موفقیت اولیه ماهواره فجر در ارتقای مدار

عباس خاراباف: ماهواره ملی فجر قرار است مدت یک سال و نیم در فضا باقی بماند و به تهیه و ارسال تصاویر با قابلیت تفکیک ۵۰ متر به ایستگاه‌های زمینی بپردازد. دوربین ماهواره ملی فجر در شرکت صاایران ساخته و توسعه یافته که می‌تواند در هر زمان از هر نقطه تصویر گرفته و به ایستگاه‌های زمینی منتقل کند. این ماهواره ۵۲ کیلوگرمی با شکلی فضایی شش‌ضلعی، دارای ۴۹ سانتی‌متر ارتفاع بوده و عرض آن ۳۵ سانتی‌متر است. این ماهواره ابتدا در مداری به اوج مداری 473 کیلومتر و حضیض مداری 231 کیلومتر قرار گرفت و  هم‌اکنون در یک مدار بیضوی با ارتفاع اوج مداری 465 کیلومتر و حضیض مداری 289 کیلومتر قرار دارد که نشان می‎دهد حداقل بخشی از ماموریت ارتقای مدار آن با موفقیت انجام شده است.

(توضیح: زمین در کانون مدار بیضوی این ماهواره قرار دارد و در مدارهای بیضوی، نقطه اوج مداری، آن قسمتی از مدار است که بیشترین فاصله را نسبت به سطح کره زمین داشته و بالطبع نقطه حضیض هم دارای کمترین فاصله است).

ماهواره ملی فجر نخستین ماهواره بومی ایران است که مأموریت مانور مداری دارد. این ماهواره از زیرسامانه پیش‌رانش گاز سرد برای انتقال مداری استفاده می‌کند. علاوه بر سامانه پیش‌رانش گاز سرد ماهواره فجر از رانش‌زای پالس پلاسمایی که یک رانش‌زای الکتریکی با ضربه ویژه بسیار بالا است به‌عنوان محموله فرعی بهره‌گیری خواهد کرد. این رانش‌زا باعث دوران ماهواره حول مرکز جرم خود خواهد شد. از این ماهواره در سال 1389 رونمایی شد.

ماهواره فجر چگونه یک و نیم سال عمر می‌کند؟
ماهواره امید نخستین ماهواره بومی ایران که با یک ماهواره‌بر بومی به فضا پرتاب شد، حدود سه ماه در فضا ماند و پس از حدود ۱۲۰۰ چرخش دور زمین در این مدت، ارتفاع مداری‌اش به‌اندازه‌ای کاهش یافت که وارد جو شد و سوخت؛ اما ماهواره فجر که نسخه پیشرفته‌تر ماهواره امید است، از نظر زمانی می‌تواند پنج برابر بیشتر در فضا بماند. ارتفاع مداری اولیه هردو ماهواره امید و فجر تقریباً یکی است ولی روی ماهواره فجر رانش‌زا (موتور کوچک فضایی) نصب شده است. با هر چرخش ماهواره به دور زمین، اصطکاک آن با هوای رقیق موجود در آن ارتفاع باعث اتلاف انرژی جنبشی ماهواره شده و ارتفاع مداری آن را کاهش می‌دهد؛ اما هر بار ماهواره به نقطه اوج خود می‌رسد، رانش‌زای روی آن به حالت ضربه‌ای روشن شده و در فضای نیروی لازم برای افزایش ارتفاع مداری را فراهم می‌کند. بعد از چندین ضربه رانش‌زا در مدار، ماهواره فجر از مداری بیضوی به یک مدار دایروی با ارتفاع حدود ۴۷۰ کیلومتری از سطح زمین منتقل شده و بدین ترتیب تا حدود یک سال و نیم در مدار زمین باقی می‌ماند. این فرایند در چنین مأموریتی درواقع یک تجربه برای ساخت ماهواره‌های بعدی کشور جهت حضور در مدارهای بالاتر است.

نکته مهم اینجا تعریف عمر ماهواره است. مهندسان فضایی برای عمر ماهواره‌ها دو نوع تعریف مجزا دارند. نخست عمر بالستیکی ماهواره که عبارت است از مدت‌زمانی که ماهواره در مدار باقی می‌ماند. عموماً این ویژگی برای ماهواره‌هایی که بالای زمین حرکت می‌کنند، قابل‌تعریف است و پس‌ازاین مدت ماهواره‌ها به سمت زمین کشیده شده، در جو منهدم می‌شوند. دوم عمر عملکردی که آن‌هم عبارت است از مدت‌زمانی که تجهیزات ماهواره و به‌ویژه منبع تغذیه آن توانایی عملکرد داشته باشد. معمولاً این عمر در ارتفاعات بالای 500 کیلومتر تعریف می‌شود. به‌عنوان‌مثال در مورد ماهواره‌هایی که در مدارهای زمین‌آهنگ قرار می‌گیرند (ماهواره‌های مخابراتی)، مهندسان عمر عملکردی بین 5 تا 15 سال را برای ماهواره در نظر می‌گیرند و آن‌ها می‌توانند در این مدت مأموریت‌های محوله را انجام دهند. این ماهواره‌ها به‌صورت آزاد و خاموش پس از اتمام مأموریت در مدار خود گردش می‌کنند.

