"بلوک انتقال مداری سامان" ایران را به مدار "ژئو" در فاصله 36 هزار کیلومتری فضا می‌رساند؟!
"سامانه بلوک انتقال مداری" سامانه واسطی برای قرار دادن ماهواره‌ها در مدارهای بالاست که با هدف کاهش هزینه و اجتناب از ساخت حامل‌های غول پیکر و مصرف سوخت بسیار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ حالا ایران در آستانه پرتاب "بلوک انتقال مداری سامان" است.
به گزارش خبرنگار فضا و نجوم خبرگزاری تسنیم، "سامانه بلوک انتقال مداری" سامانه واسطی برای قرار دادن ماهواره‌ها در مدارهای بالاست که با هدف کاهش هزینه و اجتناب از ساخت حامل‌های غول پیکر و مصرف سوخت بسیار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد و به گفته وزیر ارتباطات در آینده‌ای نزدیک پرتاب خواهد شد.
در روش تزریق مداری مبتنی بر این فناوری، حامل، بلوک انتقال مداری و ماهواره متصل به آن را در مدار اولیه‌ای موسوم به مدار پارک قرار داده و بلوک انتقال مداری، ماهواره را از مدار اولیه به مدار نهایی منتقل می‌کند همچنین، این سامانه قابلیت اصلاح مداری را نیز دارد و می‌تواند دقت تزریق و همچنین قابلیت اطمینان آن را افزایش دهد.
با توجه به توانایی رو به توسعه کشور در حوزه حامل‌های ماهواره، یکی از ابزارهای قطعی مورد نیاز برای انجام مأموریت‌های فضایی چه در حوزه ماهواره‌ها به منظور قرار دادن ماهواره‌های مخابراتی در مدار و چه اکتشافات فضایی برای انجام مأموریت‌های اعماق فضا مانند ماه‌نشین و مریخ نورد، در اختیار داشتن بلو‌ک‌های انتقال مداری با قابلیت اطمینان بالا و ماژولار است.
از این رو پروژه بلوک انتقال مداری سامان در پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی تعریف شد و تاکنون تعداد زیادی از متخصصان کشورمان در این حوزه مأموریتی و تحقیق و توسعه فناوری‌های مرتبط با آن فعالیت داشته‌اند.
مشخصات فنی بلوک انتقال مداری سامان
بلوک انتقال مداری سامان کار خود را در مدار دایروی با شیب 55 درجه آغاز خواهد کرد و ماهواره را در مدار بیضوی 400 تا 7000 کیلومتری با شیب 58 درجه تحویل خواهد داد.
عنوانمشخصه وزن محموله90 تا 100 کیلوگرم ارتفاع مدار پارک400 کیلوگرم دایروی زاویه شیب مدار پارک55 درجه ارتفاع مدار نهایی (اوج)7000 کیلوگرم ارتفاع مدار نهایی (حضیض)400 کیلومتر زاویه شیب مدار نهایی58 درجه سیستم‌های هدایت، کنترل وناوبریفعال و مستقل سیستم کنترل وضعیتفعال ضربه ویژه تقریبی280 تا 290 ثانیه تعداد مراحل1 سیستم جدایشفعال تراست تقریبی1 تنزیرسیستمها
بلوک انتقال مداری سامان، نخستین بلوک مرحله بالای کشور است که تاکنون مراحل مختلفی را در تحقیق و توسعه طی کرده است.
سازه و مکانیک
تمامی تجهیزات بلوک توسط زیرسیستم سازه و مکانیزم حمل و نگهداری می‌شود. به منظور صحه‌گذاری بر طراحی سازه‌ای این بلوک، سه مدل سازه‌ای، کیفی و پروازی ساخته شده که در آزمونهای مربوطه مورد تأیید قرار گرفته‌اند.
ایستگاه‌های زمینی
بخش زمینی پروژه بلوک انتقال مداری سامان شامل ایستگاه‌های ارسال و دریافت تله‌کامند و تله‌متری در باندهای UHFNHF است که با توجه به TRL بالای این فناوری در کشور امید است این قسمت به خوبی وظیفه خود را انجام دهد. ایستگاه‌های زمینی چهارگانه درنظرگرفته شده برای این مأموریت در تبریز مشهد، ماهشهر و قشم واقع شده‌اند که فرایند ساخت و تجهیز آنها رو به تکمیل است.
کامپیوتر پرواز
کامپیوتر پرواز بلوک انتقال مداری سامان که یکی از پیچیده‌ترین زیرسیستمهای این سامانه است که دارای افزونه سرد است و وظیفه اجرای نرم‌افزار، داده‌برداری از تجهیزات مختلف بلوک، ذخیره داده‌ها و ارسال آنها به زمین از طریق لینک مخابراتی را بر عهده دارد.
