آشنایی با ماهواره فجر

از ویژگی‌های مهم این ماهواره ایرانی، دوربین بسیار پیشرفته آن است که تصاویر دریافت شونده قابل استفاده در مراکز مختلف خواهد بود.

تصویربرداری جهت مصارف گوناگونی همچون بررسی وضعیت‌های هواشناسی و نقشه‌برداری از جمله کاربردهای تصاویر این دوربین است.

پس از ماهواره امید، رصد-1 و نوید، ماهواره فجر ضمن برخورداری از سامانه‌هایی با فناوری مشابه این سه ماهواره، بستر آزمایشی برای برخی فناوری‌های جدید خواهد بود. ماهواره فجر ماهواره‌ای با طراحی کاملاً حرفه‌ای و برآمده از ماهواره امید است.

با کسب تجارب بسیار ارزشمند از ماهواره امید در گام بعدی ماهواره‌ای با ویژگی‌های جدید در کنار ارتقاء قابلیت‌های ماهواره امید در مجموعه سازنده مد نظر بود. حاصل این روند، ماهواره فجر شد که همه ویژگی‌های یک ماهواره حرفه‌ای را دارد.

اصلی‌ترین تفاوت‌ها و بهبودهای فجر نسبت به امید، بهره‌مندی از سلول‌های خورشیدی برای شارژ باتری و تولید توان، قرارگیری در مدارهای بالاتر، طول عمر بسیار بیشتر، همراه داشتن محموله تصویربرداری و توانایی افزایش ارتفاع نسبت به زمین از طریق انتقال مداری است.

روی بدنه ماهواره فجر سلول‌های خورشیدی به کار رفته است که با تأمین توان از نور خورشید و شارژ باتری های نقش مؤثری در افزایش عمر کاری آن به یکسال و نیم داشته است.

این ماهواره دارای سامانه جی پی اس است، این سامانه موقعیت ماهواره را هر لحظه در فضا مشخص می کند و این موقعیت یابی می تواند کاربردهای مختلف علمی و عملیاتی داشته باشد. این ماهواره همچنین قابلیت مانورمداری و تصویربرداری را نیز دارد.

مأموریت در نظر گرفته شده برای ماهواره فجر انتقال مداری، عکسبرداری برای نقشه‌برداری و هواشناسی و برخی محموله های تحقیقاتی است. با استفاده از ماهواره فجر آزمایش و صحت سنجی فناوری های بکار رفته در ماهواره‌های بعدی ممکن شده و بهبود زیرسامانه‌های پردازش و افزایش ارتفاع و عمر مداری از جمله وظایف ماهواره فجر خواهد بود.

فناوری‌های جدید این ماهواره شامل فناوری انتقال مداری به کمک رانشگر گاز سرد، فناوری تعیین کنترل وضعیت ماهواره از طریق پایداری چرخان فعال، فناوری تصویربرداری فضایی و فناوری تعیین و توزیع توان الکتریکی است.

از جمله دستاوردهای ماهواره فجر می‌توان به دستیابی به فرآیند کاملی از کلیه زیرسامانه‌های مورد نیاز در فناوری فضایی، کاهش هزینه‌های پرتاب با دستیابی به فرایند انتقال مداری در ماهوراه، ساخت اولین ماهواره بومی دارای توانمندی انتقال مداری اشاره کرد.

با توجه به محدودیت موشک‌های فعلی حامل‌های ماهواره در کشور، تنها مدارهای پایین برای قرار دادن ماهواره‌ها در دسترس است. از طرفی در ارتفاعات نزدیک به زمین به دلیل برخورد با مولکول‌های هوا ماهواره دچار افت انرژی جنبشی شده و به مرور با از دست دادن ارتفاع سقوط کرده و ناچاراً مأموریت آن پایان می‌یابد.

در واقع عامل باقی ماندن ماهواره در مدار نیروی خروج از مرکز ناشی از تغییر جهت سرعت است که با نیروی جاذبه زمین در تعادل قرار می‌گیرد. با افت سرعت، نیروی مخالفت کننده با جاذبه نیز کاهش یافته و در نتیجه ماهواره به سمت زمین کشیده می‌شود.