چرا موفقیت مداری فجر اهمیت دارد؟
یکی از مهم‌ترین زیرسیستم‌ها در فناوری فضایی سیستم پیشرانش فضاپیما یا ماهواره است. با دسترسی به فناوری سیستم پیشرانش یا طراحی و ساخت رانش‌زاهای فضایی، توانایی پرتاب فضاپیماهایی با جرم بیشتر برای کشورمان فراهم می‌شود. از طرفی هرقدر یک کشور بتواند یک محموله فضایی با جرم بیشتر را به فضا پرتاب کند یعنی در این زمینه قدرتمندتر است.

تقویت سطح دانش و توانایی در بخش پیشرانش فضایی، باعث استقلال کشور در رسیدن به مدارهای مطلوب با استفاده از فناوری داخلی و ماهواره‌برهای موجود می‌شود. این یعنی اگر ایران یک زیرسیستم پیشرانش مناسب روی یکی از ماهواره‌های خود نصب کند، می‌تواند با ماهواره‌برهای کوچک‌تر هم به مدارهای بالاتر ماهواره بفرستد.

مانورهای یک فضاپیما در مدارهای زمین بسیار حیاتی و حساس هستند. موتورهای فضایی ماهواره‌ها یا همان رانش‌زاها چند نوع هستند. رانش‌زاهای کوچک‌تر برای کنترل وضعیت، مانورهای مداری و انتقال مدار برای قرارگیری در موقعیت دقیق مداری مورد استفاده قرار می‌گیرند و از رانش‌زاهای بزرگ‌تر برای حرکات فرامداری استفاده می‌شود.

اکنون بسیاری از این رانش‌زاهای شیمیایی از سوخت و اکسیدکننده مایع استفاده می‌کنند و پیشرانه (سوخت و اکسیدکننده) پس از افزایش فشار به‌وسیله پمپ‌ها یا فشار گاز در مخازن، به‌صورت مایع وارد محفظه احتراق می‌شود و پس از فروپاشی، اختلاط فاز مایع، تبخیر، اختلاط فاز گاز و احتراق، گاز داغی تولید می‌شود که با حرکت در طول نازل، انرژی گرمایی آن به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود و تکانه جت خروجی، فضاپیما یا ماهواره را حرکت داده و به‌پیش می‌راند.

ماهواره فجر چه ویژگی‌های دیگری دارد؟
ماهواره فجر علاوه بر بهره‌گیری از زیرسامانه پیشرانش یا همان موتور فضایی کوچک، دارای سلول‌های خورشیدی با توانایی شارژ منبع تغذیه جهت عملکرد در طول مأموریت و درنهایت دارای دوربین‌های تصویربرداری با کیفیت نسبتاً خوب است. این ماهواره از سامانه موقعیت‌یابی جی.پی.اس نیز بهره می‌برد. بدین‌ترتیب برای ایستگاه‌های زمینی مشخص خواهد بود که هر لحظه در چه موقعیتی قرار دارد.

ماهواره‌بر سفیر فجر نیز یک ماهواره‌بر فوق‌سبک پژوهشی است که مأموریت آن قرار دادن یک ماهواره با وزن 10 تا 50 کیلوگرم در مدار بیضوی با ارتفاع حضیض 200 تا 300 کیلومتر اعلام شده است. سازه ماهواره‌بر سفیر از جنس آلیاژ آلومینیوم بوده که در آن از اجزای کامپوزیتی نیز استفاده شده است. مهم‌ترین بخش سازه که کاملاً از جنس کامپوزیت ساخته شده، فیرینگ ماهواره است.

زیرسیستم پیشرانش که می‌توان آن را به‌عنوان مهم‌ترین بخش ماهواره‌بر سفیر نام برد نیز دارای موتور تک محفظه‌ای سوخت مایع با نازل ثابت، زیرسیستم دمش مخازن سوخت و اکسیدکننده، زیرسیستم سوخت‌رسانی و موتور دو محفظه‌ای مرحله دوم است. طراحی و ساخت سیستم پیشرانش و موتورهای ماهواره سفیر توسط بهترین کارشناسان ایرانی و به بهترین نحو ممکن صورت پذیرفته است.

موقعیت و مشخصات مداری ماهواره فجر را هم‌اکنون می‌توانید از لینک زیر دنبال کنید:
http://www.n2yo.com/?s=40387

5353