خیز بلند ایران برای دستیابی به مدار ژئو

برنامه فضایی جمهوری اسلامی ایران و تلاش کشورمان برای دستیابی و بهره‌برداری از فضا موضوعی است که از سال‌های میانی دهه هفتاد و با ساخت ماهواره مصباح با همکاری ایتالیا و همچنین ماهواره سینا با همکاری روسیه آغاز شد. هرچند این دو تجربه به دلایل مختلف برای ایران ناموفق به حساب می‌آید، اما نقطه آغازی برای بومی‌سازی چرخه این دانش و صنعت مهم و راهبردی به شمار می‌آیند چراکه در بهمن‌ماه ۱۳۸۷ جمهوری اسلامی ایران توانست با ماهواره‌بر بومی خود (سفیر امید) ماهواره بومی (امید) را در مدار لئو قرار دهد و به این ترتیب به تمامی ارکان چرخه فناوری فضایی دست پیدا کند.

از سوی دیگر علاوه بر توانمندی طراحی و ساخت ماهواره که طی سال‌های اخیر در مراکز دانشگاهی مرتبط با سازمان فضایی دنبال شده است، متولی پرتاب ماهواره‌ها در کشور نیز سازمان صنایع هوافضای وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح مشخص شده که از جمله اقدامات مهم این سازمان را می‌توان توسعه ماهواره‌بر سیمرغ به منظور قرار دادن ماهواره در مدارهای بالاتر (تا ۵۰۰ کیلومتر) و همچنین توسعه اولین پایگاه پرتاب‌های فضایی ایران با نام پایگاه فضایی امام خمینی(ره) برشمرد.

اما اخیرا از سوی سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع و پس از آن رئیس سازمان فضایی کشور گزاره‌هایی مطرح شده است که حکایت از خیز بلند کشورمان برای دستیابی به مدارهای بالاتر زمین و به طور مشخص مدار زمین ثابت (ژئو) دارد؛ در این گزارش به بررسی این گزاره‌ها خواهیم پرداخت.

مدارهای زمین چیست؟

مدارهای زمین به سه دسته کلی مدار پایینی زمین یا لئو (LEO: Low Earth Orbit)، مدار میانی یا مئو (MEO: Medium Earth Orbit) و مدار زمین آهنگ یا ژئو (Geosynchronous Orbit) تقسیم می‌شوند. البته مداری نیز تحت عنوان مدار بیضوی بالا با نام هئو ( HEO: Highly Elliptical Orbit ) نیز وجود دارد که ارتفاع نقطه اوج آنها بسیار بالا است و ویژگی آنها این است که ماهواره در این مدار مدت زمان طولانی را در آسمان منطقه مورد نظر طی می‌کند.

ماهواره های مدار لئو در فاصله نسبتاً کمی از سطح زمین قرار دارند و بیشترین ارتفاع این نوع ماهواره‌ها از سطح زمین بین۲۰۰ تا ۲۰۰۰ کیلومتر از سطح زمین است و زمان یک دور چرخش ماهواره‌هایی که در این مدار قرار دارند به دور زمین حدود ۹۰ دقیقه است. در این مدار معمولا ماهواره‌های سنجشی، هواشناسی و برخی ماهواره‌های جاسوسی قرار دارند.

مدار میانی یا مئو نیز فاصله میان مدار لئو (۲۰۰۰ کیلومتر) و مدار ژئو(۳۶۰۰۰ کیلومتر) از سطح زمین را پوشش می‌دهد که اغلب ماهواره‌های سامانه‌های موقعیت‌یاب در جهان در این مدار قرار دارند.

اما مهمترین مدار که دستیابی به آن نیازمند دانش و توان فنی کشورهای صاحب چرخه فضایی است، مدار ژئو یا مدار زمین آهنگ یا ژئوسنکرون است. این مدار در فاصله ۳۶ هزار کیلومتری از سطح زمین و زاویه صفر درجه نسبت به خط استوا قرار دارد که اگر جسمی مانند ماهواره در این مدار قرار بگیرد، سرعت چرخش آن به دور زمین با سرعت چرخش زمین برابر خواهد بود، یعنی ماهواره نیز سرعتی معادل سرعت زمین خواهد داشت و هر دور مداری آن معادل ۲۴ ساعت خواهد بود. از جمله مزیت‌های قرار گرفتن ماهواره در این مدار این است که ماهواره همواره در یک نقطه مشخص در آسمان قرار دارد و برای دریافت سیگنال از ماهواره نیازی به ایستگاه‌های گیرنده سیار وجود نخواهد داشت.

در حال حاضر کشورهای روسیه، آمریکا، اروپا، چین، ژاپن، هند، ایران، کره شمالی، کره جنوبی و رژیم اشغالگر قدس توان پرتاب ماهواره به مدار لئو را دارند که از میان این کشورها نیز روسیه، آمریکا، اروپا، چین، ژاپن و هند قادر به پرتاب ماهواره به مدارهای مئو ژئو هستند.