برای افزایش عمر کاری ماهواره از نظر مدت زمان استقرار در مدار، یک راه حل کم هزینه، انتقال مداری برای رساندن ماهواره به ارتفاعات بالاتر است(به نسبت سرمایه لازم برای ارتقاء ماهواره بر برای رسیدن به این ارتفاع). در این روش پس از قرارگیری ماهواره در مدار اولیه با استفاده از نیروی ایجاد شده از پیشران تعبیه شده در آن، ماهواره شروع به افزایش ارتفاع نموده و در مدار بالاتری مستقر می‌شود.

به طور کلی سامانه‌های پیشرانش فضایی به دو دسته کلی سامانه‌های پیشرانش الکتریکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند. در سامانه‌های پیشرانش شیمیایی انرژی لازم برای تولید نیروی رانش(تراست) در رانشگر ذخیره شده که این نیرو بر اثر فعل و انفعالات شیمیایی آزاد شده و سپس رانشگر به وسیله عبور دادن آن به شکل گاز با سرعت بسیار بالا از درون خروجی(نازل) شتاب می‌گیرد.

پس از قرار گیری ماهواره فجر در مدار بیضوی با اوج حدود 350-375 کیلومتر و حضیض حدود 250-275 و زاویه میل 55 درجه با شروع کار پیشران، مدار این ماهواره در نقطه اوج به مدار دایروی با حداقل ارتفاع 375 تا 400 کیلومتر رسیده و بدین ترتیب ماهواره با خروج از مدار بیضوی پیشین و عدم کاهش و افزایش متناوب ارتفاع، کمتر در معرض از دست دادن انرژی و برخورد با نیروهای مقاوم هوا قرار می‌گیرد.

این عمل باعث می‌شود که از نظر بالستیکی در فضای بالای جو که بسیار رقیق بوده و میزان مولکول‌های هوا بسیار کم است نیروهای پسا که باعث کاهش سرعت می شود روی ماهواره به مقدار قابل توجهی کمتر باشد. بنابراین ماندگاری ماهواره در فضا افزایش یافته و از حدود 3 ماه به میزان حداقل یک تا یک و نیم سال می‌رسد.

علاوه بر افزایش طول عمر ماهواره، حضور در ارتفاعات بالاتر به مجموعه داده های دانشی پیرامون عملکرد ماهواره و زیرسامانه های آن در این ارتفاعات نیز خواهد افزود و راه را برای تجربه های بعدی هموارتر می کند. علاوه بر زیرسامانه پیشران گاز سرد، ماهواره فجر از رانشگر پالس پلاسمایی که یک رانشگر الکتریکی با ضربه ویژه بسیار بالا است به عنوان محموله فرعی بهره گیری کرده که این رانشگر جدید باعث دوران ماهواره حول مرکز جرم خواهد شد.

از این حرکت دورانی که در ماهواره فجر 6 دور در دقیقه برای پایدارسازی ماهواره استفاده می‌شود. بنابراین ماهواره فجر در هر 10 ثانیه یکبار به دور خود و در هر ثانیه 36 درجه می چرخد.

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم این ماهواره جدید ایرانی، دوربین بسیار پیشرفته آن است که تصاویر دریافت شونده قابل استفاده در مراکز مختلف خواهد بود. تصویربرداری جهت مصارف گوناگونی همچون بررسی وضعیت‌های هواشناسی و نقشه‌برداری از جمله کاربردهای تصاویر این دوربین است.

طراحی، ساخت، مونتاژ و برنامه نویسی بخش الکترونیک، ساخت قطعات مکانیکی طبق استانداردهای فضایی، پوشش دهی قطعات مکانیک بخش اپتیکی با استفاده از پوشش‌های فضایی، ساخت و پوشش(کوتینگ) لنزها با شیشه‌های ضد تشعشع، مونتاژ بخش اپتیک، مونتاژ و راه اندازی کل دوربین، گرفتن تصویر با استفاده از این دوربین و اجرای آزمایش های اپتیکی بر روی بخش های مختلف از عمده فعالیت های انجام شده برای ساخت دوربین این ماهواره جدید ایرانی است.

