ماهواره خیام کدام نیازهای ایران را برطرف می‌کند؟/ گزارش تسنیم از مهمترین همکاری خارجی ایران در حوزه فضایی
خیام به عنوان ماهواره‌ای عملیاتی و حرفه‌ای که ساخت مجموعه‌های باتجربه روسی است، کاربردهای متعددی برای بخش‌های عمومی کشور دارد که با توجه به داشتن ایستگاه بومی دریافت اطلاعات، ظرف مدت بسیار کوتاهی در حد کمتر از یک روز قابل دستیابی است.
گروه دفاعی خبرگزاری تسنیم- 18 مرداد 1401 رخداد بزرگی برای صنعت فضایی کشور رقم خورد و ماهواره سنجش از دور متعلق به ایران به نام «خیام» از پایگاه فضایی بایکونور قزاقستان توسط ماهواره بر روسی سایوز2-1بی با موفقیت در مدار 500 کیلومتری زمین قرار گرفت. این ماهواره 600 کیلوگرمی مجهز به دوربینی با تفکیک بهتر از یک متر است که کاربردهای متعددی برای صنعت فضایی ایران دارد و گام بلندی برای کاربردی سازی عرصه فضا در کشور بر پایه ماهواره با مالکیت ایرانی محسوب می‌شود.
استفاده از فضا برای پیشبرد عرصه‌های مختلف - از کشاورزی و آبخیزداری گرفته تا کنترل جنگلها و مراتع و اکتشاف معادن و رسیدگی به مناطق آسیب دیده از بلایای طبیعی همچون سیل و زلزله - سالهاست به امری روزمره برای کشورهای پیشرفته تبدیل شده است. کاربرد داده های فضاپایه در عرصه های فوق به معنی کاهش زمان چند صد برابری برای تهیه داده های مورد نیاز از مقیاس ماه یا هفته یا ساعت برای تولید اطلاعات به مقایس زمانی روز یا ساعت یا دقیقه است.
ناگفته پیداست که چنین صرفه جویی زمانی چقدر در بهبود خدمات به کاربران در کشورها و کاهش هزینه‌ها و خسارات کمک می‌کند. البته اینها به موارد سنجش از دور و صرفاً کاربری‌های عمومی و غیرنظامی باز می‌گردد. کاربری‌های مخابراتی و انواع کاربردهای نظامی ماهواره‌ها خود بحث جداگانه‌ای طلب می‌کند.
از نظر هزینه‌ای، طبق اطلاعات موجود، تا سالهای 1383-1384 مبالغی در حدود 38 تا 40 میلیون دلار در سال برای خرید تصاویر ماهواره ای از کشورهای خارجی آن هم با مشخص کردن منطقه مورد نظر و با تأخیر زمانی چندین هفته ای و بعضاً چند ماهه هزینه می‌شد.
با ساخت و راه اندازی ایستگاه دریافت تصاویر ماهواره ای «سپهر» در ایران این زمان به چند دقیقه و میزان هزینه نیز به حدود یک دهم یعنی 4 میلیون دلار در سال کاهش یافت.
همچنین بازه زمانی به روزرسانی نقشه‌های کشور از 15 سال تا قبل از آن به 3 سال کاهش داده شد. ایستگاه مذکور در سالهای دهه 1380 از ماهواره‌های هندی با تصاویری با قدرت تفکیک 188 متر تا 2.5 متر بهره می‌برد که بعداً تصاویری با تفکیک 1 متر هم به آنها اضافه شد. اما همچنان رقم پرداختی سالانه برای دریافت تصاویر قابل توجه بود.
یک واحد عکس فضایی با تفکیک 2.5 متر به مبالغی بین 2500 تا 3200 دلار به ایران فروخته می‌شد که با افزایش تقاضای سازمان‌های داخلی با آشنایی با کاربردهای کم نظیر عکس‌های فضاپایه هزینه استفاده از خدمات سنجش از دور از ماهواره های خارجی به میلیونها دلار و بر اساس یک تخمین به نزدیک 10 میلیون دلار در سال بالغ می‌شود.
چرا ماهواره آماده؟
بر اساس اطلاعات موجود، خیام یک ماهواره ساخت شرکتهای روسی است که به سنجنده های مختلف تصویری مجهز شده است. حسگر اصلی این ماهواره دوربین تصویربرداری طیف مرئی با قدرت تفکیک بهتر از یک متر بوده که برای بهره برداری مطابق نیازهای کشور در حوزه های عمومی بسیار مناسب است.
