کیلومتری از زمین، پرتاب ماهواره و قرار دادن آن در مدار انتقالی توسط ماهواره بر و سپس حرکت ماهواره به سوی مدار بالا توسط رانشگرهای موجود در خود است. بنابراین می توان نتیجه گرفت عملیات انتقال مداری که در ایران برای اولین بار و به صورت بومی در ماهواره فجر اجرا می شود مقدمه ای برای ماهواره های بزرگی جون قائم است که برای مدار زمین آهنگ آماده می شوند.

به گزارش مشرق، يکي دیگر از ويژگي‌هاي مهم اين ماهواره جديد ايراني، دوربين بسيار پيشرفته آن است که تصاوير دریافت شونده قابل استفاده در مراکز مختلف خواهد بود. تصويربرداري جهت مصارف گوناگونی همچون بررسي وضعيت هاي هواشناسي و نقشه‌برداري از جمله کاربردهای تصاویر این دوربین است.

طراحي، ساخت، مونتاژ و برنامه نويسي بخش الکترونيک، ساخت قطعات مکانيکي طبق استانداردهاي فضايي، پوشش دهي قطعات مکانيک بخش اپتيکي با استفاده از پوشش هاي فضايي، ساخت و  پوشش(کوتينگ) لنزها با شيشه هاي ضد تشعشع، مونتاژ بخش اپتيک، مونتاژ و راه اندازي كل دوربين، گرفتن تصوير با استفاده از اين دوربين و اجراي آزمايش هاي اپتيكي بر روي بخش هاي مختلف از عمده فعاليت هاي انجام شده براي ساخت دوربين اين ماهواره جديد ايراني است.

اين دوربين داراي قابليت تفکيک پانصد تا هزار متر را دارد. البته به گفته مدیرعامل شرکت صاایران دوربینی با تفکیک 20 متر نیز قابل دستیابی است که برای ماهواره طلوع در نظر گرفته شده است.

از دیگر قابلیت های ماهواره فجر بکارگیری روش ترکیبی برای موقعیت یابی آن است که شامل دو روش استفاده از ایستگاه های زمینی و سامانه موقعیت یابی جهانی(GPS) در داخل ماهواره است. پژوهشگران شرکت صنايع الکترونيک ‌ايران موفق به طراحي، ساخت و آزمایش گيرنده GPS فضايي براي موقعيت‌يابي در مدارهاي لئو (LEO) شده اند که در این ماهواره از این نوع سامانه ها استفاده شده است. بدین ترتیب اين ماهواره علاوه بر آزمایش سامانه‌های مختلف، کار حرفه‌اي مانند موقعيت‌يابي در فضا را نیز انجام مي‌دهد.

ماهواره فجر از شکل هندسی شش ضلعی با ارتفاع 49 سانتیمتر و عرض 35 سانتیمتر برخودار بوده و نزدیک به 60 کیلوگرم جرم دارد. فجر نسبت به امید دو برابر و نسبت به رصد-1 سه تا چهار برابر و نسبت به نوید علم و صنعت حدود 10 تا 20 درصد سنگین تر است. هر چند ماهواره 15.3 کیلوگرمی رصد-1 اولین ماهواره کشور مجهز به سلول های خورشیدی و همچنین محموله تصویربرداری با تفکیک 150 متر بوده است و نیز ماهواره نوید دوربینی با تفکیک 400 متر داشته اما با توجه به عمر کوتاه کمتر از دو ماهه رصد-1 و اهداف آزمایشی و تحقیقاتی از پرتاب آن باید ماهواره فجر با کمینه عمر یک تا یک ونیم سال را به عنوان نخستین ماهواره سنجشی کشور به حساب آورد که امید است از نظر کاربردی بودن تصاویر نیز مفید واقع شود.

ضمن اینکه باید توجه داشته باشیم تنها مشخصه مهم دوربین یک ماهواره قدرت تفکیک آن نبوده و تعداد طیف های قابل تشخیص آن نیز بسیار مهم است و از این نظر باید منتظر اعلام مشخصات بیشتری از ماهواره فجر باشیم.

