موشک های ماهواره بر ایران

موشک های ماهواره بر ایران

فرهاد همت

توجه بخشهای مختلف این مقاله از بخشهای تحلیلی و خبری خبر گذاری های مختلف داخلی و خارجی فارسی زبان برگرفته شده است

مفاهیم اولیه برنامه فضایی کشور در دهه 1370 و خصوصاً در نیمه دوم آن شکل گرفت. در واقع پس از آزمایش های موفق و نیاز کشور به برخورداری از ماهواره، برنامه فوق بر مبنای توسعه بومی تمام حلقه های زنجیره فضایی از ماهواره و ماهواره بر گرفته تا ایستگاه های زمینی تدوین شده و در مقاطع مختلف نیز مورد بازبینی قرار گرفت. ماهواره برهای معرفی شده ایرانی که توسط وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح و بر اساس فناوری بومی ایران توسعه یافته اند، از سوخت مایع استفاده می کنند باید به یاد داشت که در ابتدای برنامه فضایی ایران، پروژه های مشترکی با کشورهایی چون روسیه و ایتالیا برای کسب دانش فوق پيشرفته طراحي و ساخت ماهواره ها اجرا شد که بر این اساس ماهواره سينا با کمک روسيه و ماهواره مصباح با کمک ايتاليا طراحي شدند. در ادامه و با فراگيري و توليد دانش طراحي و ساخت ماهواره ها، با تعریف پروژه های مختلفی در صنایع الکترونیک و مخابرات کشور و نیز برخی دانشگاه ها اميد، مصباح-2، زهره، طلوع، رصد-1، فجر و نويد علم و صنعت نيز ساخته شدند.

در زمینه ماهواره بر اما کشورمان به دلایل متعدد فنی و سیاسی، باید متکی بر توان داخلی حرکت می کرد بعدها عدم پرتاب ماهواره های ایرانی توسط کشورهای صاحب فناوری پرتاب مثلاً عدم پرتاب مصباح نیز سبب شد تا کار روی ماهواره برهای بومی شکلی جدی به خود بگیرد.

اولین خبرها از ماهواره بر ایرانی در اواخر سال 1377 منتشر شد. بعدها نیز ضمن اعلام بروز تاخیرهایی در فرایند توسعه پیشران این موشک گفته شد گونه ای از ماهواره بر با سوخت جامد بستر حمل ماهواره های ایرانی به فضا خواهد بود. هر چند در سال های 1383 و 84 توسط وزیر دفاع وقت آمادگی وزرات دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح برای پرتاب ماهواره به فضا بارها اعلام شد اما تا سال 1387 و آزمایش های سامانه های حامل ماهواره، برنامه فضایی ایران عملاً حالتی راکد داشت

نگاهی به ماهواره برهای سوخت مایع ایرانی

در 15 بهمن 1386 در همان ماهی که نمونه مهندسی ماهواره امید برای اولین با رونمایی شد ایران موشکی به نام کاوشگر1{سفیر} را آزمایش کرد که البته نباید با راکت کاوشگر-1 که توسط پژوهشگاه فضایی ایران پرتاب شد اشتباه شود. موشک سفیر که به عنوان کاوشگر به فضا پرتاب شد یکی از آخرین گام های لازم برای پرتاب ماهواره امید به مدار بود

بنا بر اطلاعات موجود این موشک تا ارتفاع دستکم 200 کیلومتری پرواز کرده و در تمام مسیر با حفظ ارتباط با ایستگاه های زمینی داده های تولید شده توسط حسگرهای موجود در خود را منتقل کرده است تا آزمایش های محیطی در شرایطی که ماهواره امید قرار بود حمل شود به انجام رسیده و در نتیجه آن آخرین اصلاحات روی ماهواره به انجام برسد.

در واقع هدف از پرتاب کاوشگر۱ آزمایش و سنجش کارکرد مطلوب آن در حمل ماهواره و وضعیت رخ دهنده برای زیر سامانه‌های ماهواره در شتاب بالا، شرایط دما و خلأ است

هر چند تصاویر منتشر شده در مورد پرتاب کاوشگر1، ماهواره بری با شباهت بسیار بالا به آخرین نسل از موشک های بالستیک را نشان می داد اما در همان زمان برخی منابع از آن به عنوان موشکی دو مرحله ای یاد کردند.
در همان روز پرتاب کاوشگر1، نمونه ماهواره بر سفیر که قرار بود ماهوار امید با آن پرتاب شود نیز با حضور رئیس جمهور سابق، وزیر دفاع و سایر مسئولین وقت رونمایی شد. موشک مذکور دارای بیش از 10 هزار قطعه بود که تمام اجزاء سازنده آن در بخش های مختلف شامل موتور، بدنه، سازه، عملگرها، هدايت و كنترل در طی 10 سال قبل بر اساس فناوری ایرانی، بومی سازی شده و در نتیجه کشورمان قادر به ساخت و پرتاب آن با اتکا به توان خود گشته بود

در 28 مرداد سال بعد، نمونه نهایی ماهواره بر سفیر که قرار بود برای پرتاب ماهواره امید به کار رود با نام سفیر امید و بدون حمل ماهواره با موفقیت آزمایش پروازی کامل خود را پشت سر گذاشت و در نهایت ماهواره بر سفیر-1 با نام سفیر امید در 14 بهمن ماه 1387 موفق به قراردهی این ماهواره 27 کیلوگرمی در مدار بیضوی 250 * 375 کیلومتری شد.

سفیر-1، ماهواره بری 2 مرحله ای با طراحی متفاوت از شکل دماغه در مقایسه با موشک های بالستیک است که هر دو مرحله آن از سوخت مایع بهره می برند و محموله فضایی آن در دماغه موشک یعنی بالای مرحله دوم کار گذاشته می شود.

