گزارش تسنیم‌ــ۳| از سفیر و سیمرغ تا سروش و ذوالجناح؛ ماهواره‌برهای ایرانی را بیشتر بشناسید
سهولت اجرای پرتاب‌های فضایی با ماهواره‌بر سوخت جامد، امکان ساده‌تر رسیدن به ضریب اطمینان مکانیکی بالا و قیمت نسبتاً ارزانتر از جمله دستاوردهای به‌کارگیری ذوالجناح در مسیر پرتاب‌های فضایی کشور خواهد بود.
گروه سیاسی خبرگزاری تسنیم ــ همان‌طور که در گزارش‌های پیش اشاره شد، بهره‌برداری از ظرفیت‌های 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 حلقه‌های زنجیره کامل صنعت فضایی را به‌صورت بومی ایجاد کند، یعنی علاوه بر طراحی، ساخت، آزمایش و کاربری ماهواره‌ها توسط ایستگاه‌های زمینی، در پرتاب ماهواره نیز صاحب توانمندی بومی شود.
پرتاب ماهواره به‌عنوان 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 پرداخته‌ایم.
بیشتر بخوانید:
برای رسیدن به اهداف تصریح‌شده در سند توسعه هوافضا که در سال 1391 مورد تصویب شورای‌عالی انقلاب فرهنگی قرار گرفته است به‌عنوان برنامه‌ریزی فنی، قرار شده تا توانایی کامل پرتاب و به‌کارگیری ماهواره در 4 مدار طی 4 گام تثبیت شود. هدف نهایی در سند مذکور به‌کارگیری ماهواره‌های سنجشی با دقت بهتر از 10 متر و ماهواره مخابراتی در مدار زمین‌آهنگ است.
مدار 250 در 375 کیلومتر بیضوی به‌عنوان مداری برای گام اثبات فناوری و اثبات قابلیت در نظر گرفته شد. 4 پرتاب موفق ماهواره‌های امید، رصد‌ــ1، نوید علم و صنعت و فجر با ماهواره‌بر سفیر‌ــ1 برای اجرای گام اول صورت پذیرفت.
در گام دوم مدار 500 کیلومتر دایروی با ماهواره‌بر سیمرغ در نظر گرفته شده است. برای این مدار ماهواره‌های مختلفی از جمله طلوع، پیام، ظفر، پارس‌ــ1 و ناهید‌ــ2 در نظر گرفته شدند و طول عمر مداری ماهواره‌هایی که در این مدار قرار می‌گیرند 5 سال است.
در صورتی که طول عمر تجهیزات نصب‌شونده در ماهواره نیز به همین میزان باشد، می‌توان از حداکثر طول عمر مداری استفاده کرد در غیر این‌صورت به‌سبب 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 پرتاب‌های ماهواره‌بر سیمرغ از سال 1396 تاکنون، موفقیت کاملی حاصل نشده هرچند که در هر پرتاب نسبت به پرتاب قبلی، روند بهبود درصد موفقیت کاملاً مشهود است.
به‌نظر می‌رسد 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 1000کیلومتری سنکرون یا هماهنگ با خورشید است. برای مدار 1000 کیلومتر ماهواره‌های نسبتاً سنگین با جرم بالاتر از 500 کیلوگرم یا ماهواره‌هایی سنگین با جرم 1000 کیلوگرم در مدار بالاتر از 600 کیلومتر در نظر گرفته شده است.
طبق برنامه پرتاب‌های این مدار باید از سال 1400 وارد مراحل آزمایشی شود و تا سال 1402 الی 1404 این مدار نیز تثبیت شود. ماهواره‌بر در نظر گرفته‌شده برای این مدار سریر نام دارد که به‌گفته مسئولین، فناوری‌های اصلی آن تحقق یافته و مراحل ساخت آن در حال شروع است.
گام چهار و نهایی برای رسیدن به قابلیت بهره‌برداری کامل از فناوری فضایی تزریق ماهواره‌های کاربردی در مدار 36000 کیلومتر است که باید در سال 1407 تثبیت شود. برای این منظور از سال 1402 پژوهش‌های مختص آن شروع می‌شود که به‌طور عمده مربوط به ماهواره‌بر مختص آن به‌نام سروش است. برخی از ماهواره‌های مخابراتی خانواده ناهید در این مدار قرار می‌گیرند. ماهواره ملی مخابراتی نیز به‌عنوان هدف نهایی و بزرگ صنعت فضایی کشور در این مدار قرار می‌گیرد.