امروزه استفاده از تصاویر ماهواره‌ای هم در بخش دولتی و سازمانها و نهادهای آن و هم در بخش خصوصی وضعیت رو به رشدی داشته و البته هر روز هم کاربردی‌تر می‌شود. رفع این نیاز توسط توان صنعت بومی فضایی کشور نیازمند طی شدن مدت زمان چند سالهای است که ریشه و علت این مسئله را باید در کم کاری و ترک فعل های دولت یازدهم و دوازدهم جستجو کرد.
در مورد همین ماهواره خیام، طبق اطلاعات منتشر شده، اصل قرارداد به سال 1396 بازمی‌گردد که به علت مشکلات حقوقی متعدد و قرارداد ضعیف، به مرحله اجرایی در نیامد.
با روی کار آمدن دولت سیزدهم اصلاح قرارداد و پیگیری آن در سطوح بالا برای اجرایی شدن در دستور کار قرار گرفته و اکنون در زمان کمتر از یک سال از استقرار دولت جدید و در شرایط حیات نباتی برجام و بدون ارتباط به FATF ماهواره کاربردی سنجش از دور، راهی مدار شده تا از چند ماه بعد به سطح خروجی دهی کاربردی برسد.
تصویری از ماهواره های Kanopus-V که در برخی منابع به پلتفرم احتمالی ماهواره خیام نسبت داده شده است
لازم به ذکر است که چرخه کامل صنعت فضایی شامل ساخت ماهواره، ساخت ماهواره بر، پایگاه پرتاب ماهواره بر، ایستگاه زمینی کنترل و تبادل داده با ماهواره و همچنین کاربردی شدن داده های فضایی در کشور است. این چرخه امروزه در کشور به طور کامل وجود دارد اما این به معنای آن نیست که ایران با توان بومی خود وارد سطح کاربردی شده است.
تا به امروز کاربردی‌ترین ماهواره کشور، نور2 ساخت سپاه بوده که در 17 اسفند 1400 با ماهواره بر بومی قاصد1 در مدار 500 کیلومتری زمین قرار گرفت و در بهار امسال تعدادی از تصاویر ثبت شده با آن به عنوان نمونه انتشار داده شد. اما قدرت تفکیک دوربین این ماهواره در حدود ده متر بیان شده است که برای مشاهده جزئیات مختلفی از سطح زمین کافی نیست. ضمن اینکه در ماهواره 600 کیلوگرمی خیام، به جز دوربین طیف مرئی حسگرهای تصویری دیگری هم تعبیه شده که در ماهواره کوچک و مکعبی نور2 امکان به کارگیری آنها وجود ندارد.
چرا پرتاب توسط پرتابگر خارجی؟
با افزایش تفکیک مکانی دوربین، به ناچار اندازه قطر لنز آن هم باید زیاد شود و متناسب با آن برخی اجزاء دیگر دوربین یا همان حسگر تصویری هم بزرگتر و سنگین‌تر می‌شود. این امر سبب افزایش حجم و وزن دوربین شده و البته به دنبال خود زنجیره‌ای از تغییرات در زمینه منبع و توزیع توان، سازه، زیرسامانه‌های تبادل داده، کنترل حرارت و... ماهواره را هم به دنبال دارد.
در نتیجه ماهواره سنجش از دور با تفکیک بهتر از یک متر مانند خیام ناگزیر در جرم چند صد کیلوگرم قابل ساخت است و این جرم در حال حاضر فراتر از حد توان ماهواره‌برهای ایرانی برای تزریق در مدار است.
با توجه به شرایط همکاری‌های خارجی، در حال حاضر چین و روسیه گزینه های ایران برای پرتاب ماهواره هستند که با توجه به روسی بودن طراحی ماهواره خیام، پرتاب آن توسط پرتابگر روسی منطقی‌تر است. البته سایوز یکی از مطمئن ترین و به صرفه ترین پرتابگرهای ماهواره در جهان هم هست که در این پرتاب علاوه بر خیام، 16 ماهواره کوچک دیگر را هم به مدار برده است. بر اساس اعداد و ارقام موجود، انتقال خیام به مدار بین 14 تا 18 میلیون دلار هزینه داشته است.
لحظه پرتاب سایوز منقش به پرچم ایران حامل ماهواره خیام
نکته بعدی اینکه حتی با فرض وجود توان پرتاب ماهواره چند صد کیلوگرمی توسط پرتابگرهای ایرانی تا زمانی که تجربه کافی در طراحی، ساخت و به کارگیری محموله های سنجش از دور به صورت گام به گام طی نشود، جهش به پله بالایی مانند تفکیک یک متر کار عاقلانه ای نیست و ماهواره سازهای ایران باید ابتدا نتیجه کار خود در تفکیک های چند متری را دیده و بر اساس تجربیات حاصله ماهواره های کاربردی در تفکیک 1 متر تا حد مطلوب سند برنامه فضایی در بخش سنجش از دور یعنی قدرت تفکیک 50 سانتیمتر را بسازند.