بنا بر اطلاعات اعلام شده، پیشران مرحله اول از بهسازی موتور آخرین نسل های موشک های شهاب-3 و قدر به دست آمده که از سامانه تغییر بردار رانش به کمک 4 بالک کوچک تعبیه شده در خروجی موتور بهره می برد.

موتور مرحله دوم آن اما قابلیت تغییر کامل زاویه بخش خروجی خود را داشته که نمونه کاملی از سامانه تغییر بردار رانش و اولین سامانه کامل از اینگونه در کشور محسوب می شود که به گفته افراد مطلع از فناوری های هوافضائی کشور، با تلاش های شهید حسن تهرانی مقدم به ثمر نشسته است.

سفير-1، داراي طول کل 22 متر، قطر 1.25 متر، وزن کل 26.5 تن، نيروي رانش مرحله اول 32 تن-نيرو و مرحله دوم 3.4 تن-نيرو، زمان کارکرد مرحله اول 149.5 ثانيه، مرحله دوم 312.5 ثانيه بوده و برای پرتاب یک محموله حدود 27 کیلوگرمی در زاویه میل مداری 55 درجه طراحی شده است.

نمونه های دیگر این موتورها به ترتیب زمان کارکرد 150 و 315 ثانیه دارند. این ماهواره بر با رسیدن به سرعت حدود 28000 کیلومتر بر ساعت توسط دو مرحله خود است که می تواند ماهواره ها را در مدار تزریق نماید.

تأمین این سرعت توسط یک ماهواره بر 2 مرحله ای که اولین موشک فضایی ایران نیز بود برای بسیاری از کارشناسان خارجی تعجب برانگیز بود به طوری که سبب شد از آن به عنوان یک دستاورد بزرگ برای صنعت موشکی ایران یاد کنند.

مرحله اول سفیر، ماهواره بر را که در لحظه پرتاب بیش از 26 تن جرم دارد به ارتفاع 68 کیلومتری سطح زمین رسانده و سپس با اتمام سوخت از بقیه موشک (مرحله دوم و محموله) جدا شده و به سمت زمین سقوط می کند.

گونه سفیر-1ب با بهسازی های صورت گرفته در پیشرانه که نیروی تولیدی آن از 32 تن به 37 تن رسیده توان قراردهی ماهواره های حدود 50 کیلوگرمی را در همان مدار بیضوی 250*375 کیلومتری دارد. پس از آن یک پرتاب موفق دیگر نیز برای هر یک از گونه های سفیر-1آ و سفیر-1بی گزارش گردید که به ترتیب حامل ماهواره های 15.3 کیلوگرمی رصد-1 و 50 کیلوگرمی نوید علم و صنعت بودند
به طور معمول سه روش برای مونتاژ اجزاء یک موشک چند مرحله ای وجود دارد: مونتاژ افقی و انتقال به سکوی پرتاب و سپس عمود کردن موشک، مونتاژ عمودی در فضای روباز در سکوی پرتاب و مونتاژ به صورت عمودی در سوله تخصصی و سپس انتقال عمودی موشک به سکوی پرتاب.

سیمرغ؛ بالابر سنگین وزن ایرانی

سیمرغ، ماهواره‌ بری دو مرحله‎ای است که در راستای دستیابی به بخشی از اهداف برنامه فضایی ایران طراحی و ساخته شده است و با بهره‎گیری از پیشران سوخت مایع می‎تواند ماهواره ‎هایی در رده جرمی سنگین ‎تر نسبت به موشک سفیر را در مدار حدود ۵۰۰ کیلومتری و زاویه میل مداری ۵۵ درجه قرار دهد و همچنین قادر به تزریق ماهواره‎ هایی با جرم چند صد کیلوگرم در مدارهای نزدیک به زمین LEO است. آنطور که در زمان رونمایی و سالهای اولیه پس از آن توسط مسئولان و کارشناسان کشورمان اعلام شده، این موشک دارای طول کلی ۲۵.۹ متر است که ۱۷.۸ آن مربوط به مرحله اول و ۸.۱ متر آن نیز متعلق به مرحله دوم آن است. قطر مرحله اول این موشک برابر ۲.۴ متر و قطر مرحله دوم آن برابر ۱.۵ متر است. همچنین در زمان رونمایی رانش مرحله اول ۱۴۲ و مرحله دوم نیز ۷.۲ تن-نیرو اعلام شد.

این ماهواره‎بر در واقع گام نخست ایران برای انتقال ماهواره‎ها در مدار برگشت ناپذیر بیش از ۱۰۰۰ کیلومتری از سطح زمین است که علاوه بر تأمین عمرهای بسیار بالاتر برای ماهواره‎ها، زمان پوشش دهی بر کشور را نیز به نحو چشمگیری می‎افزاید. با توجه به تغییرات بسیار زیاد سیمرغ نسبت به سفیر، فناوری‎های مورد نیاز برای رسیدن به یک ماهواره‎ بر جدید یعنی طراحی، ساخت، آزمایش، شبیه‎سازی، ایمنی، دقت و صحت عملکرد مراحل و تمام زیرسامانه (هدایت، کنترل، ناوبری، مخابراتی، تزریق ماهواره، موتورها، پمپ ها، حسگرها، رایانه ها و …) دوباره دست به دست هم دادند تا این محصول به تولید برسد.