* مأموریت‌های جدید سیمرغ
همان‌طور که ذکر شد، قرار است سال 1399 سالی پرکار برای ماهواره‌بر کاربردی ایران یعنی سیمرغ باشد. 3 و به‌قولی 4 پرتاب آزمایشی توسط این ماهواره‌بر پشت‌سر 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 پارس‌ــ1 است که مراحل تجمیع آن تا پایان سال 98 قرار بود به اتمام رسیده باشد.
یکی از مأموریت‌های سیمرغ، حمل ماهواره به‌همراه 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 به‌عهده دارد. این مأموریت به‌احتمال بسیار زیاد در سال 1399 یا 1400 به انجام خواهد رسید.
ماهواره‌بر سیمرغ در داخل برج خدمات سایت آذرخش در پایگاه فضایی امام خمینی(ره)
مأموریت دیگر سیمرغ که برای اولین بار در برنامه فضایی ایران قرار است انجام شود و بسیار هم نقش مهمی در توسعه هرچه سریعتر صنعت فضایی کشور دارد، آزمایش حمل و پرتاب و تزریق سه ماهواره در یک پرواز است.
قرار است دو ماهواره کوچک به‌همراه یک ماهواره اصلی در سال 1399 یا 1400 با ماهواره‌بر سیمرغ در مدار قرار داده شود. این کار راه را برای قراردهی همزمان ماهواره‌های کاربردی با مأموریت‌های مختلف یا منظومه ماهواره‌ای در آینده باز می‌کند.
تغییرات نامعلوم دیگری نیز در انتظار ماهواره‌بر سیمرغ است. هزینه‌های پرتاب ماهواره به‌طور معمول در دنیا بر حسب دلار بر هر کیلوگرم محاسبه می‌شود.
هم‌اکنون این رقم برای سیمرغ حدود 15000 دلار اعلام شده اما به‌گفته 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 می‌شود، یا هزینه ساخت هر ماهواره‌بر سیمرغ از رقم 3.5 میلیون دلار فعلی کمتر خواهد شد که ممکن است با استفاده از فناوری‌های جدید و روش‌های جدید ساخت یا کاستن از برخی هزینه‌های آزمایشگاهی و داده‌برداری مربوط به دوران توسعه و تحقیق باشد، یا با افزایش میزان محموله قابل حمل توسط ماهواره‌بر با همین هزینه تمام‌شده فعلی، رقم هزینه پرتاب به‌ازای هر کیلوگرم محموله کاهش می‌یابد. این کار نیز به‌روش‌هایی همچون کاستن از وزن بخش‌هایی از ماهواره‌بر با استفاده از فناوری‌های جدیدتر یا مواد سبکتر و... محقق می‌شود. 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. هرچند نسل بعد از سیمرغ، قبلاً سپهر نامیده شده بود اما امروزه از سریر به‌عنوان نسل بعدی سیمرغ نام برده می‌شود. ماهواره‌بر سوخت مایع سریر از افزوده شدن یک مرحله به ماهواره‌بر 26متری سیمرغ حاصل شده است که طول آن را به 35 متر می‌رساند. به‌خلاف سیمرغ، سریر در تمام طول خود، دارای قطر یکسان خواهد بود یعنی قطر 2.4 متر از ابتدا تا انتهای بدنه.
مقایسه ابعادی ماهواره‌برهای سفیر‌ــ1، سیمرغ و سریر
از گفته‌های فوق که در مصاحبه سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع در رسانه ملی بیان شده بود، می‌توان برداشت کرد که سریر ماهواره‌بری 3مرحله‌ای است که دو مرحله دوم و سوم آن طراحی کاملاً جدیدی دارد، زیرا با توجه به طول 9متری مرحله اضافه‌شونده به سیمرغ این بخش قطعاً متفاوت از مرحله اول فعلی آن خواهد بود که طول حدود 17.8متری 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 مرحله‌ای با قطر 2.4 متر جایگزین شود. پس دو مرحله فوقانی سریر طراحی جدید خواهند داشت.
