“بلوک انتقال مداری سامان” ایران را به مدار “ژئو” می‌رساند؟
"سامانه بلوک انتقال مداری" سامانه واسطی برای قراردادن ماهواره‌ها در مدارهای بالاست که با هدف کاهش هزینه و اجتناب از ساخت حامل‌های غول‌پیکر و مصرف سوخت بسیار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ حالا ایران در آستانه پرتاب "بلوک انتقال مداری سامان" است.
به گزارش پیام فوری به نقل از تسنیم، “سامانه بلوک انتقال مداری” سامانه واسطی برای قرار دادن ماهواره‌ها در مدارهای بالاست که با هدف کاهش هزینه و اجتناب از ساخت حامل‌های غول‌پیکر و مصرف سوخت بسیار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد و به‌گفته وزیر ارتباطات در آینده‌ای نزدیک پرتاب خواهد شد.
در روش تزریق مداری مبتنی بر این فناوری، حامل، بلوک انتقال مداری و ماهواره متصل به آن را در مدار اولیه‌ای موسوم به مدار پارک قرار می‌دهد و بلوک انتقال مداری، ماهواره را از مدار اولیه به مدار نهایی منتقل می‌کند همچنین، این سامانه قابلیت اصلاح مداری را نیز دارد و می‌تواند دقت تزریق و همچنین قابلیت اطمینان آن را افزایش دهد.
با توجه به توانایی رو به توسعه کشور در حوزه حامل‌های ماهواره، یکی از ابزارهای قطعی مورد نیاز برای انجام مأموریت‌های فضایی چه در حوزه ماهواره‌ها به‌منظور قرار دادن ماهواره‌های مخابراتی در مدار و چه اکتشافات فضایی برای انجام مأموریت‌های اعماق فضا مانند ماه‌نشین و مریخ‌نورد، در اختیار داشتن بلو‌ک‌های انتقال مداری با قابلیت اطمینان بالا و ماژولار است،
ازاین‌رو پروژه بلوک انتقال مداری سامان در پژوهشکده سامانه‌های حمل‌ونقل فضایی تعریف شد و تاکنون تعداد زیادی از متخصصان کشورمان در این حوزه مأموریتی و تحقیق و توسعه فناوری‌های مرتبط با آن فعالیت داشته‌اند.
مشخصات فنی بلوک انتقال مداری سامان
بلوک انتقال مداری سامان کار خود را در مدار دایروی با شیب ۵۵ درجه آغاز خواهد کرد و ماهواره را در مدار بیضوی ۴۰۰ تا ۷۰۰۰ کیلومتری با شیب ۵۸ درجه تحویل خواهد داد.
| عنوان | مشخصه |
| وزن محموله | ۹۰ تا ۱۰۰ کیلوگرم |
| ارتفاع مدار پارک | ۴۰۰ کیلوگرم دایروی |
| زاویه شیب مدار پارک | ۵۵ درجه |
| ارتفاع مدار نهایی (اوج) | ۷۰۰۰ کیلوگرم |
| ارتفاع مدار نهایی (حضیض) | ۴۰۰ کیلومتر |
| زاویه شیب مدار نهایی | ۵۸ درجه |
| سیستم‌های هدایت، کنترل و ناوبری | فعال و مستقل |
| سیستم کنترل وضعیت | فعال |
| ضربه ویژه تقریبی | ۲۸۰ تا ۲۹۰ ثانیه |
| تعداد مراحل | ۱ |
| سیستم جدایش | فعال |
| تراست تقریبی | ۱ تن |
زیرسیستم‌ها
بلوک انتقال مداری سامان، نخستین بلوک مرحله بالای کشور است که تاکنون مراحل مختلفی را در تحقیق و توسعه طی کرده است.
سازه و مکانیک
تمامی تجهیزات بلوک توسط زیرسیستم سازه و مکانیزم حمل و نگهداری می‌شود. به‌منظور صحه‌گذاری بر طراحی سازه‌ای این بلوک، سه مدل سازه‌ای، کیفی و پروازی ساخته شده‌اند که در آزمونهای مربوطه مورد تأیید قرار گرفته‌اند.
ایستگاه‌های زمینی
بخش زمینی پروژه بلوک انتقال مداری سامان شامل ایستگاه‌های ارسال و دریافت تله‌کامند و تله‌متری در باندهای UHFNHF است که با توجه به TRL بالای این فناوری در کشور امید است این قسمت به‌خوبی وظیفه خود را انجام دهد. ایستگاه‌های زمینی چهارگانه درنظرگرفته‌شده برای این مأموریت در تبریز، مشهد، ماهشهر و قشم واقع شده‌اند که فرایند ساخت و تجهیز آنها رو به تکمیل است.
