قابلیت‌های متفاوت ماهواره آماده پرتاب "ظفر2" + تصاویر

به گزارش خبرنگار فضا و نجوم خبرگزاری تسنیم، ماهواره ظفر 2 (Zafar 2) یکی از پروژه‌های مهم فضایی ایران است که طبق گفته سازمان فضایی، در سال جاری پرتاب خواهد شد.

حسن سالاریه؛ رئیس سازمان فضایی ایران در مراسم روز ملی فناوری فضایی که با حضور رئیس‌جمهور در پژوهشگاه فضایی وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات برگزار شد از پرتاب ماهواره "ظفر 2" خبر داده و گفته بود: این ماهواره از نوع سنجشی است که در دانشگاه علم و صنعت اجرایی شده و سال آینده (1403) پرتاب خواهد شد.

ماهواره ظفر 2 چه مشخصاتی دارد

ماهواره ظفر 2توسط دانشگاه علم و صنعت ایران ساخته شده و چهارمین ماهواره‌ای است که توسط این دانشگاه تولید شده است؛ در واقع جانشین ماهواره پیام امیرکبیر شد. نخستین ماهواره این دانشگاه، نوید، در سال 1390 (2011) ساخته و پرتاب شد و پس از آن ماهواره‌های تدبیر (مبین) 1392 (2013) و ظفر 1 در سال 1398 (2015) تولید و پرتاب شدند. ظفر 2 چهارمین ماهواره ساخته شده توسط دانشگاه علم و صنعت ایران است که برای ساخت این ماهواره از 64 قطعه استفاده شده است.

ماهواره ظفر 2 با هدف کلی تصویربرداری زمین و مشاهده منابع طبیعی طراحی شده است. پیش‌بینی این است که این ماهواره نیز همانند ماهواره ظفر 1 با ماهواره‌بر سیمرغ به به مدار زمین - پایین (LEO) پرتاب شود.

کار ساخت ماهواره ظفر 2 کاملاً به پایان رسیده و تمام جزئیات پروژه برای پرتاب ماهواره انجام شده است البته اواسط سال 1402 اعلام شد که برای پرتاب ماهواره منتظر ارسال ملحقاتی از کشور چین به ایران هستیم و در نهایت سازمان فضایی باید امکان پرتاب ماهواره ظفر 2 را فراهم کند.

طراحی و ساخت ارتباطات مخابراتی بین ماهواره ظفر و ایستگاه زمینی به خوبی توسط دانشمندان جوان ایرانی در حوزه مخابرات و فناوری ارتباط فضایی در دانشگاه علم و صنعت ایران انجام شده و امروز با تلاش‌های مستمر و همت وافر این عزیزان، دریچه‌های جدیدی از فناوری فضایی کشور گشوده شده است.

برای نخستین بار در عرصه صنعت فضایی کشور علاوه بر امکان ارسال فرامین از زمین به ماهواره و امکان دریافت اطلاعات تله‌متری شده از فضا درخصوص وضعیت قطعات ماهواره؛ برقراری ارتباط صوتی دو نفره (موبایل فون) در یک گستره (فوت پرینت) مخابراتی ماهواره و دریافت، ذخیره و ارسال اطلاعات از طریق کانال‌های ارتباطی ماهواره ظفر بین 256 کاربر زمینی در گستره جهانی برای مردم ایران فراهم شده است بطوری‌که وضعیت بسیاری از تجهیزات حساس برق، مخابرات، نفت و گاز، خوردروها، کشتی‌ها، قطارها و هواپیما و... از طریق این کانال‌های ماهواره‌ای قابل ارسال به مراکز نظارتی است و دستورات لازم نیز از طریق ماهواره به آنها قابل ارسال است.

لذا ارتقای قدرت مدیریت به هنگام به مسئولان کشور، امکان خدمات‌رسانی سریع و دقیق به هموطنان را بیش از پیش فراهم می‌کند. قابلیت سنجش تشعشعات کیهانی ماهواره ظفر سبب توسعه دانش کشور از محیط فضا شده و مقدمات توسعه قطعات و تجهیزات الکترونیکی در فضا فراهم خواهد شد.

