کاوشگر 1 تا ماهواره‌بر قاصد؛ نگاهی به برخی پرتاب‌های زیرمداری ایران - تسنیم

به گزارش خبرنگار فضا و نجوم خبرگزاری تسنیم، "تست زیرمداری" یا "پرتاب زیرمداری" به نوعی پرتاب فضایی گفته می‌شود که طی آن جسم پرتاب‌شده (معمولاً ماهواره‌بر، کپسول آزمایشی یا ...) به ارتفاع بسیار بالا در جو زمین می‌رسد اما به سرعت و زاویه‌ای نمی‌رسد که وارد مدار دور زمین شود.
به عبارت ساده‌تر، جسم در این نوع پرتاب، مدار کاملی به دور زمین نمی‌زند و پس از طی قوس پروازی، دوباره به سطح زمین بازمی‌گردد.
در واقع این تست بیشتر جنبه "آزمون شرایط پرتاب و عملکرد تجهیزات" را دارد تا قرار دادن جسمی در مدار.
آزمون زیرمداری (Suborbital Test) یکی از مراحل مهم در توسعه فناوری‌های فضایی است که طی آن یک پرتابگر یا محموله بدون رسیدن به مدار کامل زمین، به ارتفاع قابل توجهی از سطح زمین فرستاده می‌شود و سپس دوباره به سطح زمین بازمی‌گردد.
هدف اصلی از تست‌های زیرمداری، آزمون عملیاتی بخش‌هایی از یک سامانه فضایی در شرایط واقعی اما با ریسک و هزینه کمتر نسبت به پرتاب کامل مداری است.
در این آزمون‌ها می‌توان بخش‌های مختلف مانند موتورهای سوخت مایع یا جامد، سامانه‌های هدایت و کنترل، سازه و بدنه پرتابگر، سامانه‌های جداکننده مرحله‌ها، مکانیزم‌های ایمنی و حتی سامانه‌های ارتباطی و بازیابی داده را در یک محیط واقعی آزمایش کرد.
این نوع تست به ویژه در مراحل توسعه یک ماهواره‌بر یا یک فضاپیما بسیار حیاتی است چراکه اشکالات فنی احتمالی در محیط واقعی مشخص و اصلاح می‌شوند.
تست زیرمداری چه تفاوتی با پرتاب مداری دارد؟
در پرتاب مداری، هدف این است که جسم پرتاب‌شده به سرعت مناسب برسد تا بتواند وارد مدار لئو (مدار نزدیک زمین) شود.
درحالی‌که در تست‌های زیرمداری، سرعت معمولاً پایین‌تر است و جسم به دلیل نبود سرعت مداری کافی، پس از رسیدن به نقطه اوج (Apogee) به زمین بازمی‌گردد.
در واقع، هدف تست زیرمداری، ارزیابی قابلیت‌ها در مراحل اولیه پرتاب است، نه دستیابی به مدار.
در شرایط تحریم‌های بین‌المللی و دسترسی محدود ایران به داده‌های تجربی سایر کشورها، تست‌های زیرمداری نقش کلیدی در خوداتکایی فناوری فضایی کشور دارند.
این آزمون‌ها به پژوهشگران ایرانی اجازه می‌دهند تا به صورت گام‌به‌گام، بدون ریسک از دست رفتن ماهواره‌های گران‌قیمت، سامانه‌های پرتاب خود را تکمیل کرده و در هر مرحله اشکالات را شناسایی و اصلاح کنند.
پرتاب‌های زیرمداری همچنین پایگاه‌های فضایی، سامانه‌های مخابراتی زمینی و حتی آموزش تیم‌های عملیاتی را درگیر می‌کنند و زمینه‌ساز آمادگی برای پرتاب‌های پیچیده‌تر می‌شوند.
تست زیرمداری به‌عنوان یک حلقه حیاتی بین طراحی آزمایشگاهی و پرتاب مداری، جایگاه بسیار مهمی در زنجیره توسعه فناوری فضایی دارد.
کشورهایی مانند ایران که در حال تثبیت جایگاه فضایی خود هستند، برای کاهش ریسک و افزایش دقت در پرتاب‌های آتی، به‌شدت وابسته به موفقیت در این مرحله‌اند.