کامپیوتر پرواز
کامپیوتر پرواز بلوک انتقال مداری سامان که یکی از پیچیده‌ترین زیرسیستمهای این سامانه است که دارای افزونه سرد است و وظیفه اجرای نرم‌افزار، داده‌برداری از تجهیزات مختلف بلوک، ذخیره داده‌ها و ارسال آنها به زمین از طریق لینک مخابراتی را به‌عهده دارد.
کامپیوتر پرواز و نرم‌افزار مربوطه به‌منظور توانمندسازی بخش خصوصی برون‌سپاری شده و تحت سخت‌گیرانه‌ترین آزمونهای محیطی و عملکردی مورد سنجش قرار گرفته است.
جدایش
سیستم‌های جدایش به‌طور کلی در دو دسته سرد و گرم قابل تقسیم هستند. در سیستم جدایش گرم از پیچ‌های انفجاری استفاده می‌شود که شوک ناشی از آنها می‌تواند به محموله آسیب برساند، به‌علاوه این سیستم‌ها ایمنی نسبتاً پایینی دارد و می‌تواند برای فرد نصب‌کننده و گروه پرتاب مشکل‌آفرین باشد.
سیستم جدایش سرد نیز به چند صورت وجود دارد که ساده‌ترین آنها، جدایش از طریق رها کردن تسمه و پیچیده‌ترین آنها که توسط پژوهشکده سامانه‌های حمل‌ونقل فضایی توسعه پیدا کرده به سیستم لایت بند Light Band معروف است. این سیستم علاوه بر امنیت و راحتی نصب، قابلیت اطمینان بالایی دارد و خطای جداسازی (اعم از سرعت زاویه‌ای و…) را به حداقل ممکن می‌رساند. شوک ناشی از این جدایش بسیار کم است و قابلیت استفاده روی انواع محموله‌های حساس را دارد.
کنترل وضعیت
نشانه روی بلوک انتقال مداری و همچنین پایدارسازی آن جزو موارد اصلی در انتقال مدار است که باید با دقت مناسبی صورت گیرد، بدین منظور از سنسورهای مختلفی از جمله سنسور ستاره‌نگر، IMU. GPS شده است. داده‌های این سنسورها به‌منظور کنترل وضعیت استفاده می‌شود و برای اعمال فرامین کنترلی از تراسترهای گاز سرد استفاده می‌شود.
مشخصات و شرح الزامات بدین شرح است: نیروی رانش مورد نیاز ۴ نیوتن؛ زمان کلی عملکرد ۸۰۰ ثانیه؛ سامانه پیشرانش گاز سرد؛ عملکرد پایا و پالسی با قابلیت خاموش و روشن شدن مکرر.
در این زیرسیستم علاوه بر انجام آزمونهای کارکردی و محیطی به‌روی تجهیزات استفاده‌شده، آزمونهای نرم‌افزار در حلقه و سخت‌افزار در حلقه به‌منظور صحه‌گذاری الگوریتم‌های تهیه‌شده انجام شده است.
کنترل حرارت
زیرسیستم کنترل حرارت بلوک انتقال مداری شامل سنسورها و عایق است و با توجه به زمان عملیات و عدم تولید توان، استفاده از هیتر برای این سامانه مناسب نیست، برای این منظور شبیه‌سازی‌های دقیقی از حرارت و تشعشعات در قالب تعامل با دانشگاه صورت گرفته است.
تله‌متری و تله‌کامند
به‌منظور ارسال فرمان و دریافت داده‌های سلامت بلوک انتقال مداری از باندهای UHF/VHF استفاده می‌شود. این لینک‌ها همه‌جهته است و برای همین امکان ارتباط‌گیری آسان و بدون جهت‌گیری خاص فراهم است. لینک تله‌متری وظیفه انتقال داده رو به پایین با سرعت ۲۰ کیلوبایت بر ثانیه را دارد. این اطلاعات پس از دریافت از طریق ایستگاه‌های زمینی به مرکز کنترل مأموریت به‌منظور پردازش و تصمیم‌گیری انتقال پیدا می‌کنند.
محموله
این بلوک حامل ماهواره ناوک است که در مدار ۴۰۰ تا ۷۰۰۰ کیلومتری تزریق خواهد شد.
توان
تأمین توان الکتریکی بلوک یکی از موارد مهمی است که به‌دلیل نبود پنل خورشیدی برای شارژ باتری‌ها باید به‌صورت دقیق محاسبه شود و به‌میزان کافی باتری برای تکمیل مأموریت حمل شود، برای این منظور بیش از ۱۲۰۰ وات برای مصرف بلوک در نظر گرفته شده است که این باتری‌ها در زمان حاضر برای استفاده در مأموریت آماده هستند.
مرکز کنترل مأموریت
برای پروژه بلوک انتقال مداری سامان، یک مرکز کنترل مأموریت مجهز در نظر گرفت شده است که امکان استفاده مجدد در سایر پروژه‌های فضایی را نیز دارد. این مرکز که در پژوهشکده سامانه‌های حمل‌ونقل فضایی واقع شده به چهار ایستگاه زمینی متصل است و امکان تبادل داده بین بلوک و زمین از طریق آن فراهم است.