ماهواره ظفر -2 دارای محموله تصویربرداری چند طیفی (رنگی) با تفکیک مکانی 16 متر است؛ کاربردهای این ماهواره به شرح ذیل است:

 تهیه نقشه

• تولید و بروز رسانی نقشه‌های کاربری اراضی در مقیاس ملی
• تولید، بروزرسانی و پایش توسعه شهری در مقیاس ملی
• تولید و بروز رسانی مرز پهنه‌های کشاورزی در مقیاس ملی
• تولید و بروز رسانی مرز پهنه‌های جنگلی در مقیاس ملی
• تولید و بروز رسانی نقشه‌های پهنه بندی دریاچه‌های دائمی و فصلی در مقیاس ملی

هیدروگرافی

• پایش مرز دریاچه‌ها (دائمی و فصلی)
• پایش بستر رودخانه‌ها
• بهبود در پایش خطوط ساحلی

مدیریت بحران

• شناسایی مناطق تخریب شده بعد از بحران در نواحی شهری در مقیاس منطقه ای
• بهبود در سامانه پایش حریق
• بهبود در سامانه پایش حرکت گرد و غبار

شهری

• تعیین مرز گسترش شهری و پایش رشد مناطق شهری

زمین‌شناسی

• تهیه نقشه‌های ساختاری (شناسایی گسل ها، چین ها...) در مقیاس ملی

محیط زیست

بهبود در شناسایی منشا طوفان‌های گرد و غبار

 ماهواره ظفر1؛ از طراحی و ساخت تا عدم موفقیت در پرتاب

ماهواره ظفر -1 به سفارش سازمان فضایی از سوی محققان و دانشمندان فضایی دانشگاه علم و صنعت طراحی و ساخته شد. ظفر -1 یک ماهواره ایرانی بود که برای تصویربرداری با وضوح بالا طراحی شده بود و هدف آن ثبت تصاویر هوایی و نقشه‌های دیواری از نقاط مختلف جهان بود. این ماهواره توانایی تصویربرداری با وضوح تقریبی 22.5 متر داشت.

وزن ماهواره تقریباً 113 کیلوگرم بود و قرار بود در ارتفاع 530 کیلومتری از سطح زمین در مدار قرار گیرد. ظفر -1 به دوربین‌های رنگی مجهز بود که برای پایش ذخایر نفتی، معادن، جنگل‌ها و بلایای طبیعی استفاده می‌شد.

ماهواره ظفر با سه مأموریت اصلی تصویربرداری، ذخیره و ارسال داده و اندازه‌گیری تشعشعات فضایی در دانشگاه علم و صنعت ایران در مدت زمان 3 سال در دو نمونه طراحی و ساخته شده است. این ماهواره در رده ماهواره‌های LEO با ارتفاع مداری 535 کیلومتر و شیب 56 درجه و جرم 115 کیلوگرم است.

سه ایستگاه فضایی ماهدشت، چرمشهر و قشم به عنوان ایستگاه‌های زمینی ماهواره «ظفر» در نظر گرفته شده بود و قرار بود این 3 ایستگاه کار دریافت و ارسال ماهواره را برعهده دارند.

برای طراحی ماهواره "ظفر" بیش از 340 هزار نفر ساعت نقش داشته‌اند و زمان طراحی و ساخت آن 3 سال بوده است و همچنین با همکاری دانشگاه علم و صنعت و سازمان فضایی ایران تمام تست‌های عملکردی و محیطی این ماهواره با موفقیت اجرا شد.

در بخش فضایی، ماهواره شامل محموله تصویربرداری، محموله ذخیره و ارسال، محموله تحقیقاتی تشعشعات فضایی، زیرسیستم‌های تعیین موقعیت، تعیین و کنترل وضعیت، مدیریت داده و فرمان، انرژی، سازه و مکانیزم و کنترل حرارت است. بخش زمینی شامل ایستگاه تله‌کامند، تله‌متری، دریافت تصویر، مدیریت محموله ذخیره و ارسال و هندست کاربران است.

قابلیت تصویربرداری ماهواره ظفر -1 از زمین با تفکیک مکانی 25 متر از طریق دوربین پن (سیاه و سفید) و ماهواره ظفر -2 با تفکیک مکانی 16 متر از طریق دوربین رنگی و ارسال داده‌های تصویر با نرخ انتقال بالا (8/4 مگابیت بر ثانیه) باعث ایجاد چشم بینای فضایی برای ملت ایران خواهد شد که سبب می‌شود بسیاری از پدیده‌های طبیعی و غیرطبیعی ساخته بشریت از راه دور قابل عکسبرداری، تشخیص و تفسیر شود. قطعاً نظارت بر این پدیده‌ها سبب تسلط ایرانیان بر کل کشور و گسترش قدرت مدیریت در حوزه‌های کشاورزی، حمل و نقل، منابع آب، منابع طبیعی و سایر صنایع و حوزه‌ها خواهد شد.

