چشمان بازتر ایران

وطن امروز/ متن پیش رو در وطن امروز منتشر شده و بازنشرش در آخرین خبر به معنای تاییدش نیست

3 ماهواره ایرانی «پایا»، «ظفر۲» و «کوثر 1.5» عصر دیروز با موشک سایوز-2.1 بی از پایگاه فضایی وستوچنی روسیه با موفقیت به فضا پرتاب شدند. پرتاب همزمان این ماهواره‌ها یک قاب روشن از بلوغ تدریجی فناوری فضایی بومی و حرکت به‌سمت استقرار منظومه‌های ماهواره‌ای را ترسیم می‌کند. در حالی که طی 20 سال گذشته مجموعاً پرتاب‌های ماهواره‌ای 30 ماهواره بوده است، ‌اکنون حدود 30 ماهواره در مراحل مختلف ساخت قرار دارند. برابری تعداد ماهواره‌های طراحی‌شده طی چند سال اخیر با کل عملکرد 20 سال گذشته، نشان‌دهنده ورود مسیر فضایی کشور به فاز شتاب‌گیری است. در همین راستا، ارسال 3 ماهواره به صورت همزمان، یکی از گام‌های اساسی و مهم در مسیر بومی‌سازی فناوری ماهواره‌های سنجشی در داخل کشور به شمار می‌رود. ماهواره پایا که با نام طلوع ۳ نیز شناخته می‌شود، یکی از اصلی‌ترین ماهواره‌های این مأموریت بود که نوع مأموریت آن سنجش از دور و تصویربرداری زمین تعریف شده است. ماهواره ظفر ۲ نیز نسخه جدیدتر ماهواره سنجشی «ظفر» است که نوع مأموریت آن سنجش از دور، تصویربرداری و تحلیل داده‌های محسوس تعریف شده است. نسخه دوم ماهواره کوثر نسخه بهبودیافته کوثر یک است؛ حضور و سنجش از دور، داده‌های سطحی و پشتیبانی اینترنت اشیا از مأموریت‌های نسخه دوم کوثر است. 
بنا بر اعلام  وحید یزدانیان، معاون وزیر ارتباطات و فناوری اطلاعات، ماهواره‌های سنجشی داده‌های تصویری را با قدرت‌های تفکیکی از ۱۵ متر تا کمتر از 5 متر مخابره می‌کنند و می‌توان با استفاده از این داده‌ها طیف گسترده‌ای از فعالیت‌ها را برای آنها در کشور متصور بود. 
وی کاربرد این تصاویر را در کشاورزی، مدیریت منابع آب و محیط زیست یادآور شد و افزود: در مجموعه ماهواره‌های بومی که ما تاکنون پرتاب کرده‌ایم، این 3 ماهواره هم به جمع آنها اضافه شدند. وی درباره تفاوت این ماهواره‌ها با نمونه‌های پیشین اظهار داشت: این ماهواره‌ها در فاصله ۵۰۰ کیلومتری زمین قرار می‌گیرند که مدار لئو نام دارد. یزدانیان با بیان اینکه عمر مفید این ماهواره‌ها بین ۲ تا 5 سال و این استاندارد جهانی است، افزود: امیدوار هستیم بعد از این پرتاب شاهد افزایش عمر بیشتر عملیاتی آن‌ها باشیم.

