علم و تکنولوژی در 1400/ غفلت ایران از درآمد سرشار ارزی "سنجش از دور ماهواره‌ای"

به گزارش خبرنگار اجتماعی خبرگزاری تسنیم؛ بعد از تنزل جایگاه سازمان فضایی ایران در دولت قبل و قرار گرفتن این سازمان حساس و راهبردی زیر نظر وزارت ارتباطات، شاهد یک نوع توقف رشد فناوری و سکون معنادار صنعت فضایی کشورمان بودیم که موجبات ناامیدی و قهر دانشمندان و فعالان این صنعت را در پی داشته است.

آنچه مسلم است این است که جایگاه کنونی سازمان فضایی، هم‌وزن ظرفیت‌های راهبردی کشورمان، نه در حوزه نیروی انسانی و نه در حوزه توسعه کمی و کیفیِ این فناوری نیست؛ چه‌بسا با قرار گرفتن این سازمان ذیل یک وزارتخانه، تمام اهداف و برنامه‌های این مجموعه در مأموریت مخابراتی و برنامه‌های این وزارتخانه تعریف می‌شود و سایر کاربری‌های این صنعت مغفول می‌ماند و زمینه عدم توسعه همه‌جانبه این تکنولوژی راهبردی فراهم می‌شود.

همان‌گونه که مشخص است علاوه بر حوزه ارتباطات، صنعت فضایی هم اقتدارآفرین است و هم مهم‌ترین کاربرد این دانش، بخش سنجشی و نظارت مبتنی بر اندازه‌گیری پارامترهای طبیعی و غیرطبیعی است، به‌گونه‌ای که این اندازه‌گیری از تخمین آب پشت سدها و پیش‌بینی خشکسالی توسط ماهواره‌های سنجشی تا پایش محصولات کشاورزی مبتنی بر اینترنت اشیا و هزاران کاربرد دیگر را در بر می‌گیرد لذا محدود کردن این مجموعه در مأموریت‌های یک وزارتخانه، مانع توسعه راهبردی آن خواهد شد.

در بیشتر کشورهایی که سازمان فضایی مؤثر و قدرتمند دارند و تمام چرخه این فناوری شامل ساخت ماهواره، پرتابگر و ایستگاه‌های زمینی را خودشان می‌سازند، سازمان فضایی ذیل بالاترین مقام اجرایی آن کشور است چراکه دیدگاه فرابخشی حاکم بر این مجموعه‌ها، زمینه توسعه شتابان این صنعت را فراهم خواهد کرد.

صنعت فضایی علاوه بر اقتدارآفرینی، یک صنعت درآمدزا نیز است و می‌توان با سرمایه‌گذاری هوشمندانه و تسریع در این امر، زمینه کسب درآمدهای کلان با ارزش افزوده بالا را فراهم آورد و این مستلزم شکل‌گیری یک نهاد بالادستی و مجری منسجم و چابک است که بتواند در بالاترین سطح از مدیریت کشور این اهداف را محقق کند.

مدل سرمایه‌گذاری و ارائه تسهیلات در این صنعت متفاوت‌تر از مدل‌های حمایتی معاونت علمی ریاست‌جمهوری و سایر ارگان‌های فناورمحور است لذا همتراز کردن این مجموعه با آن ساختارها، پاسخی جز درجا زدن نخواهد داشت، آنچه ضرورت دارد این است که متناسب با پارامترهای سرمایه‌گذاری ریسک‌پذیر صندوقی مستقل و چابک شکل گیرد که بتواند از این طرح‌ها حمایت کند و این موضوع نیازمند شکل‌گیری یک ساختار مستقل صف و ستاد است.

به همین بهانه، نشستی را با حضور دکتر "علیرضا شریفی" متخصص حوزه فضا و کارشناس سنجش از راه دور ماهواره‌ای در تسنیم برگزار کردیم و درباره مشکلات حوزه صنعت فضایی ایران به گفت‌و‌گو نشستیم؛ وی عضو هیئت علمی دانشگاه شهید رجایی تهران، دارای سابقه 6 سال فعالیت در حوزه توسعه کسب‌وکارهای نوپا مبتنی بر تصاویر ماهواره‌ای از جمله کشاورزی دقیق و 16 سال سابقه در حوزه صنعت ماهواره‌های سنجش از دور کشور است که در ادامه مشروح این گفت‌و‌گو را از نظر می‌گذرانید:

تسنیم: چه تاریخچه ای از "سنجش از دور" می توانیم ارائه کنیم؟

تاریخچه سنجش از دور به دوران جنگ جهانی اول بازمی‌گردد یعنی دوره‌ای که عکس‌برداری هوایی آغاز شد؛ در خلال جنگ جهانی دوم، متفقین و متحدین جهت شناسایی مواضع یکدیگر به‌صورت گسترده از عکس‌برداری هوایی استفاده می‌کردند.