این فناوری‎ها توسط بخش‎ها و صنایع مختلف نظیر طراحی و تحقیقات، موتور، سوخت، هدایت و کنترل، ساخت حسگر، سازه و تجهیزات پرتاب به کار گرفته شدند و در نهایت انواع آزمایش های لازم نظیر استاتیک، خواص جرم، مودال، تلاطم سوخت، ارتعاشات، شوک، حرارت سازه و جدایش روی بخش‎های مربوطه در موشک به انجام رسید. پس از اجرای دقیق هر یک از این آزمایش‎ها و بررسی و تحلیل موشکافانه داده‎های ثبت شده، تیم‎های طراحی در صورت نیاز مجدداً‌ اقدام به بازبینی بخش‎های مربوطه و تجدید طرح و ساخت نمونه جدید و اجرای مجدد آزمایش‎ها می کنند و تنها پس از تأیید شدن نهایی تمام بخش‎ها ماهواره‎بر برای اجرای آزمایش عملیاتی مهیا می‎شود.

پس از این مراحل بوده که ماهواره‎بر سیمرغ به امکان رسیدن به سرعتی برابر با ۷۵۰۰ متر در ثانیه (بر اساس اطلاعات اولیه اعلامی) دست یافته و پایه مناسبی برای رسیدن به سرعت فرار از جاذبه زمین است که برابر ۱۱.۲ کیلومتر در ثانیه بوده و بنا بر این توان انتقال ماهواره به مدارهای بالاتر و غیر قابل برگشت در فضا را دارد. محاسبات نشان می‎دهد که فقط نزدیک به ۱۴۴ تن نیروی رانش برای قرار دادن یک ماهواره ۱۰۰ کیلوگرمی در ارتفاع ۵۰۰ کیلومتری مورد نیاز است

 در مجموع موشک دارای وزن حدودی 87 تن وطول27متر است (با در نظر گرفتن بخش سوم محل نگهداری ماهواره)

از این رو برای رسیدن به این مقدار رانش، ۴ موتور بهینه شده مورد استفاده در مرحله اول سفیر، که هرکدام از آنها رانشی تقریباً به اندازه ۳۲ تن-نیرو دارند، کلاستر شده ‎اند یعنی برای رسیدن به قدرت‎های بالاتر کنار هم قرار گرفته‎اند و در مجموع حدود ۱۲۸ تن-نیرو را ارائه می‎دهند. سیمرغ ۸۷ تنی (طبق گفته مسئولان دولت سابق) باید بتواند در هنگام پرواز زاویه مناسب را بگیرد برای این منظور ۴ موتور یا به عبارت دقیقتر محفظه کنترلی دیگر نیز در مرحله اول سیمرغ حضور خواهند داشت که نزدیک به ۱۵ تن-نیرو ایجاد می کند(دود قرمز رنگی که در هنگام پرتاب ازابتدای مرحله یک خارج می شد مربوط به این قسمت است )و با اضافه شدن این میزان به توان موتورهای اصلی نیروی لازم برای رسیدن به مدار ۵۰۰ کیلومتری فراهم می شود.

موتور مرحله 1چون وزن ماهواره از100 به 250 کیلو افرایش یافته احتمالا از موتور سفیر یک بی استفاده شده است

بدین ترتیب با استفاده از پیشرانی که قبلا بدرستی کار کرده، یکی از اصلی ‎ترین بخش‎ های ماهواره‎ بر سیمرغ، آماده می‎گردد. البته، موتور مرحله اول سیمرغ به گونه‎ای طراحی شده است که بتواند تمام اعضای خانواده سیمرغ را تأمین کند یعنی تمام اعضای این خانواده که قرار است در سال‎های آینده ماهواره‎های سنگین‎تری را در مدار قرار دهند با همین موتور کار خواهند کرد

موتور مرحله دوم هم دارای 4 نازل است این موتور قوی تر از مرحله 2 سفیر 1 است

طبیعی است امکان استفاده از نمونه‎های جدید موتورهای سفیر با رانش ۳۷ تن-نیرو هم در ماهواره بر سیمرغ وجود دارد که شاید از دلایل تأخیر اولین پرتاب این موشک نسبت به زمان‎های اعلام شده نیز همین باشد. با توجه به تفاوت قطر و رانش مرحله دوم این ماهواره بر با مرحله دوم نسل سفیر-1 می توان نتیجه گرفت برای مرحله دوم سیمرغ طراحی جدیدی صورت گرفته است
منتاژ سیمرغ به صورت عمودی در سوله تخصصی و سپس انتقال عمودی موشک به سکوی پرتاب انجام می گیرد

نسل بعدی ماهواره ‎بر سیمرغ

به گفته برخی مسئولان سابق حوزه فضایی، نسل بعدی ماهواره ‎بر سیمرغ یعنی «سپهر» در آینده، به توان انتقال ماهواره‎هایی با جرم ۷۰۰ کیلوگرم به مدار ۱۰۰۰ کیلومتری دست خواهد یافت. از ماهواره بری به نام ققنوس نیز نام برده شده که تفاوت مأموریتی و فیزیکی آن با سپهر مشخص نگردیده است در مورد این ماهواره برها اطلاعات زیادی در دست نیست اما تا کنون تمام ماهواره برهای ایران بر اساس توانایی های و امکانات موجود ساخته شده اند با این حساب سپهر و ققنوس را هم باید در همین رده دید پس می شود پیش بینی کرد که احتمال قوی باید سپهر یک ماهواره بر سه مرحله ای باشد که مرحله اول آن مرحله اول سیمرغ است مرحله دوم آن مرحله اول سفیر 1 بی و مرحله سوم آن مرحله دوم سیمرغ است ماهواربر ققنوس هم باید ترکیبی ار سوخت مایع و جامد باشد یعنی مرحله یک سیمرغ و مراحل 2 و 3 بر اساس مراحل یک و 2 موشک سجیل 2 طراحی خواهد شد البته امکان استفاده از مرحله دوم سیمرغ به عنوان محله 3 ققنوس هم هست که در این صورت مرحله یک و 3 سوخته مایع و مرحله 2 سوخت جامد خواهد بود يا مرحله 1و2 مايع و سوم جامد برای انتقال ماهواره به ارتفاع بیشتر از هزار کیلومتر هم احتمالا از روش رانش سرد استفاده خواهد شد اهمیت ماهواربر سپهر در این است که می تواند به سرعت لازم برای فرار از جاذبه زمین برسد و ماهواره را به مدارهای بی برگشت برساند با ساخت این ماهواربر ایران ازیک گلوگاه مهم عبور خواهد کرد

