توسعه فناوری هایی که امکان بهره برداری از فضای بیکران بدون مرز را برای کشور فراهم کرد - آوای وحش

بر اساس آمارها صنعت ماهواره دارای درآمد 203 میلیارد دلاری در سال است و آمریکا با گردش اقتصادی چندصد میلیارد دلار، سهم 43 درصدی دارد و رشد صنعت ماهواره در 10 سال گذشته حدود 11 درصد در سال بوده و نسبت به 10 سال قبل تر، 3 درصد رشد نموده است.

این رشد، هماهنگ با رشد دنیای درآمدهای حاصل از مخابرات و صنایع فضایی است، به نحوی که درآمد صنایع فضایی حدود 323 میلیارد دلار در سال و درآمد دنیای صنعت مخابرات حدود 5 تریلیون دلار در سال برآورد می گردد و صنعت ماهواره زیرمجموعه ای از این دو صنعت است.

هم اکنون 1261 ایستگاه ماهواره عملیاتی دور زمین در حال گردش است و این ماهواره ها را بر اساس کاربرد، 38 درصد مخابراتی و تجاری، 14 درصد مخابراتی دولتی، 14 درصد سنجش از دور، 11 درصد تحقیق و توسعه، 8 درصد ماهواره مخابراتی، 8 درصد نظامی، 5 درصد علمی و 2 درصد ماهواره هواشناسی تشکیل می دهند.

همچنین می توان از فضا برای برقراری ارتباطات به ویژه در مخابرات منطقه ای و بین المللی بهره جست. راهنمایی و ناوبری نیز از کارنمودهای قدیمی فضا است که امروزه با یاری ماهواره ها به طرز حیرت انگیزی توسعه یافته است.

آنالیز ها نشان می دهد 57 کشور دنیا حداقل دارای یک ماهواره عملیاتی در مدار زمین هستند و بیش از 50 درصد ماهواره های زمین را ماهواره های مخابراتی تشکیل می دهند، ضمن آنکه 61 درصد از میزان درآمد 203 میلیارد دلاری صنعت ماهواره، متعلق به خدمات ماهواره ای و 28 درصد مربوط به تجهیزات زمین، 3 درصد مربوط به صنعت پرتاب و تنها 8 درصد متعلق به سازندگان و فراورینمایندگان ماهواره است.

از میزان درآمد 122.9 میلیارد دلاری که به وسیله خدمات ماهواره ای در دنیا به دست می آید، 100.9 میلیارد دلار آن نیز مدیون تلویزیون های ماهواره ای است که این آمار بیانگر کاربردی بودن صنعت ماهواره در راستای ارائه خدمات است.

این اعداد نشان می دهد فضا پهنه ای مشترک میان کشورها است که جغرافیای سیاسی آن را محدود نمی نماید و کشورها در کوشش هستند تا با توسعه فناوری های فضایی، از فضا به عنوان بستر مناسبی برای مطالعات کیهان و جمع آوری اطلاعات مختلف بهره برداری نمایند و در هر زمانی، اطلاعات مکانی مورد احتیاج برای کاربردهای مختلف را کسب نمایند.

بر این اساس ایران در کوشش است تا با تکمیل چرخه فناوری فضایی، سرریز فناوری های کسب شده را در دیگر حوزه های فناوری کاربردی کند که یکی از زیر ساخت های ضروری برای توسعه فناوری های فضایی آزمایشگاه های مرتبط است که مرکز آزمون و یکپارچه سازی سامانه های فضایی یکی از زیرساخت های اصلی و حیاتی در توسعه سامانه های فضایی به شمار می رود و به کارفرمایی سازمان فضایی ایران و توسط متخصصان و کارشناسان پژوهشگاه فضایی ایران در این پژوهشگاه راه اندازی شده است.

