جهش مداری ماهواره‌های بومی با سامانه "سامان-۱"

رحیم احسانی در گفت‌وگو با ایسنا، ماموریت پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی را در حوزه حمل و نقل در فضا دانست و گفت: محصول نهایی ما در حوزه فضا ماهواره‌ای است که در مدار قرار می‌گیرد. این ماهواره‌ها که یا از نوع سنجشی و یا مخابراتی هستند، باید از روی زمین بلند شوند و در مدار مد نظر قرار گیرند تا سرویس‌های خود را ارائه دهند.

وی ادامه داد: اگر ماهواره‌ها سنجشی باشند، دوربین‌هایی بر روی آن نصب است و در مدار مد نظر می‌گردند و در فواصل زمانی تصویرهای لازم را دریافت و به ایستگاه‌ها ارسال می‌کنند. این تصاویر پس از پردازش در حوزه‌هایی چون ترافیک، پایش محصولات کشاورزی و پیش‌بینی آب و هوا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

احسانی، کاربردهای ماهواره‌های مخابراتی را در حوزه‌های صدا و سیما، ارتباطات تلفنی و اینترنت دانست و خاطر نشان کرد: برای آنکه این ماهواره‌ها را در مدار قرار دهیم، نیاز به حامل‌هایی داریم که این محموله‌ها را از زمین بلند کرده و در ارتفاع خاصی قرار دهند و این ماموریت بر عهده وزارت دفاع است.

رییس پژوهشکده حمل و نقل فضایی پژوهشگاه فضایی، توان مداری کشور را ۲۵۰ کیلومتر و در آینده نزدیک ۴۰۰ کیلومتر دانست و خاطرنشان کرد: مدارهای مورد نیاز ما ۱۰ هزار تا ۳۶ هزار کیلومتر برای ماهواره‌های سنجشی و یا مخابراتی است و ضمن آنکه نیاز به جابه‌جایی‌هایی در جو داریم که این ماموریت به پژوهشگاه فضایی واگذار شده است.

احسانی ادامه داد: در راستای این ماموریت ما دو دسته محصول را تعریف کردیم که یک دسته آن "سامانه‌های انتقال مداری" است که اولین این سامانه‌ها با عنوان "سامان۱" تعریف شده است. ماموریت این سامانه این است که ماهواره ۱۰۰ کیلوگرمی را از ارتفاع ۴۰۰ کیلومتر به ۷ هزار کیلومتر انتقال دهد. این سامانه به توان بسیار بالایی نیاز دارد تا محموله ۴۰۰ کیلوگرمی را به ۷ هزار کیلومتری انتقال دهد.

وی یادآور شد: برای اجرایی کردن این هدف، سامانه‌ای نیاز است که هم خودش نیروی لازم را برای جابه‌جایی داشته باشد، بتواند ماهواره را از حامل تحویل بگیرد و ماهواره را در مدار مورد نظر ما که ۷ هزار کیلومتر است، قرار دهد، ضمن آنکه کنترل‌پذیر و فرمان‌پذیر باشد؛ از این رو این سامانه باید مجهز به سیستم‌های مخابراتی باشد.

احسانی با بیان اینکه در این زمینه اقدام شده است و در پژوهشکده هم زیر ساخت‌های این سامانه ایجاد شده و هم علم و دانش مورد نیاز آن را توسعه دادیم، گفت: تا پایان سال تست‌های لازم بر روی نمونه کیفی این سامانه انجام می‌شود، ضمن آنکه کلیه تست‌های زیرمجموعه آن مانند تست‌های کیفی آن انجام شده و نتایج خوبی را به دست آورده‌ایم.

به گفته وی، دو تست زیر مداری "داخل جو" و "خارج از جو" بر روی این سامانه انجام ‌شده است تا قبل از آنکه ماهواره بر روی آن به صورت عملیاتی نصب شود،‌ عملکرد آن مورد ارزیابی قرار گیرد.

این محقق، طراحی و ساخت این سامانه را گام بزرگی در زمینه افزایش توان فضایی کشور دانست و اظهار کرد: با اجرای پروژه ساخت "سامان ۱" زیر ساخت‌های خوبی در کشور ایجاد شد که یکی از آنها ایجاد آزمایشگاه تست موتور خلا است. با این آزمایشگاه که با همکاری دانشگاه‌های شریف و امیرکبیر اجرایی شده، می‌توانیم موتور مورد نیاز این سامانه را در شرایط خلا بر روی زمین تست کنیم، به جای آنکه در فضا باشیم.

رییس پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی پژوهشگاه فضایی با تاکید بر اینکه در این زمینه پروژه‌های مشترک دانشگاهی در مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری با دانشگاه‌های برتر کشور مانند صنعتی شریف، امیرکبیر، علم و صنعت و خواجه نصیر تعریف شد، گفت: نتایج مطالعات دانشگاهی در ساخت سامانه "سامان-۱" به بهره‌برداری رسیده است.