جهش مداری

قرار دادن ماهواره در مدار کم ارتفاع زمینی کم هزینه تر از پرتاب ماهواره به مدار زمین ثابت بوده و به دلیل نزدیک بودن ماهواره به زمین قدرت سیگنال کمتری مورد نیاز است (قدرت سیگنال با مجذور فاصله نسبت عکس دارد، بنابراین این کاهش در فاصله های زیاد چشمگیر خواهد بود) از این رو بین تعداد ماهواره ها و هزینه آنها باید حالت بهینه انتخاب شود .

ماهواره‌های ژئو در مدارهای ژئواستیشنری قرار دارند یعنی 36 هزار کیلومتر با زمین فاصله دارند و از فناوری پیچیده‌ای بهره مند هستند چرا که ماندگاری آنها در این مدار زیاد است.

مدار ژئو در 36 هزار کیلومتری کره زمین قرار دارد بنابراین باید سرعت ماهواره‌ای که در این مدار قرار می‌گیرد با سرعت چرخش زمین برابر باشد هنگامی که ماهوراه در مدار ژئو قرار گرفت همیشه از روی زمین در یک نقطه مشخص قابل ردیابی است در حالی که این ماهواره با سرعت 11 هزار متر در ثانیه حرکت می کند اما سرعت زاویه ای آن با چرخش زمین برابر است.

در مدار ژئو ماهواره های مخابراتی قرار می گیرند چرا که این ماهواره‌ها با قرار گرفتن در یک نقطه ثابت همیشه با زمین ارتباط برقرار می‌کند.

اهمیت انتقال بین مداری چیست؟

همان طوری که در بالا توضیح داده شد ماهواره های خاصی برای هر کدام از این مدارها تعریف شده اند و برای رسیدن به آنها به ماهواره بر هایی با قدرت های گوناگون نیاز است. استفاده از سامانه های انتقال مداری کمک می کند تا بدون سنگین تر شدن سیستم ماهواره بر ماهواره در صورت لزوم در فضا صعود کرده و در مدارهای بالاتری قرار بگیرد. در عین حال این سامانه می تواند برای خارج شدن از مدار سیاره ها و ستاره و حرکت در فضا نیز به کار روند.

با توجه به محدودیت فعلی حامل های ماهواره در کشور، تنها مدارهای پایین برای قرار دادن ماهواره ها در دسترس است. از طرفی در ارتفاعات نزدیک به زمین به دلیل برخورد با مولکول های هوا، ماهواره دچار افت انرژی جنبشی شده و به مرور با از دست دادن ارتفاع سقوط کرده و ناچارا مأموریت آن پایان می یابد.

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

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 کرده و در مدار بالاتری مستقر می شود.

به عنوان مثال، پس از قرار گیری ماهواره ای چون 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 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 می گیرد.

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 یک تا یک و نیم سال می رسد.

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.

تلاش های ایران در بخش سامانه های انتقال بین مداری

همانطور که اشاره شد جمهوری اسلامی ایران پیش از نیز سامانه های انتقال بین مداری را در ماهواره فجر خود آزمایش کرده بود. ماهواره فجر 52 کیلوگرم وزن داشته و انتقال مداری کشور با قابلیت تغییر مدار ۲۵۰ تا ۴۵۰ کیلومتر بیضوی به مدار ۴۵۰ کیلومتر دایره‌ای با استفاده از پیشبرنده گاز سرد بود. این ماهواره با کمک ماهواره‌بر سفیر ۱ در سیزدهم بهمن ۱۳۹۳ به فضا پرتاب شد.

این اولین تلاش عملیاتی توسط کشورمان در بخش انتقال دهنده های بین مداری بود اما نکته مهم در این میا بحث ارتقاء سامانه انتقال مداری سامان 1 به نسب مدل قبلی است.

سامانه انتقال مداری سامان 1

ماموریت سامانه سامان 1 انتقال یک ماهواره ١٠٠ کیلوگرمی از مدار پارک با ارتفاع ٤٠٠ کیلومتری ‏به یک مدار بیضوی با ارتفاع اوج ٧٠٠ کیلومتر و حضیض ٤٠٠ کیلومتری تعیین شده است‎. همان طوری که مشخص است در سامانه جدید توان انتقال یک ماهواره 100 کیلوگرمی به ارتفاع 300 کیلومتر بالاتر تعریف شده است. در سامانه قبلی یک ماهواره حدودا 50 کیلوگرمی در حدود 200 کیلومتر به بالا منتقل شده بود که این نشان از افزایش مشخص و قابل ملاحضه توان سامانه انتقال بین مداری کشور دارد.

در حقیقت سامانه انتقال بین مداری قطعه ای مهم از پازل برنامه فضایی ایران است که نه فقط در برنامه ماهواره ای ، بلکه حتی در برنامه های ارسال انسان به فضا نیز می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.