مرکز آزمون و یکپارچه سازی پژوهشگاه فضایی ایران با برخورداری از آزمایشگاه های سیستمی پیشرفته و کارگاه های پشتیبانی و ساخت، یکی از زیرساخت های اصلی و حیاتی در توسعه سامانه های فضایی بوده که با هدف پشتیبانی از توسعه محصولات فضایی فعالیت می نماید. از روینمودهای شاخص در طراحی و راه اندازی این مرکز استفاده حداکثری از توان داخلی و بومی برای ایجاد مجموعه ای منحصربه فرد به منظور بهره برداری در سطوح ملی و منطقه ای بوده است و اکنون تعداد زیادی از جوانان متخصص کشور در حوزه های فنی و مهندسی در این مرکز فعالیت دارند.

این مرکز به عنوان مجموعه ای توانمند و کاربردی، توانایی ارائه خدمات آزمایشگاهی به صنایع فضایی، هوایی، نظامی، خودروسازی، الکترونیکی، مخابراتی و به طور خاص به دانشگاه ها و مراکز آموزشی را داراست و امکان انجام فعالیت های تجمیع و یکپارچه سازی مجموعه های پژوهشی و آموزشی در این مرکز فراهم شده است.

این مرکز شامل بخش هایی چون آزمایشگاه خواص جرم، آزمایشگاه مودال، آزمایشگاه همراستایی، آزمایشگاه کنترل، آزمایشگاه ارتعاشات، آزمایشگاه بارگذاری استاتیکی، آزمایشگاه خلاء و سیکل حرارتی، آزمایشگاه آکوستیک و آزمایشگاه سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) است.

تست صحه گذاری عملکرد حسگرهای فضایی

تست های صحه گذاری حسگرهای فضایی به جهت اطمینان از عملکرد کل ماهواره حائز اهمیت بوده و با توجه به این که یکی از وظایف اصلی این حسگرها، مشخص موقعیت است، این تست ها در قراردریافت دقیق ماهواره در موقعیت از پیش تعریف شده در فضا نقش مهمی دارد. بدین ترتیب، امکان انجام تست های صحه گذاری عملکرد حسگرهای فضایی شامل حسگر خورشید، حسگر ستاره و حسگر مغناطیسی در پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران مستقر در شیراز فراهم شد.

این زیرساخت ها، افزون بر به کارگیری در طراحی و ساخت حسگرهای فضایی، به جهت تقویت و پشتیبانی از فعالیت های پژوهشی و بنیه فضایی کشور، آماده سرویس دهی به مراکز پژوهشی، دانشگاه ها و شرکت های دانش بنیان نیز هست. تجهیزات تأمین شده در این بسترهای تست، کارآیی لازم برای آنالیز و تأیید عملکرد انواع حسگرهای ساخته شده در داخل و خارج از کشور را دارا هستند.

حسگر افق زمین

در دهه های گذشته، حسگر افق زمین در طیف گسترده ای از ماموریت های فضایی، به خصوص در فضاپیماهایی که باید زمین در میدان دید آنها باشد، استفاده شده است. این حسگر با استفاده از دریافت تشعشعات از زمین و فضا، زوایای پیچش، چرخش و ارتفاع را اندازه گیری می نماید.

حسگرهای افق زمین به دو دسته کلی استاتیک که جهت های (ثابت) خاصی را آنالیز می نمایند و حسگرهای اسکنینگ که با جاروب کردن نقاطی از زمین و فضا با یک آشکارساز با میدان دید لحظه ای (IFOV) کوچک تشعشعات را دریافت می نمایند، تقسیم می شوند.

طراحی و ساخت این حسگر افق از نوع اسکنینگ در پژوهشکده مکانیک شیراز در حال انجامست. در این پروژه، به جای استفاده از مدل های قدیمی که از دو حسگر به صورت پشت به پشت استفاده شده، از یک آینه چرخان و دو آینه ثابت برای ساخت حسگر و درنتیجه کاهش هزینه های مشخص شرایط سیستم استفاده شده است.

کاربرد اصلی حسگر افق زمین مشخص شرایط فضاپیماها با استخراج زوایای پیچش و چرخش است. دقت سنسور جاری یک دهم درجه است. این سنسور یک عنصر جدایی ناپذیر بر روی فضاپیماهایی بوده که باید زمین در میدان دید آن ها باشد.