تست روز 30 تیرماه 1404 با ماهواره‌بر «قاصد»، مثالی بارز از این نوع پرتاب‌هاست که ضمن نشان دادن آمادگی فنی، مسیر را برای گام‌های بزرگ‌تر فضایی کشور هموار می‌سازد.
زیرسیستم‌های ماهواره‌ای
زیرسیستم‌های ماهواره‌ای در حوزه فضایی به اجزای حیاتی گفته می‌شود که هر یک وظیفه‌ای خاص برای بقا و عملکرد ماهواره در مدار برعهده دارند.
این زیرسیستم‌ها شامل واحدهایی نظیر سامانه کنترل وضعیت و موقعیت (AOCS)، سامانه مخابرات و ارسال داده، سامانه تأمین توان (مانند پنل‌های خورشیدی و باتری)، واحد پردازش فرمان و داده (OBC)، کنترل حرارتی و حتی سامانه‌های پیشرانش کوچک می‌شود.
پیش از پرتاب ماهواره به مدار، باید این اجزا به دقت در شرایط محیطی مشابه فضا مورد ارزیابی قرار گیرند تا از عملکرد صحیح آن‌ها در مأموریت واقعی اطمینان حاصل شود.
از آن‌جایی که شبیه‌سازی کامل محیط فضا در آزمایشگاه‌ها امکان‌پذیر نیست، تست‌های زیرمداری بهترین گزینه برای سنجش این زیرسیستم‌ها در شرایط نزدیک به واقعیت محسوب می‌شود.
به عنوان مثال اگر در آزمون زیرمداری اخیر که با ماهواره‌بر «قاصد» انجام شد تمرکز اصلی بر بررسی عملکرد برخی زیرسیستم‌های ماهواره‌ای بوده باشد، این به آن معناست که یک محموله آزمایشی (که الزاماً یک ماهواره کامل نبوده) به ارتفاع بالای جو زمین ارسال شده تا در مدت زمان حضور در فاز بالای پرواز، شرایط واقعی مانند فشار پایین، دمای شدید، ارتعاشات پرتاب و شتاب‌های حرکتی را تجربه کند.
داده‌های به‌دست‌آمده از این آزمون به مهندسان کمک می‌کند تا عملکرد قطعات را تحلیل و ایرادات احتمالی را شناسایی کنند.
بررسی زیرسیستم‌ها در فاز زیرمداری مزایای کلیدی دارد: نخست اینکه هزینه این نوع تست‌ها نسبت به پرتاب کامل مداری بسیار پایین‌تر است.
دوم اینکه اگر خطایی در عملکرد یکی از اجزا رخ دهد، ماهواره‌ای از بین نمی‌رود، بلکه تنها یک محموله آزمایشی کوچک درگیر شده است.
سوم اینکه این تست‌ها می‌توانند چندین زیرسیستم را به صورت هم‌زمان در معرض شرایط واقعی قرار دهند، بدون نیاز به تحمل مخاطرات مأموریت مداری.
در نهایت، این آزمون‌ها به منزله گام‌های میانی توسعه هستند؛ یعنی نه آن‌قدر ابتدایی‌اند که تنها در آزمایشگاه انجام شوند، نه آن‌قدر پیچیده که نیازمند مأموریت کامل مداری باشند.
در واقع ایران با تکیه بر این آزمون‌ها به تدریج در حال تکمیل «چرخه بومی تضمین کیفیت مأموریت‌های فضایی» است.
سابقه تعدادی از تست‌های زیر مداری ایران در سال‌های اخیر
ایران از ابتدای دهه 1380 شمسی، هم‌زمان با آغاز توسعه فناوری‌های فضایی بومی، بارها از پرتاب‌های زیرمداری به عنوان بستری کم‌هزینه و کم‌ریسک برای آزمون سامانه‌های مختلف بهره گرفته است.
نخستین این آزمایش‌ها، با پرتاب راکت‌های «کاوشگر» آغاز شد که هدف آن‌ها بررسی عملکرد سامانه‌های هدایت، سازه، پیشرانش و تحمل حرارتی در شرایط نزدیک به فضا بود.
این سری پرتاب‌ها، از «کاوشگر 1» تا «کاوشگر 8» ادامه یافت و در مراحلی وارد فاز زیست‌فضایی شد که طی آن کپسول‌های زیستی حامل موجودات زنده به ارتفاعات زیرمداری ارسال شدند.