پایگاه فضایی امام خمینی (ره)

پایگاه فضایی امام خمینی (ره) به عنوان اولین سکوی پرتاب ثابت ماهواره ‌بر با قابلیت حمل محموله های چند صد کیلویی است که سردار احمد وحیدی وزیر دفاع کشورمان در آستانه سالگرد ارتحال امام روح الله (ره) در سال ۱۳۹۱ رسما ساخت آنرا اعلام کرد.
اهمیت این پایگاه در این است که قابلیت پرتاب ماهواره های پرتعداد در مدار ارتفاع پایین« low earth orient» را دارد و می توان به کمک این ماهواره ها انواع کاربری های مخابراتی، هواشناسی، موقعیت یابی، اینترنت اشیا و خدمات آی تی و مخابرات ماهواره ای را فراهم کرد. این پایگاه که به عنوان نخستین پایگاه مدرن فضایی در جنوب غرب آسیا به شمار می رود قادر است نیازهای صنعت هوافضای کشور را حداقل در ۱۰ سال آینده فراهم کند و از این جهت می تواند بسیار مهم و منشاء اثر باشد.
منوچهر منطقی رییس مرکز ملی فضایی نیز در تشریح ویژگی های این پایگاه گفته بود که ایستگاه پرتاب ماهواره امام خمینی(ره) از مدرن ترین ایستگاههای رایج جهان است که ماموریت آماده‌ سازی و پرتاب ماهواره‌ برهای سنگین را به عهده دارد و در استان سمنان قرار دارد.
رئیس مرکز ملی فضایی تاکید کرده بود: این ایستگاه از نظر فناوری کاملا مطابق استانداردهای روز دنیا است که تمامی مراحل طراحی و ساخت آن توسط دانشمندان و اساتید دانشگاه های ایران انجام می شود. همچنین از مشاوره کارشناسان خارجی در این پروژه بهره می گیریم.
البته منطقی در مهرماه سال ۱۳۹۴ اعلام کرده بود ایستگاه پرتاب ماهواره امام خمینی(ره) طبق برنامه پیش بینی شده اواخر سال ۹۴ به بهره برداری آزمایشی می رسد.
برخی رسانه های خارجی در سالهای گذشته تصاویر ماهواره ای از منطقه ای در مرکز کشورمان منتشر کرده بودند که در آن سکوی پرتاب بزرگی مشابه انواع مورد استفاده برای موشک های ماهواره بر بزرگ خارجی با یک کانال بتنی بزرگ و طولانی برای هدایت گازهای حاصل از شلیک موشک دیده می شود و آنرا پایگاه جدید فضایی کشورمان که سردار وحیدی آنرا اعلام کرد، می دانستند.

تصویر منتسب به سکوی پرتاب جدید ایران که در سالهای قبل منتشر شده بود

ماهواربر سوخت جامد

ساخت ماهواربر سوخت مایع زمان بر است و موتور پیچیده ای دارد ساخت موتور قویتر هم کاری زمان بر و سخت است اگر شما به فناوری سوخت جامد دست رسی داشته باشد با ساخت یک بوستر بزرگ سوخت جامد می توانید از همان ابتدا ساخت ماهواره برهای بزرگ را شروع کنید ولی ساخت این بوسترها خیلی خطرناک است چون کل بدنه و سوخت موشک یکجا ریختگری می شود ودر صورتی که در هنگام پرتاب مشکلی پیش آید ممکن است کل سوخت این بوستر یک جا منفجر شده وخسارات زیادی به وجود آورد چون کل سوخت مستقیم در دسترس است و موتوری مثل موشک سوخت مایع در کار نیست بنابراین سرعت رسیدن به ماهواره برهای بزرگ زیاد می شود ولی ریسک آن زیاد است

مقایسه مختصر سوخت مایع با جامد

هر چند مقایسه موشک هایی که از سوخت مایع و جامد استفاده می نمایند بسته به نوع طراحی و هدف مأموریت باید صورت گیرد اما می توان توصیفات کلی از عملکرد این 2 نوع سوخت یا در واقع 2 نوع پیشران راکتی ارائه نمود.

در ابتدا نیازهای مأموریت های نظامی از مهمترین عوامل و انگیزه های توسعه موشک های سوخت جامد بوده است. مسائلی همچون نیاز به آماده شدن سریع موشک برای پرتاب، قابلیت اطمینان بالا با توجه به نبود سامانه های متعدد مکانیکی در پیشران، حجم کمتر موشک و تعداد کمتر تجهیزات جانبی زمینی و خدماتی آن. در عمل به منظور فراهم کردن مقدمات پرتاب موشک های سوخت جامد به زمانی کمتر از 15 تا 20 دقیقه برای آماده سازی پیشران، ژیروسکوپ ها و سامانه کنترلی نیاز است.

هر چند هر دو نوع پیشران سوخت مایع و جامد دارای پیچیدگی هایی نظیر فرایند سوزش سوخت و احتراق، هدایت بهینه جریان مواد حاصل از احتراق به خارج از موشک، ساخت سازه بخش های مختلف برای کارکردن در آخرین حد مقاومت مواد و عملکرد در زمان بسیار کوتاه و عایق های محافظتی برای کار در درجه حرارت های بسیار بالا هستند.

اما پیشران سوخت جامد در مقایسه با سوخت مایع از یک خصوصیت ویژه برخوردار است و آن هم این که نمی توان این پیشران را به صورت سامانه های مجزا مورد طراحی، ساخت و اصلاح قرار داد بلکه در این پیشران مسائل مختلف فرایند تبدیل سوخت به گاز داغ تماماً به صورت یکپارچه رخ می دهد و به همین شکل نیز باید تحلیل شود.

البته دشواری های علمی دیگری نظیر لحاظ شدن حرارت و تأثیرات حرکت سریع گاز داغ نیز در تمام طول محفظه پیشران که محفظه احتراق آن نیز هست تا خروج از موشک نیز باید به طور کامل مورد بررسی قرار گیرد که نیازمندی های علمی بالاتری نسبت به طراحی یک پیشران سوخت مایع ایجاد می نماید.