همکاری محققان دانشگاهی و بخش خصوصی برای کسب فناوری فضایی

وی به بیان نمونه‌های دستاوردهای دانشگاهی و شرکت‌های فناور بخش خصوصی در این طرح پرداخت و یادآور شد: برای موتورهای فضایی به آلیاژهای سبک نیاز داریم و سبک‌ترین آلیاژ تیتانیوم است، ضمن آنکه ما در این طرح به شکل هندسی کروی به دلایل فنی نیاز داشتیم تا بتوانیم بیشترین کارایی را از آن بگیریم. بر این اساس لازم بود که ورق‌های تیتانیوم گرید یک و ۵ به صورت "کره" با قطر ۲۰ تا ۳۳ اینچ تبدیل شود. تا چند سال قبل در کشور این توانمندی وجود نداشت، ولی محققان یکی از شرکت‌های خصوصی با همکاری محققان دانشگاهی توانستند به تکنولوژی شکل‌دهی ورق تیتانیوم گرید ۵ دست یابند.

احسانی، جوش دادن این ورق را دارای فناوری خاصی دانست که به این فناوری نائل شدیم، اضافه کرد: تست این شکل کروی و ارزیابی آن در شرایط خلا از دیگر موفقیت‌های این طرح بوده است.

به گفته وی، در گذشته تلاش کردیم که این کره تیتانیومی را از چین وارد کنیم، ولی به دلیل شرایط تحریمی از ارائه این فناوری به ما امتناع شد و ما با توان محققان داخلی به نتیجه خوبی رسیدیم.

ساخت موتورهای انرژی پایین

احسانی با بیان اینکه در حوزه فضایی علاوه بر موتورهایی با انرژی بالا، نیازمند موتورهایی با انرژی پایین هستیم، در این باره توضیح داد: اگر بنا به دلایلی ماهواره‌ای که به مدار تزریق شده است، از مدار خودش منحرف شد، باید بتوانیم با اعمال پالس و یا نیروی کمی، آن را به مدار بازگردانیم و یا مدارهایی که دارای فواصل کمی هستند، ماهواره‌ را از یک مدار به مدار دیگری منتقل کنیم.

وی اضافه کرد: علاوه بر آن برای کنترل وضعیت سامانه‌های انتقال مداری نیاز به موتورهای کوچکتری است تا بتوان تعادل را برقرار کرد که اصطلاحا به این موتورها "تراستر" گفته می‌شود و طراحی و ساخت تراسترها را در کشور آغاز کردیم.

احسانی اضافه کرد: ما در این طرح نسبت به طراحی تراستر گاز سرد (نیتروژن) و تراسترهای H2O2 که اصطلاحا به آن تراستر "گرم" می‌گویند،‌ اقدام کرده‌ایم. در تراسترهای سرد تنها پالس اعمال می‌شود، ولی در تراسترهای گرم، حتما یک واکنش شیمیایی رخ می‌دهد. مطالعات در زمینه طراحی و ساخت سه نوع تراستر گرم شامل "آب اکسیژنه H2O2 "، "هیدرازین" و "تک و دوپیشران" را آغاز کردیم.

رییس پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی یادآور شد: در حوزه تراسترهای سرد، محصول عملیاتی و آماده شده است و در ماهواره "پارس-۱" مورد استفاده قرار می‌گیرد.

وی با بیان اینکه در ماهواره "ناهید-۲"، تراسترهای گرم H2O2 این پژوهشکده کاربردی شده است، خاطر نشان کرد: در حال حاضر تست‌های مهندسی این محصول انجام شده و در مرحله تست‌های کیفی است. این محصول در ماهواره "ناهید-۲" مورد استفاده قرار می‌گیرد.

احسانی، ایجاد آزمایشگاه تراسترهای تک و دو پیشران که با هیدرازین کار می‌کنند را از دیگر اقدامات این پژوهشکده نام برد و افزود: هیدرازین ماده بسیار حساسی است، نیاز به آزمایشگاه خاص با سطح ایمنی و استاندارد بالا است و توانستیم با توان داخلی این آزمایشگاه را طراحی کنیم و محیطی را فراهم کردیم تا محققان بتوانند در این محیط تراستر را مورد ارزیابی قرار دهند.

به گفته وی در این آزمایشگاه تست‌هایی بر روی تراسترها انجام شد که برای اولین بار در کشور انجام شده است.

به گزارش ایسنا، یکی از روش‌های ارسال ماهواره به مدار زمین، به خصوص مدارهای با ارتفاع بالا، استفاده از سامانه‌های انتقال مداری است که در پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی پژوهشگاه فضایی ایران، با عنوان "سامان-۱" طراحی و ساخته شده است.

این سامانه‌ها مجهز به سیستم ناوبری و کنترل کامل و مستقل یک سیستم پیشرانش کامل (با بازدهی بالا برای کاهش وزن)، سیستم توان و سخت‌افزار و کامپیوتر پرواز است. با توجه به رها شدن سیستم انتقال مداری و ماهواره در مدار پارک توسط حامل، سیستم انتقال مداری وظیفه پایدارسازی، دفع اغتشاشات بعد از رهاسازی و در نهایت تزریق دقیق ماهواره در مدار را بر عهده دارد.

ماموریت اولین سامانه انتقال مداری، انتقال یک ماهواره ۱۰۰ کیلوگرمی از مدار پارک با ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری به یک مدار بیضوی با ارتفاع اوج ۷۰۰ کیلومتر و حضیض ۴۰۰ کیلومتری تعیین شده است. با توجه به مستقل بودن سیستم انتقال مداری از حامل، امکان انجام ماموریت‌های مختلف با مدار مبدا و مقصد مختلف برای این سیستم وجود دارد. پروژه "سامان-۱" اولین تجربه جدی کشور در حوزه انتقال مداری و تغییر شیب مداری است.