ماهواره‌برهایی که در کشورمان وجود دارد یعنی «سفیر» و «سیمرغ» برای قرار دادن ماهواره‌ها در مدار لئو طراحی و ساخته شده است که با وجود بازنشسته شدن ماهواره‌بر سفیر، در حال حاضر ماهواره بر سیمرغ عملیاتی است.

مقایسه ابعاد ماهواره‌برهای ایرانی با نمونه‌های متداول جهان

سیمرغ ماهواره‌بری دو مرحله‌ای است که می‌تواند تا ۲۵۰ کیلوگرم ماهواره را در مدار ۵۰۰ کیلومتری زمین قرار دهد. سیمرغ در مرحله اول خود تا ارتفاع بیش از ۸۰ کیلومتری از سطح زمین پرواز می‌کند و سرعت آن به بیش از ۲۳۰۰ متر بر ثانیه می‌رسد و در مرحله دوم نیز با روشن شدن موتورها در شرایط خلاء و جدایش پوشش ماهواره(فیرینگ) تا ارتفاع حداثر ۵۳۰ کیلومتری سطح زمین با سرعت ۷۴۰۰ متر بر ثانیه پرواز می‌کند که در این ارتفاع ماهواره جدا می‌شود و در مدار قرار خواهد گرفت.

ماهواره‌بر سیمرغ

با این حال شاید دستیابی به توان قرار دادن ماهواره در مدار ژئو برای کشورمان که در حال برداشتن قدم‌های اولیه در عرصه فضایی است، دور از انتظار و دسترس به نظر برسد، اما اخیرا و در آستانه پرتاب ماهواره ظفر، احمد حسینی سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع با نام بردن از ۲ نسل جدید از ماهواره‌برهای ایرانی تحت عنوان «سریر» و «سروش» که در آینده به کار گرفته خواهند شد، گفته است: توانمندی علمی رسیدن به مدار ژئو (مدار ثابت زمین) وجود دارد؛ برای رسیدن به این مهم باید روی پایگاه پرتاب و ماهواره‌بر کار تحقیقاتی و تغییراتی ایجاد شود؛ ماهواره‌بر سروش می‌تواند به مدار ژئو برود.

البته سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع اشاره‌ای به مشخصات ماهواره‌بر سروش نداشت و تنها به ذکر این نکته که قطر آن ۴ متر خواهد بود بسنده کرده است؛ اما به نظر می‌رسد ابعاد این ماهواره بر که قرار است ماهواره‌های ایرانی را به مدار ژئو برساند بسیار بزرگتر از ماهواره‌برهای سفیر و سیمرغ باشد که در تصویر زیر مقایسه‌ای میان ابعاد احتمالی ماهواره‌بر سروش و دیگر ماهواره‌برهای ایرانی صورت گرفته است.

مقایسه ابعاد چهار ماهواره بر سفیر، سیمرغ، سریر و سروش

** آینده فضایی ایران در چابهار رقم می‌خورد؟

اما در روزهای گذشته مرتضی براری رئیس سازمان فضایی کشور نیز در توییتر خود خبر از تکمیل مطالعات و طراحی‌های کلان پایگاه پرتاب‌های فضایی چابهار داده است. اما چرایی انتخاب چابهار بعنوان مکان ساخت دومین پایگاه فضایی ایران را باید در ویژگی‌های این منطقه و هدف‌گذاری فضایی ایران برای دستیابی به مدار ژئو جستجو کرد.

همانگونه که گفته شد، مدار ژئو در فاصله ۳۶ هزار کیلومتری از سطح زمین و در زاویه صفر درجه نسبت به استوا قرار دارد؛ به عبارت دیگر مدار ژئو در فاصله ۳۶ هزار کیلومتری بر فراز استوا است. به همین دلیل برای پرتاب ماهواره و قرار دادن آن در مدار ژئو، هرچقدر پایگاه پرتاب به خط استوا نزدیک‌تر باشد، محموله‌های فضایی را ساده‌تر می‌توان در مدار قرار داد.

ویژگی‌های منحصر به فرد چابهار از جمله قرار گرفتن در جنوبی‌ترین نقطه کشور و نزدیک‌ترین نقطه ایران به خط استوا و مجاورت با اقیانوس هند که می‌تواند کریدور پرتاب‌های فضایی امنی را برای کشورمان به وجود آورد؛ از جمله دلایلی است که این منطقه را به نقطه‌ای ایده‌آل برای پرتاب‌های فضایی کشور در آینده تبدیل کرده است.

توجه به ایده پایگاه فضایی چابهار و موضوع دستیابی کشورمان به مدارهای بالاتر خصوصا مدار ژئو قطعا از جمله موضوعاتی است که باید در سطوح عالی کشور مورد توجه و حمایت قرار گیرد؛ جبران عقب ماندگی‌های کشور در حوزه فضایی در مرحله اول و بهره‌برداری تجاری از جمله پرتاب ماهواره دیگر کشورها می‌تواند اتفاقات خوبی در آینده باشد که با توجه بیشتر مسئولین در طرح‌ریزی‌ها و بودجه‌ریزی‌ها می‌تواند در درازمدت ارزآوری قابل توجهی را هم برای کشور به همراه داشته باشد.