ماهواره فجر با نوع بهسازی شده سفیر با نام سفیر-1بی که قابلیت حمل حدود 50 کیلوگرم محموله را به همان مدار دارد راهی خواهد شد. همچنین با افزایش ارتفاع از طریق مانور مداری فجر در نهایت در مدار 400 کیلومتری دایروی(فاصله تقریباً ثابت نسبت به زمین) قرار خواهد گرفت.

همچنین در ماهواره فجر از عایق های حرارتی چند لایه و پوشش های خاص چند لایه استفاده شده است. مسئله انتقال حرارت و ترمودینامیک داخلی در ماهواره ها با توجه به اختلاف شدید دما بین وجوه مختلفی که رو و پشت به نور خورشید قرار دارند بسیار پیچیده بوده بعلاوه حرکت خود ماهواره نیز عامل دیگری در ازدیاد این پیچیدگی به شمار می رود که برای استقرار موفق و طولانی مدت ماهواره در مدار ضمن تجهیز آن به حسگرهای پیشرفته و کارآمد کار علمی سنگینی نیز برای تعیین شرایط حرارتی ماهواره توسط متخصصان جوان و نخبه کشور به انجام رسیده است تا ماهواره فجر قابلیت اطمینان 90 درصد داشته باشد.

در ایران با توجه به مشکلات توسعه ماهواره برهایی با قابلیت حمل محموله های بسیار سنگین به ارتفاعات بالا در کوتاه مدت از هم اکنون استفاده از منظومه ای از ماهواره های سبک در ارتفاع بالا در دستور کار قرار گرفته که ماهواره های طلوع در همین راستا طراحی شده اند. ماهواره فجر و نیز با توجه به اینکه نسل قبل از طلوع محسوب می شود آغازی بر استقرار چشم سوم ایران در ارتفاعات بالا خواهند بود. و به علاوه می تواند بستر مناسبی برای تشکیل نخستین منظومه ماهواره ای کشور باشد تا در نهایت تعداد کافی از ماهواره های نچندان سنگین در ارتفاعات متوسط مدت زمان زیادی را برای پوشش کشور ایجاد نمایند.

به گزارش مشرق با بهسازی موتور ماهواره بر سفیر امید، كه در رديف بهترين موتور هاي مراحل بالاي ماهواره بر ها قرار دارد، نسبت به موتورهاي مرحله دوم ماهواره بر سفير اميد شاخص انرژيكي بالاتري حاصل شده است. از ويژگي هاي شاخص اين موتور ايجاد قابليت كنترل پذيري بالا در مرحله ي ماهواره بر است .

در بهينه سازي اين موتور ضمن حفظ نقاط قوت موتور مرحله دوم سفير اميد تلاش شده تا با كاهش سوخت مصرفي موتور، جرم محموله ماهواره بر افزايش داده شود. قابليت حركت محفظه ي احتراق در حين كار موتور، دور بالاي پمپ ها از قابلیت های برجسته اي است كه در موتور مرحله ي دو سفير اميد و نسل بهينه شده ي آن وجود دارد.

در واقع با افزایش رانش موتور از 32 به 37 تن(افزایش حدود 50 درصدی در وزن و  25 درصدی در ارتفاع‌) قابلیت حمل ماهواره تا وزن 50 كیلوگرم به مدار بیضوی 250-400 كیلومتری برای این ماهواره بر 22 متری که 1.25 متر نیز قطر دارد بوجود آمده است.

ماهواره فجر می رود تا با آزمودن چندین فناوری جدید حرکت کشور در مسیر تکمیل فناوری های فضایی و توسعه ماهواره های حرفه ای تر و برای کاربرد عملیاتی را هموارتر نموده و برگ دیگری به کتاب تجارب کشورمان در زمینه فناوری های فوق پیشرفته بردارد.