یک پیشران سوخت جامد با گرین به شکل ستاره

در مقابل پیچیدگی مکانیکی و قطعات بسیار کمتر، سادگی ساخت، قابلیت اطمینان عملکردی بالاتر، سهولت نگهداری و انباری ساده و طولانی مدت و زمان کوتاه آماده سازی سوخت های جامد، سوخت های مایع دارای مزیت قابل کنترل بودن هستند. در واقع سوخت جامد پس از روشن شدن پیشران قابل کنترل نبوده و یا باید تا انتها بسوزد و یا پیشران منهدم یا جدا شود تا نیروی رانش قطع گردد.

اما در سوخت های مایع با استفاده از شیرهای کنترلی میزان جریان سوخت و اکسید کننده و فرایند احتراق قابل کنترل بوده و در برخی طراح های ساخته شده در دنیا قابلیت خاموش و روشن کردن آن نیز وجود دارد بنا بر این امکان تنظیم میزان رانش بر اساس پارمترهای مد نظر در بهینه سازی مسیر پروازی در این نوع پیشران کاملاً وجود دارد. البته به طور معمول پیشران سوخت جامد در لحظات اولیه پرواز شتاب بالاتری برای موشک فراهم می نماید که به بهبود قابلیت های راهکنشی (تاکتیکی) آن در مأموریت های نظامی کمک می نماید.

یک نمونه سوخت جامد در حال ریخته‌گری و پس از قالب گیری

ماهواره بر قائم

شاید تاکنون از دستاوردهای تلاش ها و مجاهدت های سردار دانشمند و پارسا شهید تهرانی مقدم در عرصه دفاعی، حرف های فراوانی گفته شده اما کمتر، سخن از پروژه مهم پدر فناوری موشکی ایران که مربوط به یک موشک سوخت جامد 4 مرحله ای به نام قائم بوده است، به میان آمده است.

هدف از این پروژه از سوی مسئولان کشورمان، طراحی و ساخت ماهواره بری برای قراردهی ماهواره هایی با جرم دستکم 100 کیلوگرم در مدار 1000 کیلومتری اعلام شده است اولین خبرها از ماهواره بر ایرانی در اواخر سال 1377 منتشر شد. بعدها نیز ضمن اعلام بروز تاخیرهایی در فرایند توسعه پیشران این موشک گفته شد گونه ای از ماهواره بر با سوخت جامد بستر حمل ماهواره های ایرانی به فضا خواهد بود. هر چند در سال های 1383 و 84 توسط وزیر دفاع وقت آمادگی وزرات دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح برای پرتاب ماهواره به فضا بارها اعلام شد اما تا سال 1387 و آزمایش های سامانه های حامل ماهواره، برنامه فضایی ایران عملاً حالتی راکد داشت همانطور که پیشتر اشاره شد، قبلا اخباری از توسعه یک پیشران سوخت جامد برای آن منتشر شده است. بنا بر اطلاعات موجود، اولین آزمایش سوخت جامد برای این موشک بزرگ به سال 1379 باز می گردد و چهارمین آزمایش هم آبان سال 90 انجام شد ماهواره بر 4 مرحله ای و سوخت جامد قائم یکی از آخرین پروژه های در حال پیگیری توسط شهید حسن طهرانی مقدم و شاید مهمترین آنها بوده است. بنا بر اطلاعات منتشر شده در رسانه ملی، قطر مرحله اول این موشک 3.5 متر و ارتفاع آن 20 متر بوده و برای رساندن محموله به مدار 1000 کیلومتری طراحی شده است.

به نظر می رسد ساختار این موشک به صورت قرارگیری پشت سر هم مراحل باشد. می توان گمانه زنی نمود که موفقیت در طراحی و ساخت نمونه های سابق که پس از تلاش های فراوان مجموعه های مختلفی در کشور حاصل شد، انگیزه و نقطه اتکاء اصلی در ورود به طراحی موشک قائم بوده باشد که گامی چند برابر بلندتر از مواردی چون سجیل محسوب می شود

تصویر گرافیکی فرضی از مرحله اول موشک قائم و مقایسه آن با موشک های دیگر ایران

ماهواره برهای 4 مرحله ای در کشورهای دیگر هم سابقه دارد و همچنین استفاده از سوخت جامد ولی ویژگی قائم این است که قائم ایرانی جزء معدود موشک های 4 مرحله ای بوده و سوخت جامد بودن تمام 4 مرحله آن نیز شاخصه مهم دیگر آن است.همچنین قطر مرحله اول آن هم کم نظیر است به عنوان مثال موشک PSLV هند دارای 4 مرحله است که مراحل اول و سوم آن سوخت جامد و مراحل دوم و چهارم سوخت مایع هستند آریان-3 اروپائی و پروتون روسی موشک هایی با 3 تا 4 مرحله (بسته به گونه مورد استفاده) و سوخت مایع، آریان-1 موشکی 4 مرحله ای با 3 مرحله اول سوخت مایع و مرحله چهارم با سوخت جامد مرکب، و موشک VLS-1 برزیل نیز دارای 3 مرحله سوخت جامد است.
البته موشک برزیلی VLS-1 به جز 2 پرتاب ناموفق یک بار نیز روی سکو منفجر شده و خسارات های فراوانی به مرکز فضای آلکانترای این کشور وارد کرده است. در خانواده موشک های لانگ مارچ چینی نیز نمونه های 3 مرحله ای زیادی وجود دارد که برخی از آنها مانند CZ-2E دارای 2 مرحله اول سوخت مایع و مرحله سوم سوخت جامد و برخی دیگر فقط از سوخت مایع استفاده می کنند.