حسگر خورشید

حسگرهای خورشیدی یکی از پرکاربردترین حسگرهای مشخص شرایط ماهواره و از دیگر فناوری های فضایی فراوری شده در کشور است. در حالتی که خورشید در میدان این حسگر باشد شرایط بردار خورشید را محاسبه می نماید. حسگرهای خورشید انواع مختلف دارد که در حسگر خورشید دیجیتال مورد نظر از دو دتکتکور خطی که در بالای هر یک از دتکتورها شکافی عمود بر آن قرار گرفته، استفاده شده است.

توانمندی لایه نشانی و یکپارچه سازی عایق حرارتی چندلایه فضایی

به منظور عایق سازی حرارتی ماهواره و جلوگیری از آسیب های ناشی از حرارت فراوری شده بر اثر تابش نور خورشید از عایق های حرارتی چندلایه استفاده می گردد.

ساخت عایق های حراتی با استفاده از لایه های مختلف و مواد مورد تأیید استاندارد ECSS در مراحل مختلف اعم از انتخاب مواد، شبیه سازی فرایند، لایه نشانی فیلم ها و لایه های مختلف، مونتاژ، دوخت، تست اجزا و تست نهایی محصول مطابق با الزامات مورد درخواست در مأموریت های فضایی است.

همچنین از این محصولات در عایق سازی مخازن سوخت ماهواره نیز استفاده می گردد. از کاربردهای دیگر این محصول دوخت لباس برای آتشنشان ها و نیز عایق کاری قسمت های مختلف توربین های حرارتی است.

لوله حرارتی

لوله های حرارتی از المان های کنترل حرارت در سامانه های ماهواره است که این المان با استفاده از خاصیت موئینگی و توان حرارتی چرخش سیال را در لوله حرارتی امکان پذیر نموده و انتقال حرارت به سریع ترین شکل ممکن را امکان پذیر می نماید.

لوله های حرارتی با سه نوع فتیله توری، شیاردار و تفجوش شده شناخته می شوند که قابلیت طراحی و ساخت هر سه نوع لوله حرارتی در پژوهشگاه فضایی وجود دارد. همچنین قابلیت خدمات آزمایشگاهی مرتبط با لوله های حرارتی و سایر المان های حرارتی در پژوهشگاه موجود است. فناوری های مرتبط در زمینه عملیات تفجوش، ایجاد شیار و طراحی های مرتبط با آن در این پژوهشکده پایه گذاری شده است.

لوله های حرارتی در سامانه های فضایی کاربرد بسیاری دارد. در سامانه های ماهواره، فتیله های شیاردار بسیار متداول بوده و فتیله های تفجوش داده شده نیز با توجه به قابلیت منحصر بفرد خود در بسیاری از زمینه ها از جمله خنک سازی قطعات الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد.

ساخت و فراوری و مونتاژ سیستم های ذخیره ساز انرژی(باتری)

در راستای مأموریت محوله، راهبرد کلان و نقشه راه باتری های لیتیوم یون فضایی تدوین شد و ساخت آن در پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی در دست اجراست. تأمین بسته های کامل باتری ماهواره های سنجش و مخابراتی پژوهشگاه فضایی ایران شامل سیستم مدیریت باتری از دیگر مأموریت های این پژوهشکده است.

در راستای دستیابی به دانش فنی سامانه های ذخیره انرژی و به طور خاص باتری ها، تحقیقات گسترده ای در پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی انجام شده است. این پژوهشکده با دارا بودن تجهیزات مدرن در آزمایشگاه تحقیقاتی و همچنین آزمایشگاه تصدیق و صحه گذاری در زمینه طراحی و ساخت انواع باتری ها، ساخت و فراوری اجزای باتری (پودر، غشاء سابستریت، گاز ژنراتور و ...) مشغول فعالیت است و در حال حاضر با تمرکز بر روی دست یابی به دانش فنی و بومی سازی ساخت باتری های لیتیوم یون با درجه فضایی در حال انجام است.

این سیستم ها در سامانه های فضایی به منظور تأمین توان الکتریکی اجزاء نظیر کنترل، ناوبری و راهنمایی، ارتباطات، کنترل شرایط و مدیریت حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند.