مرحله اول ماهواره‌بر سیمرغ
از مشابهت قطر و طول مراحل دوم و سوم سریر می‌توان 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 فناوری‌های توسعه‌یافته در سفیر‌ــ1آ، سفیر‌ــ1بی و سیمرغ خواهد بود.
با توجه به اینکه در مصاحبه‌های مسئولان برنامه فضایی کشور در بهمن ماه 1398، گام سوم ایران تثبیت توان تزریق ماهواره‌های 500کیلوگرمی در مدار 1000کیلومتری یا ماهواره‌های حدود 1000کیلوگرمی در مدار بالای 600کیلومتری عنوان شده است، قاعدتاً سریر باید در دو دسته مأموریت مذکور مورد استفاده قرار گیرد.
در هر دو صورت، محموله سریر می‌تواند شامل ماهواره اصلی به‌وزن مثلاً 200 تا 300 کیلوگرم و بلوک انتقال مداری به‌عنوان مابقی وزن محموله باشد.
در این صورت گام‌های ابتدایی برای آزمودن ماهواره‌ها در مدارهای بالا حتی تا مدار ژئو در 36000کیلومتری می‌تواند توسط سریر آزمایش شود. بر اساس روند برنامه فضایی کشور و اصل شروع فعالیت‌ها با نهایت همزمانی ممکن، قاعدتاً شاهد پرتاب محموله‌های آزمایشی مدار ژئو توسط سریر خواهیم بود.
موتور مرحله اول ماهواره‌بر سیمرغ
همچنین با توجه به قطر 2.4متری سریر در قسمت‌های بالایی از یک سو که مساحت مقطع 2.56برابری نسبت به سیمرغ ایجاد می‌نماید 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، تثبیت‌کننده توان نهایی ایران برای تزریق محموله‌های سنگین کاربردی در مدار 36000کیلومتری باشد. به‌گفته مسئولین، سروش ماهواره‌بری با قطر بدنه 4متری 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 بهره‌مند از موتورهای شتاب‌دهنده یا بوسترهای جانبی است.
تصویر نسبتاً مشابهی هم سال‌ها پیش در برنامه تلویزیونی تعطیل‌شده ثریا که به معرفی پیشرفت‌های کشور در عرصه‌های مختلف می‌پرداخت نشان داده شده بود.
تصویر ماکت ماهواره‌بر سروش مجهز به چهار بوستر جانبی
این ساختار، سروش را در ردیف حامل‌های بزرگ و سنگین فضایی قرار می‌دهد. اینکه بوسترهای سروش از نوع سوخت جامد یا مایع هستند، اعلام نشده و در دنیا به‌کارگیری هر دو نوع به‌عنوان موتورهای شتاب‌دهنده جانبی، سابقه داشته است.
ماکت یک ماهواره‌بر با چهار بوستر جانبی در برنامه ثریا
ماهواره‌بر سروش همانند نمونه‌های همرده خارجی توان حمل چند تن محموله به مدار لئو را دارد اما برخی گفته‌ها از توان حمل حدود 1 تن به مدار ژئو خبر داده‌اند، 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 به‌خلاف سریر که توسعه مستقیم ماهواره‌بر سیمرغ است، یک طراحی کاملاً متفاوت و در واقع نسل متفاوتی از ماهواره‌برهای ایران است. همین تفاوت‌های چشمگیر در قطر و طول و ساختار سروش سبب می‌شود تا تمام زیرساخت‌های طراحی، ساخت، آزمایش و پرتاب و عملیات ماهواره‌برها در کشور ارتقای اساسی پیدا کند. احتمالاً محل اصلی عملیات ماهواره‌بر سروش، پایگاه پرتاب چابهار خواهد بود.
تصویر گرافیکی از انواع ماهواره‌برهای ایرانی با نسبت اندازه‌ها
با ساخت پایگاه پرتاب امام خمینی(ره) در سمنان ایران به هفتمین کشوری تبدیل شد که توانایی طراحی، ساخت و راه‌اندازی پایگاه پرتاب فضایی را به‌طور مستقل دارد. این توانمندی سبب می‌شود تا ارتقای پایگاه مذکور نیز به‌دست متخصصان داخلی در صورت نیاز صورت پذیرد.