کامپیوتر پرواز و نرم‌افزار مربوطه به منظور توانمندسازی بخش خصوصی برون‌سپاری شده و تحت سخت‌گیرانه‌ترین آزمونهای محیطی و عملکردی مورد سنجش قرار گرفته است.
جدایش
سیستم‌های جدایش به طور کلی در دو دسته سرد و گرم قابل تقسیم هستند. در سیستم جدایش گرم از پیچ‌های انفجاری استفاده می‌شود که شوک ناشی از آنها می‌تواند به محموله آسیب برساند. به علاوه این سیستم‌ها ایمنی نسبتاً پایینی دارد و می‌تواند برای فرد نصب‌کننده و گروه پرتاب مشکل‌آفرین باشد.
سیستم جدایش سرد نیز به چند صورت وجود دارد که ساده‌ترین آنها، جدایش از طریق رها کردن تسمه و پیچیده‌ترین آنها که توسط پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی توسعه پیدا کرده به سیستم لایت بند Band) (Light معروف است. این سیستم علاوه بر امنیت و راحتی نصب، قابلیت اطمینان بالایی داشته و خطای جداسازی (اعم از سرعت زاویه ای و...) را به حداقل ممکن می‌رساند. شوک ناشی از این جدایش بسیار کم بوده و قابلیت استفاده روی انواع محموله‌های حساس را دارد.
کنترل وضعیت
نشانه روی بلوک انتقال مداری و همچنین پایدارسازی آن جزو موارد اصلی در انتقال مدار است که باید با دقت مناسبی صورت گیرد. بدین منظور از سنسورهای مختلفی از جمله سنسور ستاره نگر، IMU. GPS شده است. داده‌های این سنسورها به منظور کنترل وضعیت استفاده می‌شود و برای اعمال فرامین کنترلی از تراسترهای گاز سرد استفاده می‌شود.
مشخصات و شرح الزامات بدین شرح است: نیروی رانش مورد نیاز 4 نیوتون؛ زمان کلی عملکرد 800 ثانیه؛ سامانه پیشرانش گاز سرد؛ عملکرد پایا و پالسی با قابلیت خاموش و روشن شدن مکرر.
در این زیرسیستم علاوه بر انجام آزمونهای کارکردی و محیطی بر روی تجهیزات استفاده شده، آزمونهای نرم افزار در حلقه و سخت افزار در حلقه به منظور صحه‌گذاری الگوریتم‌های تهیه شده انجام شده است.
کنترل حرارت
زیرسیستم کنترل حرارت بلوک انتقال مداری شامل سنسورها و عایق است و با توجه به زمان عملیات و عدم تولید توان، استفاده از هیتر برای این سامانه مناسب نیست. برای این منظور شبیه‌سازی‌های دقیقی از حرارت و تشعشعات در قالب تعامل با دانشگاه صورت گرفته است.
تله متری و تله کامند
به منظور ارسال فرمان و دریافت داده‌های سلامت بلوک انتقال مداری از باندها UHF/VHF استفاده می‌شود. این لینک ها همه جهته بوده و برای همین امکان ارتباط‌گیری آسان و بدون جهت‌گیری خاص فراهم است. لینک تله متری وظیفه انتقال داده رو به پایین با سرعت 20 کیلوبایت بر ثانیه را دارد. این اطلاعات پس از دریافت از طریق ایستگاه‌های زمینی به مرکز کنترل مأموریت به منظور پردازش و تصمیم‌گیری انتقال پیدا می‌کنند.
محموله
این بلوک حامل ماهواره ناوک است که که در مدار 400 تا 7000 کیلومتری تزریق خواهد شد.
توان
تأمین توان الکتریکی بلوک یکی از موارد مهمی است که به دلیل نبود پنل خورشیدی برای شارژ باتری‌ها باید به صورت دقیق محاسبه شده و به میزان کافی باتری برای تکمیل مأموریت حمل شود. برای این منظور بیش از 1200 وات برای مصرف بلوک در نظر گرفته شده که این باتری‌ها در حال حاضر برای استفاده در مأموریت آماده هستند.
مرکز کنترل مأموریت
برای پروژه بلوک انتقال مداری سامان، یک مرکز کنترل مأموریت مجهز در نظر گرفته شده که امکان استفاده مجدد در سایر پروژه‌های فضایی را نیز دارد. این مرکز که در پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی واقع شده به چهار ایستگاه زمینی متصل است و امکان تبادل داده بین بلوک و زمین از طریق آن فراهم است.