تعداد مراحل و نوع سوخت چند نوع موشک ماهواره بر

بنا بر این به طور کلی اصل استفاده از موشک های چند مرحله ای تا به حال در کشورهای متعددی آزموده شده و استفاده از سوخت جامد در مراحل مختلف موشک های فضائی نیز امری غیر معمول نیست.
با در نظر گرفتن طول و قطر مرحله اول موشک قائم با موشک های جدول فوق می توان دریافت هدف اصلی از طراحی و ساخت موشک قائم، صرفا رسیدن به یک ماهواره بر قابل اتکا در مدارهای بالا بوده است. مقایسه با ماهواره برهای مشابه نیز روشن می سازد که توانایی حمل محموله توسط قائم به مدارهای بالا دستکم در حدود چند صد کیلوگرم خواهد بود.

از سوی دیگر مقایسه قطر و طول مرحله اول این موشک با برخی از موتورهای راکتی سوخت جامد ساخته شده در کشورهای دیگر نشان می دهد که این مرحله از موشک قائم جزء نمونه های بزرگ از پیشران های سوخت جامد ساخته شده در دنیا است.

موشک 4 مرحله ای PSLV هند و سکوی پرتاب آن

یکی از نمونه های قابل مقایسه با مرحله موشک قائم، مرحله اول موشک ماهواره بر PSLV هند است. مرحله اول این موشک که از سوخت جامد استفاده می کند با قطر 2.8 متر، 20% کمتر از قطر قسمت مشابه در قائم بوده اما طول 20.34 متری آن اندکی بیشتر از طول مرحله اول قائم است.

این ماهواره بر هندی توانایی حمل محموله 3250 کیلوگرم را به مدارهای پائین و 1425 کیلوگرم را به مدارهای زمین آهنگ دارد. همچنین بوستر موشک تیتان-3E نیز 29.5 درصد طول بیشتر اما 12.9 درصد قطر کمتری نسبت به مرحله اول قائم دارد. با ابعاد منتشر شده از مرحله اول قائم، این پیشران راکتی از نظر حجم بین بوستر تیتان-3E و بوستر تیتان-34D قرار می گیرد.
با توجه به دو جدول فوق می توان دریافت اقدام به طراحی و ساخت ماهواره بر قائم، حرکتی سنجیده و با نگاهی به طرح های به نتیجه رسیده در دنیا به علاوه تعریف یک گام اضافی بوده است همانطور که در نگاه شهید طهرانی مقدم رسیدن به یک دستاورد در دنیا به معنی شدنی بودن آن برای متخصصان ایرانی با صرف تلاش و کوشش لازم بوده است.
باید در نظر داشت تمام مطالب گفته شده در بخش های اولیه این گزارش به علاوه مواردی همچون طراحی نحوه اتصال مراحل، پیچیدگی های فرایند جدایش و مکانیزم های آن، موتورهای ترمزی سوخت جامد در هر مرحله، استارت ایمن موتور هر مرحله و سایر فرایندهای وابسته به پرواز هر مرحله باید 4 مرتبه در طی مأموریت تکرار شوند تا محموله نهایی وظیفه خود را انجام دهد. این خود از مهمترین جنبه های پیچیدگی و دشواری های پیرامون پرواز این موشک است. طولانی شدن و تکرار این فرایندها رسیدن به قابلیت اطمینان کافی را به یکی از جنبه های مهم عملکرد موشک قائم تبدیل می نماید.

همچنین در تمامی طول این فرایندها در سرعت ها، شتاب ها و ارتفاعات مختلف موشک باید ارتباط دائمی با ایستگاه زمینی داشته و تحت نظارت باشد. بنا بر این پرواز “قائم” را باید حاصل صحت کار در تمامی موارد پیش گفته دانست.

به گواه متخصصان مختلفی که با شهید طهرانی مقدم کار کرده اند ایشان با وجود پذیرش ریسک های فوق العاده بالا در طی دوران جهاد علمی خود، همواره به رعایت مسائل فنی و روش های علمی در تحلیل، طراحی و آزمایش تأکید داشته است.

این خود از مهمترین جنبه های پیچیدگی و دشواری های پیرامون پرواز این موشک است. طولانی شدن و تکرار این فرایندها رسیدن به قابلیت اطمینان کافی را به یکی از جنبه های مهم عملکرد موشک قائم تبدیل می نماید.

همچنین در تمامی طول این فرایندها در سرعت ها، شتاب ها و ارتفاعات مختلف موشک باید ارتباط دائمی با ایستگاه زمینی داشته و تحت نظارت باشد. بنا بر این پرواز “قائم” را باید حاصل صحت کار در تمامی موارد پیش گفته دانست.

البته برای حمل و نقل و پرتاب “قائم” نیز نیاز به خودرو و سکوی پرتاب جدید با مشخصات منحصر به فرد و متناسب با آن وجود دارد که با توجه به تجربیات کشورمان در توسعه تجهیزات زمینی متناسب با رشد ابعاد موشک ها این موارد نیز قطعاً به صورت بومی قابل تحقق است. برای نزدیکی بیشتر به استوا و رسیدن به مدار زمین آهنگ پایگاهی در جنوب کشور در حال ساخت است

پس از 3 تست موفق در جریان تست چهارم مرحله اول قائم در مورخه 21 آبان ماه 90 انفجار بزرگی در پادگان امیر المومنین ملارد کرج رخ داد که به شهادت شهید حسن طهرانی مقدم انجامید از آن زمان اطلاعی از مراحل پیشرفت قائم تا امروز موجود نیست وفعالیت های سوخت جامد ایران رسانه ای نمی شود روحش شاد یادش گرامی.