کاربردهای ماهواره ظفر -1 با محموله تصویربرداری پانکروماتیک (سیاه و سفید) با تفکیک مکانی 25 متر به شرح ذیل است:

تهیه نقشه

• تولید و بروز رسانی نقشه‌های کاربری اراضی در مقیاس ملی
• تولید، بروز رسانی و پایش توسعه شهری در مقیاس ملی 
• تولید و بروز رسانی مرز پهنه‌های کشاورزی در مقیاس ملی
• تولید و بروز رسانی مرز پهنه‌های جنگلی در مقیاس ملی
• تولید و بروز رسانی نقشه‌ای پهنه‌بندی دریاچه‌های دائمی و فصلی در مقیاس ملی

هیدروگرافی

• پایش مرز دریاچه‌ها دائمی و فصلی
• بهبود در پایش خطوط ساحلی

مدیریت بحران

• شناسایی مناطق تخریب شده بعد از بحران در نواحی شهری در مقیاس منطقه‌ای

شهری

• تعیین مرز گسترش شهری و پایش رشد مناطق شهری

زمین‌شناسی

• تهیه نقشه‌های ساختاری (شناسایی گسلها، چین‌ها...) در مقیاس ملی

محموله ذخیره و ارسال (S&F) ماهواره ظفر 1

زیرسامانه محموله ذخیره و ارسال از دو بخش کلی محموله S&F در ماهواره و بخش هندست زمینی تشکیل شده است. این زیرسامانه در ماهواره امکان پخش همگانی پیام یک کاربر برای تمامی کاربران محلی را فراهم می‌آورد. امکان برقراری ارتباط صوتی یکطرفه بین دو کاربر که همزمان در رؤیت ماهواره هستند، از دیگر وظایف این زیرسامانه است.

مأموریت دیگر این زیرسامانه، امکان ارسال پیام هر کاربر برای کاربر مقصد بصورت غیرمستقیم (ذخیره و ارسال آتی) است؛ به این صورت که هرگاه کاربری در رؤیت ماهواره درخواست دریافت پیام را به زیرسامانه S&F اعلام کند، پیام‌های از پیش ذخیره شده مرتبط با آن کاربر، برایش ارسال می‌شود.

لذا محموله S&F دارای دو وضعیت عملکردی است؛ ارتباط صوتی بلادرنگ و ذخیره و ارسال هر دو مقدور است. وضعیت ارتباط ذخیره و ارسال برای ارسال و دریافت داده بین کاربران است و وضعیت ارتباط بلادرنگ برای ایجاد ارتباط صوتی یک طرفه بلادرنگ بین دو کاربر است. انتخاب یکی از دو وضعیت به درخواست کاربر بستگی دارد. در صورتی که کاربر تقاضای ارسال داده داشته باشد، محموله S&F در وضعیت ذخیره و ارسال بوده و در صورتی که کاربر تقاضای ایجاد ارتباط صوتی داشته باشد، محموله S&F در وضعیت ارتباط بلارنگ قرار می‌گیرد. توسط هندست زمینی ذخیره و ارسال، کاربر می‌تواند با سایر کاربران تبادل پیام انجام دهد.

باتوجه به اینکه محتوای یک برگه A4 پیام متنی، حدود kb 3 داده می‌شود؛ این مقدار به عنوان حجم پیام در نظر گرفته شده است و تعداد 256 کاربر تعریف شده است.

محموله تحقیقاتی تشعشعات فضایی

محموله تحقیقاتی ماهواره یا SPU برای اهداف تحقیقاتی و آزمایشی همراه ماهواره ارسال میشود. وظیفه محموله تحقیقاتی تشعشعی تحت عنوان SPU در ماهواره ظفر اندازه‌گیری میزان دوز یونیزه‌کننده توسط پرتوهای کیهانی دریافتی از فضا و همچنین تشخیص اثر آنها روی تراشه های نیمه هادی از جمله حافظه‌های SRAM مبتنی بر ترانزیستورهای اثر میدان ترکیبی است. پرتوهای کیهانی و ذرات پر انرژی در خارج از جو اتمسفر زمین و فضا باعث ایجاد نرخ واژگونی بیت می‌شوند.