این دوربین دارای قابلیت تفکیک 500 تا هزار متر را دارد. از دیگر قابلیت های ماهواره فجر بکارگیری روش ترکیبی برای موقعیت یابی آن است که شامل دو روش استفاده از ایستگاه های زمینی و سامانه موقعیت یابی جهانی(GPS) در داخل ماهواره است. پژوهشگران شرکت صنایع الکترونیک ‌ایران موفق به طراحی، ساخت و آزمایش گیرنده GPS فضایی برای موقعیت‌یابی در مدارهای لئو (LEO) شده‌اند که در این ماهواره از این نوع سامانه ها استفاده شده است.

ماهواره فجر از شکل هندسی 6 ضلعی با ارتفاع 49 سانتیمتر و عرض 35 سانتیمتر برخودار بوده و نزدیک به 60 کیلوگرم جرم دارد. فجر نسبت به امید دو برابر و نسبت به رصد-1 سه تا چهار برابر و نسبت به نوید علم و صنعت حدود 10 تا 20 درصد سنگین‌تر است.

هر چند ماهواره 15.3 کیلوگرمی رصد-1 اولین ماهواره کشور مجهز به سلول‌های خورشیدی و همچنین محموله تصویربرداری با تفکیک 150 متر بوده است و نیز ماهواره نوید دوربینی با تفکیک 400 متر داشته اما با توجه به عمر کوتاه کمتر از دو ماهه رصد-1 و اهداف آزمایشی و تحقیقاتی از پرتاب آن باید ماهواره فجر با کمینه عمر یک تا یک ونیم سال را به عنوان نخستین ماهواره سنجشی کشور به حساب آورد که امید است از نظر کاربردی بودن تصاویر نیز مفید واقع شود.

ضمن اینکه باید توجه داشته باشیم تنها مشخصه مهم دوربین یک ماهواره قدرت تفکیک آن نبوده و تعداد طیف های قابل تشخیص آن نیز بسیار مهم است و از این نظر باید منتظر اعلام مشخصات بیشتری از ماهواره فجر باشیم.

ماهواره فجر با نوع بهسازی شده سفیر با نام سفیر-1بی که قابلیت حمل حدود 50 کیلوگرم محموله را به همان مدار دارد راهی خواهد شد. همچنین با افزایش ارتفاع از طریق مانور مداری فجر در نهایت در مدار 400 کیلومتری دایروی(فاصله تقریباً ثابت نسبت به زمین) قرار خواهد گرفت.

همچنین در ماهواره فجر از عایق های حرارتی چند لایه و پوشش های خاص چند لایه استفاده شده است. مسئله انتقال حرارت و ترمودینامیک داخلی در ماهواره ها با توجه به اختلاف شدید دما بین وجوه مختلفی که رو و پشت به نور خورشید قرار دارند بسیار پیچیده بوده بعلاوه حرکت خود ماهواره نیز عامل دیگری در ازدیاد این پیچیدگی به شمار می‌رود که برای استقرار موفق و طولانی مدت ماهواره در مدار ضمن تجهیز آن به حسگرهای پیشرفته و کارآمد کار علمی سنگینی نیز برای تعیین شرایط حرارتی ماهواره توسط متخصصان جوان و نخبه کشور به انجام رسیده است تا ماهواره فجر قابلیت اطمینان 90 درصد داشته باشد.

ماهواره فجر می‌رود تا با آزمودن چندین فناوری جدید حرکت کشور در مسیر تکمیل فناوری‌های فضایی و توسعه ماهواره‌های حرفه‌ای تر و برای کاربرد عملیاتی را هموارتر نموده و برگ دیگری به کتاب تجارب کشورمان در زمینه فناوری‌های فوق پیشرفته بردارد.

منبع مورد استفاده برای این مدخل