چرا غرب برنامه فضایی ایران را تهدید آمیز می‌داند؟

برنامه موشک‌های فضایی یا “ماهواره‌بر” به گفته مقام‌های ایران جدا از برنامه‌های نظامی است. حتی نامگذاری موشک‌های ماهوره‌بر ایران هم متفاوت است و به ‌جای استفاده از واژه‌های مثل سجیل و زلزال و ذوالفقار، نام‌هایی مثل کاوش و پژوهش و سفیر و سیمرغ دارند.
اگر جسمی بخواهد در مدار زمین قرار بگیرد و دور زمین بچرخد، حداقل باید ۱۶۰ کیلومتر از سطح زمین فاصله بگیرد. در غیر این صورت، به دلیل وجود اصطکاک با مولکول‌های گاز موجود در آن ارتفاع، سرعتش کم می‌شود و سقوط می‌کند. بنابراین موشک‌های ماهواره‌بر باید توانایی رسیدن به ارتفاع حدودا ۲۰۰ کیلومتری زمین را داشته باشند.
اما سه مسئله فنی در طراحی و آزمایش این موشک‌ها می‌تواند باعث ایجاد ارتباط میان این نوع موشک‌ها و برنامه‌های نظامی شود: رسیدن به ارتفاع بالا، حمل کلاهک و امکان بازگشت کلاهک به جو زمین که در ادامه به طور مجزا توضیح داده شده‌اند.

موشک‌هایی که از جو زمین خارج می‌شوند

اگر زاویه پرتاب موشک زیاد شود، موشک به ارتفاع بالاتری می‌رسد. اگر به اندازه کافی قوی و تکنولوژی ساختش هم مناسب باشد، از جو زمین خارج شود اما مسیری که روی زمین طی می‌کند کوتاه است.
اگر کشوری بتواند موشک‌هایی با توان خروج از جو تولید کند – یعنی با برد عمودی بیش از ۲۰۰ کیلومتر – می‌تواند با کم کردن زاویه پرتاب، هدف‌هایی را در چند هزار کیلومتری بزند.
کره شمالی موشک‌های بردبلندش را برای آزمایش به خارج از جو می‌فرستد، در برگشت موشک معمولا در محدوده مرزهایش می‌افتد و لاشه‌اش را جمع می‌کند. این روش در ابعاد کوچکتر می‌تواند در مورد موشک‌های “ماهواره‌بر” ایران هم صدق کند. از دید غرب آزمایش موشک‌های ماهواره‌بر، به معنی آزمایش موشک‌های دور برد است و از دید آنها تهدید امنیتی است.

حمل کلاهک

موشک‌های فضایی ایران، در رده موشک‌های بالستیک قرار می‌گیرند. یعنی موشک‌هایی که یک محموله را با نیروی موتورهایشان به ارتفاع بالا می‌برند، و بعد روی زمین سقوط آزاد می‌کنند. موشک‌های بالستیک یک مسیر منحنی را طی می‌کنند و هرچه موتورهای قوی‌تری داشته باشند و بالاتر بروند، روی زمین، برد بیشتری خواهند داشت. دلیل نگرانی در مورد موشک‌هایی با قابلیت حمل کلاهک آن است که اگر قرار باشد برد موشک زیاد باشد، کلاهک چه در مرحله آزمایش و چه در مرحله عمل – در مورد موشک‌هایی با برد هزاران کیلومتر – باید کلاهک و محموله‌اش از جو زمین خارج شود و سالم به داخل جو برگردد و به هدف اصابت کند.

کلاهک با قابلیت بازگشت به جو زمین

سالم ماندن یک کلاهک و محموله‌اش در سفر به خارج از جو و بازگشت به زمین، تکنولوژی پیچیده‌ای دارد. این پیچیدگی‌ها که اولین محاسباتش را مهندسان آلمان نازی انجام داده بوند، حدود یک دهه بعد از پایان جنگ جهانی دوم کاملا عملی شد. حاصلش ساخت موشک‌های قاره پیما بود. البته در کنار آن پروژه‌های فضایی و در نهایت سفر به مدار زمین اما طی کردن دوباره این راه از نظر فنی پیچیده است. برای این کار باید کلاهک از جو زمین خارج شود. یعنی تحمل فشار پرتاب، تحمل تغییرات شدید دما در لایه‌های جو، ماندن در خلأ و تحمل تغییرات شدید دما در خارج جو و در پایان، تحمل تنش بازگشت به محیط چگال جو زمین و حرارت ناشی از اصطکاک با هوا.
ایران علاوه بر فرستادن محموله (ماهواره) به خارج جو برای بازگرداندن سالم محموله از ارتفاع بسیار بالا و فرود آوردنش روی زمین هم آزمایش‌هایی کرده است. مشهور ترین نمونه‌اش آزمایش موشکی بهمن ۱۳۹۱ بود. ایران در آن تاریخ اعلام کرد که با موشک “کاوشگر پیشگام” یک میمون را به ارتفاع ۱۲۰ کیلومتری زمین فرستاده و سالم به زمین آورده است.

آیا این همه داستان است؟!

واقعیت این است که ایران سالها تلاش کرد تا ماهواره مخابراتی و تلویزیونی (زهره) بخرد و به فضا بفرستد با کشور های غربی و شرقی برای خرید و پرتاب مذاکره کرد ولی راه به جایی نبرد تا جایی که ما نقاطی را که در مدار زمین آهنگ داشتیم به خطر افتاد و یکی از آنها از دست رفت آیا این هم موشک قاره پیما بود؟! آری غرب با هر نوع پیشرفت ایران حتی خریدهای غیر نظامی ایران از خارج هم مخالف است نا گفته نماند ترس غرب از تولید ماهواره در ایرن و بومی شدن ساخت ماهواره بیشتر از موشک نباشد کمتر نیست کافی هست به کاربرد های ماهواره در جهان امروز یک نگاه کوتاه بکنید تا بفهمید چرا

منبع

مشرق نيوز

فردانيوز