جایگاه فعلی ایران در ساخت و پرتاب و کاربری ماهواره چگونه است؟
با توجه به نکته اخیر، مرور توان فعلی مجموعه های فنی کشور در ساخت ماهواره مفید به نظر می‌رسد. در حال حاضر تجربه کاربری ماهواره در کشور در بخش دولتی شامل ماهواره های پژوهشی یا دانشجویی مانند امید، رصد1، نوید علم و صنعت و فجر است که عمرهایی نهایتاً تا حدود سه ماه داشته اند. ضمن اینکه ساخت این ماهواره ها به حدود یک دهه پیش بازگشته و خروجی کاربردی هم از آنها دریافت نشده است.
در بخش دفاعی، نور1 سپاه با عمر نزدیک به دو سال اما در رده ماهواره های معکبی یا کیوب ست به عنوان اولین تجربه سپاه و نور2 با کمی وزن بیشتر اما همچنان در همان رده قرار دارند که هر دو در تزریق در مدار و کاربری موفق ظاهر شده اند. البته عمر عملیاتی نور1 در سال جاری به پایان رسید و هم اکنون فقط نور2 به عنوان ماهواره ساخت ایران و پرتاب شده توسط پرتابگر بومی در مدار حدود 480 تا 530 کیلومتری در حال گردش است.
سایر ماهواره‌های بخش دولتی و دانشگاهی در سالهای 1396 تا 1400 در ماهواره بر ناآماده سیمرغ قرار داده شده و در نتیجه عملکرد ناموفق این پرتابگر، وارد مرحله عملیاتی نشده و خروجی خاصی از آنها در دست متخصصان سازنده قرار نگرفته است تا تجربه ادامه راه ساخت و توسعه ماهواره شود. در نتیجه با وجود تجربیات ساخت، تجربه استفاده نهایتاً تا پرواز داخل ماهواره بر بوده و همچنان نیاز به پرتاب ماهواره های ساخت داخل به صورت موفق برای تثبیت فناوری ها و تجربیات وجود دارد.
فراهم شدن زمینه همکاری با صنعت فضایی روسیه و چین برای پرتاب ماهواره های خریداری شونده توسط ایران یا ماهواره های ساخت داخل می تواند خلأ موجود در بخش پرتابگر را تا زمان آماده شدن ماهواره بر سوخت مایع سیمرغ یا سوخت جامد ذوالجناح در بخش دولتی و آماده شدن نمونه‌های بعدی ماهواره‌بر قاصد یا قائم سپاه پر کرده و دست متخصصان کشور را برای استفاده از ساخته دست خود پر کرده و راه را برای طراحی های بهتر و پیشرفته‌تر باز کند.
در این بین روسیه به دلایل مختلف گزینه مناسبی برای مشارکت در امر پرتاب ماهواره برای ایران است و پرتاب خیام هم نقطه آغاز بسیار خوبی برای این همکاری بوده است. در صورت استفاده صحیح دولت سیزدهم از فرصت ایجاد شده در مقطع فعلی، بخش قابل توجهی از عقب افتادگی برنامه فضایی ناشی از بی تدبیری دولت قبل در بخش ماهواره ها قابل جبران است. در صورتی که همکاری برای طراحی مشترک ماهواره های حرفه ای و نیز دریافت کمک‌های فنی برای تسریع عملیاتی‌سازی ماهواره‌برهای سیمرغ و ذوالجناح هم از سوی طرفهای خارجی ممکن باشد، باز هم به تسریع هرچه بیشتر پیشرفت برنامه فضایی کشور کمک می شود.