پیشرانش
بلوک انتقال مداری سامان به دو بخش تقسیم می‌شود:
(۱) موتور سوخت جامد کروی
(۲) تراسترهای کنترل وضعیت گاز سرد
برای ورود به مدار نهایی، به موتوری قدرتمند با اعمال نیروی بسیار زیاد در زمان کوتاه نیاز خواهد بود که برای این منظور از موتورهای کروی خانواده آرش استفاده شده است.
برای بخش کنترل وضعیت نیز از ۱۲ تراستر با تراست کم استفاده شده است تا بتوان با دقتی بالا نشانه‌روی کرد و ماهواره را در مدار مدنظر تزریق کرد.
دستاوردها
اهم دستاوردهای فنی این پروژه عبارت‌اند از:
- دستیابی به دانش طراحی موتورهای سوخت جامد فضایی با ضربه ویژه ۲۸۹ ثانیه و نسبت سازه بسیار پایین
- دستیابی به فناوری تست موتورهای فضایی در شرایط خلأ با استفاده از دیفیوزر خلأ
- دستیابی به عایق EPDM برای استفاده در پیشران‌های فضایی
- دستیابی به فناوری شکل‌دهی تیتانیوم گرید۵ به‌عنوان فناوری سطح بالا در دنیا
- دستیابی به فناوری جوشکاری تیتانیوم با استفاده از میکروپلاسما
- دستیابی به دانش کنترل وضعیت سه‌محوره با استفاده از تراسترهای فضایی
- دستیابی به دانش تشخیص خرابی عملکرد سیستم کنترل وضعیت بلوک در شرایط عملیات
- دستیابی به فناوری طراحی و ساخت سیستم جدایش لایت‌بند
- دستیابی به فناوری ساخت مخازن تحت‌فشار کامپوزیتی با لاینر تیتانیومی.
به گزارش تسنیم، حسن سالاریه؛ رئیس سازمان فضایی ایران در روزهای اخیر اعلام کرد که مراحل طراحی و ساخت ماهواره‌های مختلفی تمام شده‌اند یا در حال اتمام هستند از جمله نمونه پروازی ماهواره ناهید۲،نمونه پروازی بلوک انتقال مداری سامانو همچنین نمونه پروازی ماهواره ظفر۲ که این ماهواره‌ها و بلوک انتقال مداری با اتمام کامل تست‌های محیط‌شان، آمادگی پرتاب دارند.
وی تأکید کرده است: ماهواره ناهید۲ نمونه پروازی، بلوک انتقال مداری سامان نمونه پروازی و همچنین ماهواره ظفر۲ نمونه پروازی، برای پرتاب سال ۱۴۰۳ برنامه‌ریزی شدند و ما در سال ۱۴۰۳ همانند سال ۱۴۰۲ سال پرپرتابی خواهیم داشت چون ماهواره‌های متعددی در حال اتمام هستند و تعدادی ماهواره نیز سال آینده تکمیل می‌شوند.
عیسی زارع‌پور؛ وزیر ارتباطات و فناوری اطلاعات نیز اخیراً اعلام کرد: در حوزه جابه‌جایی ماهواره در لایه‌های مختلف ما بلوک انتقال مداری ساخته‌ایم که تست اولیه آن به‌زودی انجام می‌شود. برنامه ما این است که تا ۶ ماه آینده این تست را انجام دهیم.
آزمون موفقیت‌آمیز زیرمداری «بلوک انتقال مداری سامان»
با تلاش متخصصین پژوهشگاه فضایی ایران و با همکاری سازمان صنایع هوافضای وزارت دفاع، در مهر ماه سال ۱۴۰۱ نمونه آزمایشی «بلوک انتقال مداری سامان» که برای جابه‌جایی ماهواره بین مدارهای مختلف زمین استفاده می‌شود، با یک فروند کاوشگر زیرمداری با موفقیت پرتاب شد و مورد آزمون قرار گرفت.
براساس این گزارش، عملکرد زیرسیستمهای نمونه مهندسی بلوک انتقال مداری سامان در شرایط نزدیک به شرایط فضایی آزمایش شد و داده‌برداری کامل از عملکرد بلوک مذکور انجام شد و عملکرد آن در شرایط عملیاتی در ارتفاع بالا به اثبات رسید.
به‌همت متخصصین علوم فضایی کشور، در طراحی و ساخت بلوک انتقال مداری سامان که برای افزایش ارتفاع مداری ماهواره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، از فناوری‌های پیشرفته‌ای استفاده شده است که تنها در انحصار تعداد معدودی از کشورها است و با این پرتاب، یک مرحله مهم از توسعه بلوک مذکور تکمیل شد تا در آینده شاهد بهره‌گیری عملیاتی از این فناوری پیشرفته در پرتاب‌های فضایی کشور باشیم.