همین توانمندی، دست مسئولان برنامه فضایی را برای فکر کردن به یک پایگاه پرتاب جدیدتر و کاربردی‌تر در جنوب کشور و در منطقه چابهار نزدیک به سواحل مکران باز کرد.
طرح ساخت این پایگاه به اوایل دهه 1390 بازمی‌گردد اما توقف برنامه فضایی ایران در سالهایی از این دهه، سبب عقب افتادن فرایند طراحی و ساخت آن شد، با وجود این، به‌گفته مسئولان فضایی کشور کار مطالعات و طراحی کلان این پایگاه تا پایان 1398 انجام شده است.
با توجه به برنامه‌ریزی‌های مربوط به ماهواره‌بر سروش از سال 1402 تا 1407، قاعدتاً پایگاه چابهار باید بین این دو سال و نزدیکتر به سال 1402 به بهره‌برداری برسد.
تصویری از تأسیسات پرتاب به‌نام سایت آذرخش در پایگاه پرتاب امام خمینی(ره) در سمنان
نزدیک بودن پایگاه پرتاب به خط استوا سبب می‌شود تا با صرف انرژی کمتری بتوان محموله‌های سنگین را در مدارهای بالا قرار داد. در نتیجه ماهواره‌بر سریر نیز می‌تواند علاوه بر سروش، برخی محموله‌های 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 پایین و نزدیک به خط استوا نسبت به بسیاری از کشورهای نیمکره شمالی زمین وجود دارد، به‌علاوه، تأسیس پایگاه در نواحی جنوبی سبب می‌شود تا ایمنی مربوط به جدایش مراحل ماهواره‌بر به‌راحتی تأمین شود زیرا بخش‌های جداشونده در اقیانوس سقوط می‌کنند در حالی که هم‌اکنون و در پایگاه فضایی سمنان، باید چند استان کشور برای سقوط بقایای ماهواره‌برها به حالت آماده‌باش در بیایند. همچنین گستره زاویه‌ای مسیر پرتاب با توجه به مرز کشورهای همسایه نیز در پایگاه جنوب بسیار بهتر از سمنان خواهد بود.
گستره زاویه‌ای قابل به‌کارگیری برای پرتاب ماهواره‌بر از سمنان (رنگ مشکی) و چابهار (رنگ زرد)
* 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 به‌نام ذوالجناح در آینده نزدیک منتشر شد. ذوالجناح ماهواره‌بری سوخت جامد است که قرار است در اولین مأموریت خود در اواخر بهار 1399 ماهواره ناهید‌ــ1 را به فضا ببرد. در برخی اخبار مدار مدنظر برای این مأموریت 250 و در برخی 500 کیلومتر ذکر شده است، در هر صورت، ذوالجناح می‌تواند برنامه فضایی ایران را از مزیت‌های پرتابگر سوخت جامد بهره‌مند کند.
سهولت اجرای پرتاب‌های فضایی با ماهواره‌بر سوخت جامد، امکان ساده‌تر رسیدن به ضریب اطمینان مکانیکی بالا و قیمت نسبتاً ارزانتر از جمله دستاوردهای به‌کارگیری ذوالجناح در مسیر پرتاب‌های 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 به‌عنوان 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 پرتاب‌های 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 انجام‌شده برای آن در دسترس نیست یا با هزینه‌هایی بسیار بیشتر از خود پرتاب‌های تحقیقاتی قابل دسترس است. اطلاعات رفتار ماهواره‌بر و ماهواره در تمام مراحل این پرتاب‌ها ثبت و تبدیل به داده‌های علمی می‌شوند. داده‌های حاصل از این پرتاب‌های تحقیقاتی در بخش‌های موتور و سوخت، سازه و بدنه، مکانیزم‌های مهار و تزریق ماهواره و هدایت و کنترل مورد تحلیل و در اصلاح طراحی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
با توجه به عدم دسترسی به نتایج دستاوردهای کشورهای دیگر که ناشی از ارزش بی‌نظیر فناوری ماهواره‌برها است، باید به‌صورت بومی مراحل باقی‌مانده از توسعه ماهواره‌برها طی شود. این امر مستلزم جدا نگه‌داشتن برنامه فضایی کشور از سلیقه‌های سیاسی و روشن کردن نتایج و دستاوردهای صنعتی و اقتصادی فضا و ضررهای عدم پیگیری این صنعت برای همگان است.
انتهای پیام/+