بدین ترتیب پیشرفت‌های مهمی در صنعت عکس‌برداری هوایی حاصل شد و استفاده از فیلم‌های مادون قرمز نیز رایج شد؛ از دیگر اختراعات بشر که در خلال جنگ جهانی دوم پا به عرصه گذاشت و به پیشرفت دانش سنجش از دور کمک کرد، می‌توان به موشک V2 اشاره کرد؛ موشک V2، نخستین موشک بالستیک دوربرد هدایت‌شونده بود که در اواخر جنگ جهانی دوم در آلمان تولید شد. این موشک از یک موتور سوخت مایع بهره می‌گرفت و برای بمباران راهبردی اهداف متفقین به‌کار رفت؛ V2 نخستین ساخته دست بشر بود که از خط کارمان در 20 ژوئن سال 1944 عبور کرده وارد فضا شد. پس از پایان جنگ جهانی دوم، آمریکا و شوروی با توسعه این موشک برنامه‌های فضایی خود را آغاز کردند.

ماهواره اسپوتنیک 1 نخستین سکوی فضایی بود که در سال 1957 توسط اتحاد جماهیر شوروی از پایگاه فضایی بایکونور به مدار زمین پرتاب شد. پرتاب این ماهواره آغازگر عصر فضا و مسابقه فضایی بود. از سال 1960 آمریکا از طریق ماهواره‌های شناسایی خود (سری Key Hole) شروع به جمع‌آوری اطلاعات علیه کوبا و شوروی کرد.

عمده‌ترین مزیت ماهواره‌های شناسایی نسبت به عکس‌برداری هوایی، توانایی عکس‌برداری از مناطق فراسرزمینی بود که در اوج جنگ سرد کمک شایانی به آمریکا کرد. در آن دوران هنوز فناوری‌های تصویربرداری به‌صورت "آنالوگ" بود یعنی به‌عنوان مثال فیلم‌هایی به‌طول 2 کیلومتر داخل محموله تصویربرداری قرار می‌گرفتند و بعد از انجام اتمام عکس‌برداری، همان محفظه رها می‌شد و با استفاده از نیروی هوایی، کپسول بازیابی می‌شد. پس از چاپ عکس‌ها و انجام عملیات پیش‌پردازشی مربوطه، آنها به‌عنوان عکس نقشه در واحد عملیاتی مورد استفاده قرار می‌گرفت.

در سال 1972 ناسا نخستین ماهواره ارزیابی منابع زمینی به‌نام ERTS-1 را به فضا پرتاب کرد که بعدها تحت نام لندست شناخته شد. در سال 1972 اولین سری ماهواره‌های لندست با سنجنده‌های RBV (Return Beam چندطیفی در مدار زمین قرار داد. از این مرحله که عکس‌برداری از حالت آنالوگ خارج و به صورت تصویربرداری رقومی درآمد، دریچه‌ای جدید برای پردازش تصاویر و نهایتاً تعبیر و تفسیر آنها به روی بشر گشوده شد. بیشترین کاربرد این تصاویر مطالعات منابع طبیعی (کشاورزی، مدیریت و پایش سواحل، پایش محیط زیست، جنگلداری، پوشش و کاربری زمین، زمین‌شناسی، خاک‌شناسی و...)، مطالعات بلایای طبیعی (سیل، زلزله، آتش‌سوزی، خشکسالی، زمین لغزش و...)، مطالعات شهری (کاداستر، برنامه‌ریزی شهری و...)، مطالعات هواشناسی و جوی (بررسی لایه‌های مختلف جوی، بررسی خصوصیات ابرها و...) و مطالعات انرژی (اکتشافات معدن، نفت و گاز و...) است.