پیشرانش
بلوک انتقال مداری سامان به دو بخش تقسیم می‌شود:
(1) موتور سوخت جامد کروی
(2) تر استرهای کنترل وضعیت گاز سرد
برای ورود به مدار نهایی، به موتوری قدرتمند با اعمال نیروی بسیار زیاد در زمان کوتاه نیاز خواهد بود که برای این منظور از موتورهای کروی خانواده آرش استفاده شده است.
برای بخش کنترل وضعیت نیز از 12 تراستر با تراست کم استفاده شده تا بتوان با دقتی بالا نشانه‌روی کرده و ماهواره را در مدار مدنظر تزریق کرد.
دستاوردها
اهم دستاوردهای فنی این پروژه عبارت‌اند از:
- دستیابی به دانش طراحی موتورهای سوخت جامد فضایی با ضربه ویژه 289 ثانیه و نسبت سازه بسیار پایین
- دستیابی به فناوری تست موتورهای فضایی در شرایط خلا با استفاده از دیفیوزر خلا
- دستیابی به عایق EPDM برای استفاده در پیشران‌های فضایی
- دستیابی به فناوری شکل‌دهی تیتانیوم گرید 5 به عنوان فناوری سطح بالا در دنیا
- دستیابی به فناوری جوشکاری تیتانیوم با استفاده از میکرو پلاسما
- دستیابی به دانش کنترل وضعیت سه‌محوره با استفاده از تراسترهای فضایی
- دستیابی به دانش تشخیص خرابی عملکرد سیستم کنترل وضعیت بلوک در شرایط عملیات
- دستیابی به فناوری طراحی و ساخت سیستم جدایش لایت‌بند
- دستیابی به فناوری ساخت مخازن تحت فشار کامپوزیتی با لاینر تیتانیومی
به گزارش تسنیم، حسن سالاریه؛ رئیس سازمان فضایی ایران در روزهای اخیر اعلام کرد که مراحل طراحی و ساخت ماهواره‌های مختلفی تمام شده یا در حال اتمام هستند از جمله نمونه پروازی ماهواره ناهید 2،نمونه پروازی بلوک انتقال مداری سامانو همچنین نمونه پروازی ماهواره ظفر 2 که این ماهواره‌ها و بلوک انتقال مداری با اتمام کامل تست‌های محیط‌شأن، آمادگی پرتاب دارند.
وی تأکید کرده است: ماهواره ناهید 2 نمونه پروازی، بلوک انتقال مداری سامان نمونه پروازی و همچنین ماهواره ظفر 2 نمونه پروازی، برای پرتاب سال 1403 برنامه‌ریزی شدند و ما در سال 1403 همانند سال 1402 سال پرپرتابی خواهیم داشت چون ماهواره‌های متعددی در حال اتمام هستند و تعدادی ماهواره نیز سال آینده تکمیل می‌شوند.
عیسی زارع‌پور؛ وزیر ارتباطات و فناوری اطلاعات نیز اخیراً اعلام کرد: در حوزه جابه‌جایی ماهواره در لایه‌های مختلف ما بلوک انتقال مداری ساخته‌ایم که تست اولیه آن به زودی انجام می‌شود. برنامه ما این است که تا 6 ماهه آینده این تست را انجام دهیم.
آزمون موفقیت‌آمیز زیرمداری «بلوک انتقال مداری سامان»
با تلاش متخصصین پژوهشگاه فضایی ایران و با همکاری سازمان صنایع هوافضای وزارت دفاع، در مهر ماه سال 1401 نمونه آزمایشی «بلوک انتقال مداری سامان» که برای جابه‌جایی ماهواره بین مدارهای مختلف زمین استفاده می‌شود، با یک فروند کاوشگر زیرمداری با موفقیت پرتاب شد و مورد آزمون قرار گرفت.
براساس این گزارش، عملکرد زیرسیستمهای نمونه مهندسی بلوک انتقال مداری سامان در شرایط نزدیک به شرایط فضایی آزمایش شد و داده‌برداری کامل از عملکرد بلوک مذکور انجام شد و عملکرد آن در شرایط عملیاتی در ارتفاع بالا به اثبات رسید.
به‌همت متخصصین علوم فضایی کشور، در طراحی و ساخت بلوک انتقال مداری سامان که برای افزایش ارتفاع مداری ماهواره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، از فناوری‌های پیشرفته‌ای استفاده شده که تنها در انحصار تعداد معدودی از کشورها است و با این پرتاب، یک مرحله مهم از توسعه بلوک مذکور تکمیل شد تا در آینده شاهد بهره‌گیری عملیاتی از این فناوری پیشرفته در پرتاب‌های فضایی کشور باشیم.
