توسعه فناوری‌هایی که امکان بهره‌برداری از فضای بیکران بدون مرز را برای کشور فراهم کرد

بر اساس آمارها صنعت ماهواره دارای درآمد ۲۰۳ میلیارد دلاری در سال است و آمریکا با گردش مالی چندصد میلیارد دلار، سهم ۴۳ درصدی دارد و رشد صنعت ماهواره در ۱۰ سال گذشته حدود ۱۱ درصد در سال بوده و نسبت به ۱۰ سال قبل‌تر، ۳ درصد رشد کرده است.

این رشد، هماهنگ با رشد جهانی درآمدهای حاصل از مخابرات و صنایع فضایی است، به نحوی که درآمد صنایع فضایی حدود ۳۲۳ میلیارد دلار در سال و درآمد جهانی صنعت مخابرات حدود ۵ تریلیون دلار در سال برآورد می شود و صنعت ماهواره زیرمجموعه ای از این دو صنعت است.

هم اکنون ۱۲۶۱ ایستگاه ماهواره عملیاتی دور زمین در حال گردش است و این ماهواره‌ها را بر اساس کاربرد، ۳۸ درصد مخابراتی و تجاری، ۱۴ درصد مخابراتی دولتی، ۱۴ درصد سنجش از دور، ۱۱ درصد تحقیق و توسعه، ۸ درصد ماهواره مخابراتی، ۸ درصد نظامی، ۵ درصد علمی و ۲ درصد ماهواره هواشناسی تشکیل می‌دهند.

همچنین می‌توان از فضا برای برقراری ارتباطات به ویژه در مخابرات منطقه‌ای و بین‌المللی بهره جست. هدایت و ناوبری نیز از کارکردهای قدیمی فضا است که امروزه با کمک ماهواره‌ها به طرز حیرت انگیزی توسعه یافته است.

بررسی‌ها نشان می‌دهد ۵۷ کشور دنیا حداقل دارای یک ماهواره عملیاتی در مدار زمین هستند و بیش از ۵۰ درصد ماهواره‌های زمین را ماهواره‌های مخابراتی تشکیل می‌دهند، ضمن آنکه ۶۱ درصد از میزان درآمد ۲۰۳ میلیارد دلاری صنعت ماهواره، متعلق به خدمات ماهواره‌ای و ۲۸ درصد مربوط به تجهیزات زمین، ۳ درصد مربوط به صنعت پرتاب و تنها ۸ درصد متعلق به سازندگان و تولیدکنندگان ماهواره است.

از میزان درآمد ۱۲۲.۹ میلیارد دلاری که از طریق خدمات ماهواره ای در جهان به دست می آید، ۱۰۰.۹ میلیارد دلار آن نیز مدیون تلویزیون‌های ماهواره‌ای است که این آمار بیانگر کاربردی بودن صنعت ماهواره در راستای ارائه خدمات است.

این اعداد نشان می‌دهد فضا پهنه‌ای مشترک میان کشورها است که جغرافیای سیاسی آن را محدود نمی‌کند و کشورها در تلاش هستند تا با توسعه فناوری‌های فضایی، از فضا به عنوان بستر مناسبی برای مطالعات کیهان و جمع‌آوری اطلاعات مختلف بهره برداری کنند و در هر زمانی، اطلاعات مکانی مورد نیاز برای کاربردهای مختلف را کسب کنند.

بر این اساس ایران در تلاش است تا با تکمیل چرخه فناوری فضایی، سرریز فناوری‌های کسب شده را در دیگر حوزه‌های فناوری کاربردی کند که یکی از زیر ساخت‌های ضروری برای توسعه فناوری‌های فضایی آزمایشگاه‌های مرتبط است که مرکز “آزمون و یکپارچه‌سازی سامانه‌های فضایی” یکی از  زیرساخت‌های اصلی و حیاتی در توسعه سامانه‌های فضایی به شمار می‌رود و به کارفرمایی سازمان فضایی ایران و توسط متخصصان و کارشناسان پژوهشگاه فضایی ایران در این پژوهشگاه راه‌اندازی شده است.

مرکز آزمون و یکپارچه‌سازی پژوهشگاه فضایی ایران با برخورداری از آزمایشگاه‌های سیستمی پیشرفته و کارگاه‌های پشتیبانی و ساخت، یکی از زیرساخت‌های اصلی و حیاتی در توسعه سامانه‌های فضایی  بوده که با هدف پشتیبانی از توسعه محصولات فضایی فعالیت می‌کند. از رویکردهای بارز در طراحی و راه‌اندازی این مرکز استفاده حداکثری از توان داخلی و بومی برای ایجاد مجموعه‌ای منحصربه فرد به منظور بهره‌برداری در سطوح ملی و منطقه‌ای بوده است و اکنون تعداد زیادی از جوانان متخصص کشور در حوزه‌های فنی و مهندسی در این مرکز فعالیت دارند.