در کشور ما نخستین فعالیت متمرکز برای وارد شدن در حوزه سنجش از دور ماهواره‌ای در سال 1353 به‌دنبال پرتاب نخستین ماهواره لندست با تأسیس دفتر جمع‌آوری اطلاعات ماهواره‌ای در سازمان برنامه و بودجه وقت صورت گرفت که پس از مدتی دفتر مذکور به مرکز سنجش از دور تغییر نام داد. این مجموعه، در سال 1356، در قالب طرح استفاده از ماهواره، اقدام به خرید و نصب یک ایستگاه گیرنده تصاویر ماهواره‌ای در ماهدشت کرج کرد. در سال 1371، طبق ماده واحده مصوب مجلس شورای اسلامی، مرکز سنجش از دور ایران در قالب یک شرکت دولتی به وزارت پست و تلگراف و تلفن سابق واگذار شد. متعاقباً در سال 1382، به‌منظور انجام مصوبات شورای‌عالی فضایی کشور، تمامی فعالیت‌های حاکمیتی مرکز سنجش از دور ایران به سازمان فضایی ایران محول شد.

تسنیم: این ماهواره‌ها چه ویژگی‌هایی دارند؟

اغلب ماهواره‌های سنجش از دور در یک مدار خورشیدآهنگ قرار دارند که یک نوع مدار قطبی به‌مرکزیت زمین است (با ارتفاع کمتر از 800 کیلومتر) که همواره نسبت به زمین در یک ساعت خاص (حدود 10:30 صبح برای تصویربرداری از سطح زمین) قرار دارد. هرچه ارتفاع ماهواره بالاتر باشد عمر مداری آن بیشتر خواهد بود، همچنین دلیل عمده انتخاب ساعت 10:30 هم به این دلیل است که در سنجش از دور غیرفعال (وقتی منبع انرژی خورشید باشد) به بازتاب قوی انرژی نیاز داریم و از طرفی برای تشخیص عوارض مرتفع، وجود سایه اجسام ضروری است. در سال‌های اخیر، ماهواره‌های راداری با روزنه ترکیبی (SAR) به‌دلیل قابلیت‌های خاص خود مانند دید در شب و عبور امواج ماکروویو از ابر، مورد توجه بسیاری از محافل علمی مرتبط با سنجش از دور قرار گرفته است.

امروزه دانش تصویربرداری از زمین در سه حوزه "خشکی، اقیانوس و اتمسفر" تحت عنوان مشاهدات زمین یا Earth Observation شناخته می‌شود. پیشرفت فناوری اثر خود را روی حوزه مشاهدات زمین نیز گذاشته است. ماهواره‌های چندتنی به ماهواره‌های چندکیلویی ارتقا یافته‌اند، توان تفکیک مکانی از 30 متر به کمتر از یک متر رسیده و تصویربرداری در محدوده‌های طیفی مرئی و مادون قرمز نزدیک به محدوده امواج مایکروویو گسترش یافته است، بدین ترتیب کشورهای بیشتری وارد رقابت در این حوزه شده‌اند به‌نحوی که تاکنون بیش از 50 کشور دارای ماهواره سنجش از دور هستند و اغلب کشورها برای توسعه کاربری‌های تصاویر ماهواره‌ای در تلاش هستند.

به‌عنوان مثال ایده شرکت "پلنت لبز" (Planet Labs) که در سال 2010 تأسیس شد این بود که لزومی ندارد به‌سمت ساخت ماهواره‌های چندتُنی حرکت کنیم (!) چرا که هزینه پرتاب آنها برای یک شرکت خصوصی بسیار زیاد خواهد شد، به همین دلیل مدیران این شرکت خصوصی فضایی آمریکا به‌سمت مینیاتوری‌سازی حرکت کردند و نخستین "تاسواره‌های" سنجش از دور (Cubesat) را با نام "Dove" در مدار قرار دادند.

تاسواره شرکت "پلنت لبز" از نوع 3U است یعنی 3 مکعب 10×10×10 سانتی‌متری باید به‌روی هم سوار شوند! ویژگی جالب این ماهواره این است که 5 کیلوگرم وزن دارد و توان تفکیک مکانی آن بین 3 تا 5 متر است؛ این ماهواره که در سال 2014 در مدار قرار گرفت دنیای سنجش از دور را متحول کرد.

الآن این شرکت بیش از 150 ماهواره عملیاتی در مدار دارد که یک منظومه کامل محسوب می‌شود. با ایجاد تعدادی ماهواره، زمان دید مجدد ماهواره Dove در حد ساعت است که در مقایسه با ماهواره 2600کیلویی لندست، با زمان دید 30 روز، هم از بُعد وزن ماهواره و هم توان تفکیک مکانی و زمان دید مجدد شاهد پیشرفت چشمگیری هستیم.