در سال‌های اخیر، با ورود ایران به فاز توسعه ماهواره‌برهای نسل جدید مانند «قاصد»، «ذوالجناح»، «سریر» و «قائم»، پرتاب‌های زیرمداری بار دیگر به عنوان مرحله‌ای حیاتی برای ارزیابی سامانه‌های حیاتی همچون پیشران چندمرحله‌ای، جدایش مراحل و سامانه‌های کنترل، مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
این پرتاب‌ها نقش کلیدی در کاهش ریسک مأموریت‌های اصلی مداری ایفا می‌کنند.
آخرین نمونه از این دست، پرتاب آزمایشی «قاصد» روز دوشنبه بود که گامی دیگر در راستای آمادگی برای پرتاب‌های عملیاتی محسوب می‌شود.
1.
بلوک انتقال مداری «سامان» – مهر 1401
در 12 مهر 1401، نمونه آزمایشی بلوک انتقال مداری سامان که با هدف انتقال ماهواره بین مدارها طراحی شده، به همراه یک کاوشگر زیرمداری آزمایش شد.
این پرتاب، زیرسیستم‌های تجهیز به‌ویژه در شرایط نزدیک فضا را بررسی کرد و داده‌برداری کامل از عملکرد آن انجام شد.
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.
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.
2.
ماهواره‌بر قائم‑100 – آذر تا اسفند 1401
پرتاب زیرمداری ماهواره‌بر قائم 100 نیروی هوافضای سپاه در آذرماه 1401 با موفقیت انجام شد.
آزمایش پروازی این ماهواره‌بر با موتور سوخت جامد مرحله اول رافع با موفقیت انجام شده است و قائم 100 اولین ماهواره‌بر سه مرحله‌‌ای سوخت جامد ساخت کشور است که توسط دانشمندان نیروی هوافضای سپاه ساخته شده است.
ماهواره‌بر سوخت جامد قائم 100، ماهواره‌ای است که با سه مرحله سوخت جامد قادر خواهد بود ماهواره‌های با وزن 80 کیلوگرم را در مدار 500 کیلومتری از سطح زمین قرار دهد.
در این آزمایش موتور مرحله اول ماهواره‌بر قائم 100 که همان موتور سوخت جامد رافع است و در دی‌ماه 1400 آزمایش زمینی خود را با موفقیت پشت سر گذاشته بوده، مورد آزمایش پروازی زیر مداری قرار گرفت.
3.
کپسول زیستی «کاووس» – آذر 1402
"کپسول زیستی ایران" با نام "کاووس" بعد از یک دهه توقف از پایگاه امام خمینی(ره) سمنان برای انجام تست زیرمداری به فضا پرتاب شد.
آخرین پرتاب کپسول زیستی ایران در سال 1392 صورت گرفته بود که پس از آن به‌دلیل مسائل مختلف متوقف شده بود.
با پرتاب موفق این کپسول 500کیلوگرمی که به‌سفارش سازمان فضایی ایران و توسط پژوهشگاه هوافضای وزارت علوم، تحقیقات و فناوری ساخته شده است، توسعه فناوری‌های مختلف طرح اعزام به فضا شامل پرتاب، بازیابی، سامانه‌های کنترل سرعت و سپر ضربه‌گیر، طرح آیرودینامیک کپسول و چتر، سامانه‌های مربوط به کنترل و پایش شرایط زیستی و...
مورد آزمایش قرار گرفت.
4.
ماهواره‌بر قاصد – تیر 1404
صبح دوشنبه سی‌ام تیرماه یک آزمون زیرمداری توسط ماهواره‌بر قاصد با هدف ارزیابی برخی فناوری‌های جدید در حال توسعه صنعت فضایی ایران انجام گرفت؛ نتایج حاصل از این آزمون در جهت ارتقای عملکرد ماهواره‌ها و سامانه‌های فضایی کشور به‌کار گرفته خواهد شد.
این زنجیره تست‌های مستمر نشان می‌دهد که ایران با تدوین یک نقشه راه مهندسی، از آزمون بلوک‌های انتقال مداری و راکت‌های سوخت جامد گرفته تا کپسول‌های زیستی و ماهواره‌برها را با هدف افزایش قابلیت اطمینان پرتاب‌های مداری به‌کار گرفته است.
این رویکرد، نشان‌دهنده گذار از مراحل اولیه به بلوغ فنی و خوداتکایی در صنعت فضایی است.
انتهای پیام/