این مرکز به عنوان مجموعه‌ای توانمند و کاربردی، توانایی ارائه خدمات آزمایشگاهی به صنایع فضایی، هوایی، نظامی، خودروسازی، الکترونیکی، مخابراتی و به طور خاص به دانشگاه‌ها و مراکز آموزشی را داراست و امکان انجام فعالیت‌های تجمیع و یکپارچه‌سازی مجموعه‌های پژوهشی و آموزشی در این مرکز فراهم شده است.

این مرکز شامل بخش‌هایی 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 صحه‌گذاری عملکرد حسگرهای فضایی

تست‌های صحه‌گذاری حسگرهای فضایی به جهت اطمینان از عملکرد کل ماهواره حائز اهمیت بوده و با توجه به این‌که یکی از وظایف اصلی این حسگرها، تعیین موقعیت است، این تست‌ها در قرارگرفتن دقیق  ماهواره در موقعیت از پیش تعریف شده در فضا نقش مهمی دارد. بدین ترتیب، امکان انجام تست‌های صحه‌گذاری عملکرد حسگرهای فضایی شامل حسگر خورشید، حسگر ستاره و حسگر مغناطیسی در پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران مستقر در شیراز فراهم شد.

این زیرساخت‌ها، افزون بر به‌کارگیری در طراحی و ساخت حسگرهای فضایی، به جهت تقویت و پشتیبانی از فعالیت‌های پژوهشی و بنیه فضایی کشور، آماده سرویس‌دهی به مراکز پژوهشی، دانشگاه‌ها و شرکت‌های دانش‌بنیان نیز هست. تجهیزات تأمین شده در این بسترهای تست، کارآیی لازم برای بررسی و تأیید عملکرد انواع حسگرهای ساخته شده در داخل و خارج از کشور را دارا هستند.

حسگر افق زمین

در دهه‌های گذشته، حسگر افق زمین در طیف گسترده‌ای از ماموریت‌های 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 اندازه‌گیری می‌کند.

حسگرهای افق زمین به دو دسته کلی “استاتیک” که جهت‌های (ثابت) خاصی را بررسی می‌کنند و حسگرهای “اسکنینگ” که با جاروب کردن نقاطی از زمین و فضا با یک آشکارساز با میدان دید لحظه‌ای (IFOV) کوچک تشعشعات را دریافت می‌کنند، تقسیم می‌شوند.

طراحی و ساخت این حسگر افق از نوع اسکنینگ در پژوهشکده مکانیک شیراز در حال اجراست. در این پروژه، به جای استفاده از مدل‌های 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 هزینه‌های تعیین وضعیت سیستم استفاده شده است.

کاربرد اصلی حسگر افق زمین تعیین وضعیت 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 تعیین وضعیت ماهواره و از دیگر فناوری‌های فضایی تولید شده در کشور است. در حالتی که خورشید در میدان این حسگر باشد وضعیت بردار خورشید را محاسبه می‌کند. 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 لایه‌نشانی و یکپارچه سازی عایق حرارتی چندلایه فضایی

به‌منظور عایق‌سازی حرارتی ماهواره و جلوگیری از آسیب‌های ناشی از حرارت تولید شده بر اثر تابش نور خورشید از عایق‌های حرارتی چندلایه استفاده می‌شود.

ساخت عایق‌های حراتی با استفاده از لایه‌های مختلف و مواد مورد تأیید استاندارد ECSS در مراحل مختلف اعم از انتخاب مواد، شبیه سازی فرایند، لایه نشانی فیلم‌ها و لایه‌های مختلف، مونتاژ، دوخت، تست اجزا و تست نهایی محصول مطابق با الزامات مورد درخواست در مأموریت‌های فضایی است.

همچنین از این محصولات در عایق‌سازی مخازن سوخت ماهواره نیز استفاده می‌شود. از کاربردهای دیگر این محصول دوخت لباس برای آتشنشان‌ها و نیز عایق‌کاری قسمت‌های مختلف توربین‌های حرارتی است.

لوله حرارتی

لوله‌های حرارتی از المان‌های کنترل حرارت در سامانه‌های ماهواره است که این المان با استفاده از خاصیت موئینگی و توان حرارتی چرخش سیال را در لوله حرارتی امکان پذیر کرده و انتقال حرارت به سریع‌ترین شکل ممکن را امکان پذیر می‌کند.

لوله‌های حرارتی با سه نوع فتیله توری، شیاردار و تفجوش شده شناخته می‌شوند که قابلیت طراحی و ساخت هر سه نوع لوله حرارتی در پژوهشگاه فضایی وجود دارد. همچنین قابلیت خدمات آزمایشگاهی مرتبط با لوله‌های حرارتی و سایر المان‌های 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.