 ویژگی‌ ماهواره‌هایی که به فضا پرتاپ شدند
ماهواره پایا با جرم حدود 150 کیلوگرم و ابعاد حدودی 1.2×1×1 متر، در دسته مینی‌ماهواره‌های شرکت صاایران طبقه‌بندی می‌شود و سنگین‌ترین ماهواره بومی کشور است که تاکنون در فرآیند پرتاب قرار گرفته است.
ماهواره پایا (طلوع 3) دارای ۲ سنجنده تصویربرداری با قدرت تفکیک 5 متر سیاه و سفید و 10 متر رنگی است و با توجه به استفاده از الگوریتم‌های پردازشی مبتنی بر هوش مصنوعی، دقت تصاویر دریافتی این ماهواره به 3 متر می‌رسد. لازم به توضیح است برای نخستین بار در کشور، از فناوری تصویربرداری آیینه‌ای در این ماهواره استفاده شده و بر همین مبنا پیشرفته‌ترین ماهواره تصویربرداری بومی ساخته‌شده، محسوب می‌شود.
عملیات ماهواره پایا (طلوع 3) از نظر کیفیت تصاویر، مدت‌زمان تصویربرداری، وسعت ناحیه تصویربرداری و نرخ ارسال تصاویر دریافتی به زمین، نسبت به ماهواره‌های پرتاب‌شده قبلی (که همگی در کلاس نانو ماهواره و میکروماهواره بوده‌اند) کاملا ارتقا یافته و متمایز است.
با بهره‌گیری از زیرسامانه‌های پیشرانش فضایی مشابه ماهواره «چمران1»، این ماهواره دارای قابلیت اصلاح و مانور مداری در فضاست که از الزامات ماهواره‌های عملیاتی به شمار می‌رود و عمر مداری حداقل ۳ سال را برای ماهواره تضمین می‌کند.
بیش از 80 درصد تجهیزات و زیرسامانه‌های این ماهواره بومی بوده و با بهره‌گیری از توانمندی بخش دانش‌بنیان و خصوصی کشور توسعه یافته‌اند.
به صورت کلی، فناوری‌های توسعه‌یافته طی فرآیند ساخت ماهواره پایا (طلوع 3)، منجر به دستیابی به یک سکوی مشترک با قابلیت اطمینان بالا برای ماهواره‌های تصویربرداری دقیق‌تر آتی خواهد شد.

ماهواره «ظفر2»
ماهواره «ظفر 2»، یکی از ماهواره‌های سنجشی ایران است که به سفارش سازمان فضایی ایران در دانشگاه علم و صنعت ایران طراحی و ساخته شده که در مدار LEO (مدار نزدیک به زمین) قرار خواهد گرفت.
هدف اصلی از ساخت «ظفر 2»، توسعه توان بومی در طراحی، یکپارچه‌سازی سامانه‌های فضایی و تصویربرداری سنجشی است. از نظر فناوری ساخت، «ظفر 2» یک ماهواره در کلاس وزنی 100 تا 135 کیلوگرم است که از سازه آلومینیومی سبک‌سازی‌شده با تحلیل تنش و ارتعاش استفاده می‌کند. طراحی سازه به‌گونه‌ای انجام شده که بتواند بارهای مکانیکی پرتاب (لرزه، شوک و ارتعاش) را تحمل کند.
در بخش برق و توان، این ماهواره از پنل‌های خورشیدی بدنه ‌ثابت و باتری‌های لیتیوم-یون فضایی استفاده می‌کند که توان لازم برای زیرسامانه‌ها را تأمین می‌کنند. یکی از فناوری‌های شاخص ظفر، سامانه تعیین و کنترل وضعیت (ADCS) است. این سامانه شامل ژیروسکوپ، مگنتومتر، سنسور خورشیدی و عملگرهایی مانند چرخ عکس‌العملی و مگنتورکر است که امکان کنترل سه‌محوره و پایدارسازی دقیق برای تصویربرداری را فراهم می‌کند.

محموله تصویربرداری
در حوزه مأموریتی، ظفر به دوربین تصویربرداری اپتیکی با دقت تفکیک مکانی 15 متر مجهز است که برای پایش منابع طبیعی، کشاورزی، مدیریت بحران و بررسی زیست‌محیطی کاربرد دارد. داده‌ها از طریق لینک مخابراتی باند S به ایستگاه زمینی ارسال می‌شوند. ویژگی متمایز «ظفر 2»، تمرکز آن بر بومی‌سازی کامل زنجیره طراحی تا تست‌های محیطی (حرارتی، خلأ و ارتعاش) است به ‌طوری ‌که این ماهواره نقش مهمی در بلوغ فناوری فضایی دانشگاه‌محور ایران داشته است.