نرم افزار شبیه سازی حرارتی ماهواره به منظور ساخت مدل های حرارتی مورداحتیاج

این نرم افزار با دریافت مشخصات هندسه مدار شامل زاویه میل، ارتفاع و...، شرایط محیطی حرارتی ماهواره را در مدار شبیه سازی می نماید. از این نرم افزار برای سنجش راهکارهای کنترل حرارت در قبال شرایط محیط حرارتی، اتلافات و جهت گیرهای مختلف ماهواره استفاده می گردد.

در این نرم افزار امکان وارد کردن پروفیل های اتلافات حرارتی المان های مختلف، مانورهای حرارتی، آنالیز انواع سناریوهای کنترل حرارت، مشخص شرایط خاموش، روشن بودن هریک از المان ها وجود دارد. درحقیقت این نرم افزار را می توان یک محیط مجازی برای زیرسیستم کنترل حرارت ماهواره دانست که در آن تأثیر انواع روش ها و المان های کنترل حرارت قابل مشاهده است و می توان فعالیت های مربوط به ایستگاه زمینی کنترل حرارت را در آن انجام داد.

کاربردهای این نرم افزار شامل طراحی زیرسیستم کنترل حرارت ماهواره، سنجش عملکرد سخت افزارهای کنترل حرارت، محاسبه مشخصات المان های حرارتی است.

رادار دهانه مصنوعی(سار)

در حوزه سنجش از دور، تصویربرداری فعال در فرکانس های موج رادیویی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این زمینه، رادار دهانه مصنوع (SAR) ، به عنوان یک سامانه سنجش راه دور، مؤثرترین ابزار تصویربرداری رادیویی با کیفیت و تفکیک پذیری بالا محسوب می گردد. این سامانه مزایای متعددی نظیر قابلیت کار در تمام ساعات شبانه روز با شرایط جوی مختلف را دارد.

پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران، با طراحی و ساخت اولین نمونه سامانه SAR هواپایه خود و آزمون پیروز سامانه، تصاویر مختلفی از مناطق از پیش مشخص شده را به ثبت رسانیده است. این سامانه هم اکنون عملیاتی شده و توانایی استخراج تصاویر سنجش از دور بر روی مناطق مورد نظر را دارد.

سامانه SAR نقش مهمی را در برآوردسازی احتیاجهای سازمان ها و موسسات متعدد کشور ایفا می نماید که از جمله این کاربردها می توان به کشاورزی و منابع طبیعی (پوشش گیاهی، کشاورزی دقیق، ...)، حوادث غیر مترقبه (زلزله، خشکسالی، سیل، طوفان، ...)، فعالیت های زمین شناسی (اکتشاف معادن، باستان شناسی، گسل، ...)، فعالیت های هواشناسی، فعالیت های نقشه برداری (کاداستر، GIS، برنامه ریزی شهری، ...)، آلودگی محیط زیست (آب، هوا، خاک، ...) ، مطالعات اقیانوس شناسی (توپوگرافی، شیلات،...) اشاره نمود.

مکانیزم بازنماینده پنل های خورشیدی

از آنجا که فضای موجود برای ماهواره در پرتابگر محدود است، بسیاری از وسایل و تجهیزات ماهواره مانند آنتن های فضایی و پنل های سلول های خورشیدی را به حالت جمع شده در داخل پرتابگر قرار می دهند. پس از پرتاب ماهواره به فضا و قرار دریافت ماهواره در مدار خود ، این تجهیزات با استفاده از مکانیزم های بازشونده، گسترده شده و در موقعیت مناسب خود قفل می شوند.

مکانیزم بازنماینده پنل های خورشیدی وظیفه گسترش پنل های خورشیدی را دارد. کاربرد این محصول در حوزه فضایی است که جهت باز کردن پنل های خورشیدی و قفل شدن پنل ها در موقعیت خود از آن استفاده می گردد.

از دیگر فناوری های فضایی کسب شده در کشور می توان به این موارد اشاره نمود