لوله‌های حرارتی در سامانه های فضایی کاربرد بسیاری دارد. در سامانه‌های ماهواره، فتیله ‌های شیاردار بسیار متداول بوده و فتیله‌های تفجوش داده شده نیز با توجه به قابلیت منحصر بفرد خود در بسیاری از زمینه‌ها از جمله خنک سازی قطعات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ساخت و تولید و مونتاژ سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی(باتری)

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

در راستای دستیابی به دانش فنی سامانه‌های ذخیره انرژی و به طور خاص باتری‌ها، تحقیقات گسترده‌ای در پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی صورت گرفته است. این پژوهشکده با دارا بودن تجهیزات مدرن در آزمایشگاه تحقیقاتی و همچنین آزمایشگاه تصدیق و صحه‎گذاری در زمینه طراحی و ساخت انواع باتری ها، ساخت و تولید اجزای باتری (پودر، غشاء سابستریت، گاز ژنراتور و …) مشغول فعالیت است و در حال حاضر با تمرکز بر روی دست‎یابی به دانش فنی و بومی سازی ساخت باتری‌های لیتیوم یون با درجه فضایی در حال اجرا است.

این سیستم‌‎ها در سامانه‎های فضایی به منظور تأمین توان الکتریکی اجزاء نظیر کنترل، ناوبری و هدایت، ارتباطات، کنترل وضعیت و مدیریت حرارتی مورد استفاده قرار می‎گیرند.

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

این نرم افزار با دریافت مشخصات هندسه مدار شامل زاویه میل، ارتفاع و…، شرایط محیطی حرارتی ماهواره را در مدار شبیه سازی می‌کند. از این نرم افزار برای سنجش راهکارهای کنترل حرارت در قبال شرایط محیط حرارتی، اتلافات و جهت‌گیرهای مختلف ماهواره استفاده می‌شود.

در این نرم افزار امکان وارد کردن پروفیل‌های اتلافات حرارتی المان‌های مختلف، مانورهای حرارتی، بررسی انواع سناریوهای کنترل حرارت، تعیین وضعیت خاموش/ روشن بودن هریک از المان‌ها وجود دارد. درحقیقت این نرم افزار را می توان یک محیط مجازی برای زیرسیستم کنترل حرارت ماهواره دانست که در آن تأثیر انواع روش‌ها و المان‌های کنترل حرارت قابل مشاهده است و می‌توان فعالیت‌های 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 المان‌های حرارتی است.

رادار دهانه مصنوعی(سار)

در حوزه سنجش از دور، تصویربرداری  فعال در فرکانس‌های 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 تفکیک‌پذیری بالا محسوب می‌شود. این سامانه مزایای متعددی نظیر قابلیت کار در تمام ساعات شبانه‌روز با شرایط جوی مختلف را دارد.

پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران، با طراحی و ساخت اولین نمونه سامانه SAR هواپایه خود و آزمون موفق سامانه، تصاویر مختلفی از مناطق از پیش تعیین 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 نیازهای سازمان‌ها و موسسات متعدد کشور ایفا می‌کند که از جمله این کاربردها می توان به کشاورزی و منابع طبیعی (پوشش گیاهی، کشاورزی دقیق، …)، حوادث غیر مترقبه (زلزله، خشکسالی، سیل، طوفان، …)، فعالیت‌های زمین شناسی (اکتشاف معادن، باستان شناسی، گسل، …)، فعالیت‌های هواشناسی، فعالیت‌های نقشه برداری (کاداستر، GIS، برنامه ریزی شهری، …)،  آلودگی محیط زیست (آب، هوا، خاک، …) ،  مطالعات اقیانوس شناسی (توپوگرافی، شیلات،…)  اشاره کرد.

مکانیزم بازکننده پنل‌های خورشیدی

از آنجا که فضای موجود برای ماهواره در پرتابگر محدود است، بسیاری از وسایل و تجهیزات ماهواره مانند آنتن‌های فضایی و پنل‌های سلول‌های خورشیدی را به حالت جمع شده در داخل پرتابگر قرار می‌دهند. پس از پرتاب ماهواره به فضا و قرار گرفتن ماهواره در مدار خود ، این تجهیزات با استفاده از مکانیزم‌های بازشونده، گسترده شده و در موقعیت مناسب خود قفل می‌شوند.

مکانیزم بازکننده پنل های خورشیدی وظیفه گسترش پنل های خورشیدی را دارد. کاربرد این محصول در حوزه فضایی است که جهت باز کردن پنل‌های خورشیدی و قفل شدن پنل‌ها در موقعیت خود از آن استفاده می‌شود.

از دیگر فناوری‌های فضایی کسب شده در کشور می‌توان به این موارد اشاره کرد

نمایش برخی از دستاوردهای فناورانه فضایی محققان کشور

انتهای پیام