برد SPU ماهواره ظفر، با بهره‌گیری از یک تراشه FPGA مرکزی، توانایی اندازه‌گیری دوز یونیزه کننده توسط 8 سنسور را به صورت تجمعی و 5 سنسور دما را فراهم میکند، همچنین نرخ واژگونی بیت در حافظه‌های SRAM داخلی یک تراشه FPGA و حافظه‌های خارجی را پایش و گزارش می‌کند.

علت شکست پرتاب ماهواره ظفر 1

سرانجام تلاش محققان دانشگاه علم و صنعت ایران برای طراحی و ساخت ماهواره «ظفر» به بار نشست و این ماهواره یکشنبه 29 دی 1398 برای قرارگیری در مدار زمین، به سازمان فضایی کشور تحویل داده شد.

ماهواره ظفر -1 در تاریخ 9 فوریه 2020 (20 بهمن‌ماه 1398) با استفاده از موشک ماهواره‌بر سیمرغ از پایگاه فضایی امام خمینی در ایران پرتاب شد. پرتاب در حدود ساعت 19:15 به وقت ایران (15:45 به وقت گرینویچ) انجام شد.

با وجود موفقیت اولیه در مراحل ابتدایی پرتاب، یک نقص در مرحله دوم یا سوم رخ داد که مانع از رسیدن ماهواره به سرعت مداری مورد نیاز شد و در نتیجه این مأموریت با شکست مواجه شد.

در مأموریت پرتاب ماهواره ظفر توسط ماهواره‌بر سیمرغ، همه فرآیند‌های پرتاب فضایی از قبیل مونتاژ، مراحل ماهواره‌بر و ماهواره، تست‌های پیش پرتاب، تزریق سوخت و پیش فشارگذاری، به طور کامل به انجام رسید، فرآیند پرتاب و استارت موتور‌های مرحله 1 ماهواره‌بر و جدایش مراحل و استارت موتور مرحله 2 به درستی انجام شد اما در انتهای مسیر، ماهواره‌بر به سرعتِ مورد نیاز جهت تزریق ماهواره در مدار مورد نظر نرسید.

در پرتاب فوق، با وجود عدم موفقیت کامل در تزریق ماهواره ظفر، دستاوردهای مختلفی حاصل شد که شامل رسیدن به ارتفاع بیش از 500کیلومتری، رسیدن به سرعت 6533 متر بر ثانیه، ارسال کامل اطلاعات از ماهواره‌بر و ماهواره از جمله آنها بود. ماهواره ظفر نیز از لحظه بلند شدن تا نزدیک به 7 دقیقه پس از جدا شدن از سیمرغ داده‌های خود را به ایستگاه‌های زمینی ارسال کرد.

همچنین این سومین شکست متوالی ماهواره‌بر سیمرغ بود. ماهواره طلوع 1 در مرداد 1396، ماهواره پیام در دی ماه 1397 و ماهواره ظفر در بهمن ماه 1398 سه تجربه شکست با ماهواره‌بر سیمرغ بودند؛

محمدجواد آذری جهرمی؛ وزیر ارتباطات وقت درباره شکست ماهواره ظفر -1 گفته بود: "دوست داشتم با خبر خوب شما را خوشحال کنم اما گاهی زندگی آنطور که بخواهیم پیش نمی‌رود. پرتاب ماهواره ظفر توسط ماهواره‌بر سیمرغ موفقیت‌آمیز نبود. جزئیات تا دقایق دیگر (شاید لایو اینستاگرام)"

البته تلاش‌ها در ماهواره‌بر سیمرغ نتیجه داد و این ماهواره‌بر در 8 بهمن 1402 در دولت رئیسی برای نخستین بار در تاریخ جمهوری اسلامی ایران 3 ماهواره را به صورت همزمان و با موفقیت به مدار پرتاب کرد.

در مجموع، پرتاب ماهواره ظفر 2، یک دستاورد مهم برای ایران است که دستاوردهای زیادی برای کشور خواهد داشت؛ این ماهواره نشان‌دهنده پیشرفت ایران در علم و فناوری فضایی است و با استفاده از دانش و تخصص بومی ایرانیان ساخته شده و نشان می‌دهد که ایران در این حوزه به خودکفایی رسیده است.

گزارش از: علی‌اصغر اصولی