 محموله ذخیره و ارسال (S&F)
زیرسامانه محموله ذخیره و ارسال از ۲ 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 تمام کاربران محلی را فراهم می‌آورد. امکان برقراری ارتباط صوتی یکطرفه بین ۲ کاربر که همزمان در رویت ماهواره هستند، از دیگر وظایف این زیرسامانه است. مأموریت دیگر این زیرسامانه، امکان ارسال پیام هر کاربر برای کاربر مقصد به صورت غیرمستقیم (ذخیره و ارسال آتی) است؛ به این صورت که هرگاه کاربری در رویت ماهواره درخواست دریافت پیام را به زیرسامانه S&F اعلام کند، پیام‌های از پیش‌ذخیره‌شده مرتبط با آن کاربر، برایش ارسال می‌شود.
لذا محموله S&F دارای ۲ وضعیت عملکردی است؛ وضعیت ارتباط ذخیره/ ارسال و وضعیت ارتباط بلادرنگ. وضعیت ارتباط ذخیره و ارسال برای ارسال و دریافت داده بین کاربران است و وضعیت ارتباط بلادرنگ برای ایجاد ارتباط صوتی یک‌طرفه بلادرنگ بین ۲ کاربر است. انتخاب یکی از ۲ 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. هندست در زمان رویت قادر است به طور میانگین حدود 112 ثانیه با ماهواره ظفر ارتباط داشته باشد.
با توجه به اینکه محتوای یک برگه A4 پیام متنی، حدودkb 20 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 تراشه‌های 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 یونیزه‌کننده 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.

ماهواره «کوثر 1.5»
ماهواره «کوثر1.5» به‌عنوان سومین ماهواره شرکت دانش‌بنیان امیدفضا، با ترکیب تصویربرداری سنجشی دقیق و ماژول ارتباطی اینترنت اشیا طراحی شده و با هدف توسعه پایش زمین، کشاورزی هوشمند و کاربردهای تجاری فضایی در مدار نزدیک زمین قرار خواهد گرفت.
نمونه دوم ماهواره کوثر، «کوثر 1.5» سومین ماهواره‌ ساخت شرکت دانش‌بنیان‌ امیدفضاست که با ترکیب قابلیت‌های ماهواره‌های نمونه اول کوثر و هدهد و با ارتقای قابل توجه در هر ۲ حوزه‌ پایش زمین و ارتباط ماهواره‌ای طراحی شده است.
این ماهواره نیز یک ماهواره پیشرفته بر اساس استاندارد ماهواره‌های مکعبی است. ماهواره‌ «کوثر 1.5» محموله‌ تصویربرداری در طیف‌های RGB و NIR و یک ماژول ارتباطی اینترنت اشیا (IoT) را یکپارچه‌سازی کرده است تا به ‌طور همزمان تصویربرداری فضایی و جمع‌آوری داده‌ها از حسگرهای زمینی توزیع‌شده را پشتیبانی کند. این طراحی دومنظوره به ماهواره امکان این را می‌دهد که هم در زمینه‌ پایش محیطی و هم در حوزه‌ زیرساخت‌های هوشمند به کار گرفته شود؛ از جمله با آشکارسازی پیشرفته تغییرات، پایش هوشمند کشاورزی و مدیریت منابع طبیعی؛ پنل‌های خورشیدی بازشونده ماهواره توان کافی برای تصویربرداری با فرکانس بالا و عملیات ارتباطی پایدار را فراهم می‌کنند.
این ماهواره برای کاربردهای تجاری و غیرنظامی مانند کشاورزی دقیق، منابع آب، محیط ‌زیست و پایش سرزمین طراحی شده است. ماهواره کوثر در مدار LEO (مدار نزدیک به زمین) قرار خواهد گرفت.
هسته اصلی فناوری آن، دوربین تصویربرداری با دقت تفکیک مکانی 3.45 متر در طیف مرئی و NIR است که نیازمند کنترل وضعیت دقیق‌تر و پایدارسازی پیشرفته‌تر است. به همین دلیل، سامانه ADCS کوثر معمولاً از چرخ‌های عکس‌العملی با دقت بالا و الگوریتم‌های کنترل پیشرفته بهره می‌برد.
سازه ماهواره کوثر با تحلیل حرارتی دقیق طراحی شده تا تغییرات شدید دما در مدار باعث انحراف اپتیکی دوربین نشود. استفاده از پوشش‌های حرارتی (MLI) و رادیاتورهای غیرفعال از عناصر کلیدی طراحی آن است. سامانه برق شامل پنل‌های خورشیدی با بازده بالاتر و باتری‌های فضایی پایدار است که امکان تصویربرداری پیوسته‌تری را فراهم می‌کند. در بخش مخابرات، کوثر از لینک‌های داده با نرخ بالاتر (Data Rate) استفاده می‌کند تا حجم زیاد تصاویر سنجشی را به زمین منتقل کند. این ویژگی، کوثر را به سمت کاربردپذیری اقتصادی و خدمات داده‌محور نزدیک می‌کند.