کاربردهای خیام
خیام به عنوان ماهواره‌ای عملیاتی و حرفه‌ای که ساخت مجموعه‌های باتجربه روسی است، کاربردهای متعددی برای بخش‌های عمومی کشور دارد که با توجه به داشتن ایستگاه بومی دریافت اطلاعات، ظرف مدت بسیار کوتاهی در حد کمتر از یک روز قابل دستیابی است. این کاربردها صرفاً به صورت گذرا شامل این موارد است:
- تهیه داده‌های مورد نیاز آمایش مجدد سرزمینی در بخش نقشه‌های کاربردی جغرافیایی و نیز مناطق مناسب برای توسعه شهرهای جدید و وضعیت فعلی توسعه و گسترش نواحی شهری و رخدادهای جمعیتی و راه های مناطق روستایی
- پایش انواع مناطق زیست محیطی و جنگلداری و مراتع، نمایش و تهیه نقشه پوشش جنگلی، ارزیابی حجم و کیفیت جنگل، ارزیابی مناطق زراعی، تهیه نقشه مراتع برای استفاده دامها
- پایش منابع آبی شامل شناسایی و تفکیک حوزه های آبخیز، تهیه نقشه پوشش برف و پیش بینی میزان آب حاصل از ذوب شدن برف و یخ، مطالعات در زمینه زهکشی مناسب، تهیه نقشه منابع آبهای سطحی، مطالعات جزر و مد، شناسایی رودخانه ها و شبکه های آبی
- بررسی بلایای طبیعی شامل نمایش سیل و نزدیکی زمان وقوع آن (در صورت تأمین تصاویر در بازه های کوتاه)، ارزیابی خسارات ناشی از بلایای طبیعی (سیل، طوفان و زلزله و...)، ارزیابی آسیبهای ناشی از آتش سوزی جنگلها
- کشاورزی شامل ارزیابی وضعیت محصول، ارزیابی میزان خشکسالی، میزان امراض و آفتهای گیاهی، نمایش گونه های مختلف گیاهی، تعیین سطح زیر کشت، نظارت بر رشد محصولات در عرصه کلان کشور
- خاک شناسی شامل شناسایی اراضی شور، شناسایی باتلاقها، تخمین مواد موجود در خاک، مطالعه بافت سطحی خاک، مطالعه رطوبت خاک
- زمین شناسی شامل تهیه نقشه زمین شناسی و ژئومورفولوژی، مطالعات اکتشاف معدنی از قبیل نفت، ذغال سنگ، الماس، طلا و غیره، نمایش گدازه های زیرزمینی و فوران آتشفشانی، مطالعات در زمینه زمین لرزه و جابجایی پوسته زمین و رانش زمین، بررسی مناطق کویری و بیابانی جهت فرسایش و پیشروی کویر
- مطالعات زیست محیطی شامل مطالعات در زمینه تنوع زیست محیطی و ارزیابی محیط، تجزیه و تحلیل نمودن زیستگاه حیات وحش، شناسایی لکه های نفتی و سایر آلودگیها، شناسایی اثر پدیده های مختلف بر روی محیط زیست
تصویر دیگری از ماهواره های Kanopus-V که به پلتفرم مشابه خیام نسبت داده شده است
موارد فوق صرفاً عناوین مهمترین کاربردهایی است که متولیان آن شامل نهادها و سازمانها و شرکتهای خصوصی با سفارش تصویر مورد نظر در باند طیفی مورد نیاز در مختصات و محدوده مشخص می توانند از ماهواره خیام دریافت کنند.
فعالیتهای فوق در حال حاضر یا به صورت سنتی به علت قیمت بالای تصاویر خریداری شونده از خارج انجام می شوند یا در مناطقی با اولویت بندی هایی بر اساس بودجه با تصاویر ماهواره ای انجام می شوند. در نتیجه با داده های تولیدی ماهواره خیام که طبق شیوه نامه های تحویل گیری محصول از پیمانکار از حدود 4 ماه دیگر به طور کامل و به صورت عملیاتی در اختیار خواهد بود می توان تمام مناطق کشور را در بازه زمانی مناسبی مورد ارزیابی و سنجش قرار دارد.
خیام که بود؟
حکیم خیام نیشابوری فیلسوف، ریاضی دان، ستاره شناس (منجم) و ادیب و شاعر ایرانی است که در حدود 1000 سال پیش به دنیا آمد. او دستاوردهای بزرگی در نجوم داشت که هنوز هم معتبر هستد. در ریاضیات حاصل کارهای خیام سبب شد تا به عنوان یکی از دانشمندان بزرگ تاریخ علم ثبت شود. خیام در دنیای غرب به واسطه رباعیاتش بسیار مشهور است و انتخاب نام این حکیم پرآوازه ایرانی برای نخستین ماهواره کاربردی ایران انتخاب هوشمندانه ای بوده که قدردانی از ارزش بالای فعالیتهای این شخصیت بزرگ ایرانی هم به شمار می رود که پیش از ایران، نام او بر منطقه ای از کره ماه و یک سیارک گذاشته شده است.
امید می رود تا با توجه هرچه بیشتر دولت به شتاب بخشی به برنامه فضایی کشور و جلب همکاری های خارجی و به دور از شعارزدگی، بخش‌های عقب افتاده در برنامه فضایی کشور هرچه سریعتر شتاب گرفته و از ساخت ماهواره برهای مورد نیاز تا پایگاه پرتاب جنوب کشور و نیز طراحی های جدید و پیشرفته ماهواره و سنجنده ها و حسگرها و سایر زیرسامانه های به روز به هر میزانی که ممکن است به برنامه فضایی کشور کمک داده شوند تا هر چه بیشتر به رفع نیازهای داخلی و قطع وابستگی در این عرصه و حتی ارائه خدمات به خارج منجر شود.