یک منظومه دیگری که اخیراً عملیاتی شده است، مربوط به شرکت کاپلا (Capella Space) است؛ این منظومه شامل ماهواره‌های راداری با وزن حدود 100 کیلوگرم و توان تفکیک مکانی کمتر از نیم متر است. این شرکت از فناوری‌های بسیار پیشرفته استفاده می‌کنند که مدیرعامل این شرکت یک فرد ایرانی به‌نام "پیام بنازاده" است که در "سیلیکون‌ولی" آمریکا مستقر است.

تسنیم: وضعیت بازار سنجش از دور در جهان و ایران چگونه است؟

اگر سنجش از دور را از حیث صنعت فضایی بنگریم، 17 درصد بازار حوزه فضایی را در بر می‌گیرد و یک بازار 4.5میلیارددلاری (25% سهم تصاویر راداری) را به خود اختصاص داده است، اما اگر از حوزه صنعت "اطلاعات مکانی" به موضوع مشاهدات زمین و سنجش از دور بنگریم، 15 درصد بازار 440میلیارد دلاری این صنعت را به خود اختصاص داده است، بنابراین این بازار هم در صنعت فضایی کشور و هم در صنعت اطلاعات مکانی بسیار جای رشد دارد.

یکی از عوامل رشد بازار مشاهدات زمین، استفاده از هوش مصنوعی در پردازش تصاویر ماهواره‌ای است، بنابراین توصیه بنده این است که با توجه به پتانسیل بالای متخصصین کشورمان در حوزه نرم‌افزار، تمرکز بیشتری در این حوزه داشته باشیم تا سریع‌تر به کشورهای پیشرو در این حوزه بپیوندیم و کنار توسعه کاربردی‌ها، با استفاده از فناوری‌های روز دنیا به طراحی و ساخت ماهواره‌های عملیاتی بپردازیم. امروزه مشکل ما در سنجش از دور توسعه کسب‌وکار مبتنی بر استفاده از تصاویر ماهواره ای است و این‌که آیا می‌توانیم ماهواره سنجش از دوری در مدار قرار بدهیم یا خیر، در مرحله بعدی قرار دارد.

تسنیم: نقش سنجش از دور در صنعت کشاورزی چیست؟

بیشترین کاربرد تصاویر ماهواره‌ای در حوزه دفاعی و پس از آن تغییرات اقلیم، محیط زیست و کشاورزی است؛ از جمله کاربردهای سنجش از دور در کشاورزی می‌توان به "پیش بینی تولید و عملکرد محصول مورد انتظار، ارزیابی وضعیت و تشخیص تنش گیاهان، اندازه‌گیری رطوبت خاک، تهیه نقشه شوری خاک، تهیه نقشه‌های خشکسالی و ریسک خشکسالی، محاسبه سطح زیر کشت محصولات کشاورزی، شناسایی مناطق آسیب‌دیده از آفات گیاهی، مطالعه تغییرات کاربری اراضی، شناسایی زمین‌های مستعد کشت محصولات کشاورزی و بررسی اثرات تغییرات آب‌وهوا بر کشاورزی و آب مناطق اشاره کرد.

تصاویر سری سنتینل اروپا و یا ماهواره‌های سری لندست، کاملاً رایگان هستند و تنها با پردازش و تولید اطلاعات مناسب می‌توانیم در صنعت کشاورزی تحول‌آفرینی کنیم تا با مصرف آب، کود و آفت‌کش‌ها در مکان و زمان درست آن (کشاورزی دقیق) علاوه بر افزایش بهره‌وری، از لحاظ اقتصادی نیز کشاورزان را تقویت کنیم. متأسفانه بخش خصوصی به این موضوع توجه چندانی ندارد و حتی صنایع بزرگ ما در عرصه کشاورزی نیز بسیار با لَختی به این موضوع ورود کرده‌اند.

این در حالی است که در برنامه افق اروپا (95 میلیارد دلار سرمایه‌گذاری به‌مدت 5 سال) یکی از موضوعاتی است که به‌صورت جدی با عنوان CAP (Common Agricultural Policy) به آن نگاه شده است، موضوع محیط زیست و کشاورزی است یعنی ما چگونه با استفاده از همین داده‌های رایگان و تلفیق آنها با اطلاعات سایر حسگرها، بهره‌وری کشاورزی را افزایش دهیم به‌طوری که محیط زیست ما آسیب نبیند. فرانسه، اسپانیا، آلمان، ایتالیا، انگلستان و یونان به‌ترتیب بیشترین سرمایه را از CAP گرفته‌اند.