*** موشک شهاب-۳***
همه چیز درباره سیستمهای موشکی*** موشک شهاب-۳***
همه چیز درباره سیستمهای موشکی
10 دستاورد جدید که ماهواره و موشک فجر برای صنعت فضایی ایران ارمغان آوردند+عکس
اصلی
ترین تفاوت ها و بهبودهای فجر نسبت به امید، بهره مندی از سلول های
خورشیدی برای شارژ باتری و تولید توان، قرار گیری در مدارهای بالاتر، طول
عمر بسیار بیشتر، همراه داشتن محموله تصویربرداری و توانایی افزایش ارتفاع
نسبت به زمین از طریق انتقال مداری است.
بالاخره طلسم پرتاب ماهواره های جدید ایران شکست و ماهواره "فجر" در
آغازین روزهای دهه فجر به فضا رفت تا بار دیگر، قدرت فضایی کشورمان و
دستیابی ایران به چرخه کامل صنعت فضایی اثبات و اعلام شود.
ماهواره فجر پس ماهواره های امید، رصد و نوید چهارمین ماهواره ایرانی در مدار زمین محسوب می شود که توسط متخصصان سازمان صنایع هوافضای وزارت دفاع و شرکت صنایع الکترونیک ایران ساخته شده است و مرکز هدایت و کنترل عملیات فضایی کشور به کمک شبکه ایستگاه های زمینی بومی عهده دار پشتیبانی و نظارت بر عملیات بهره برداری ماهواره فجر است.
بنا بر اعلام صورت گرفته، فجر که امروز در مدار زمین قرار گرفت ماهواره ای 52 کیلویی با شکل هندسی 6 ضلعی با ارتفاع 49 سانتیمتر و عرض 35 سانتیمتر است.
طی
سالهای گذشته و در راستای استفاده صلح آمیز از فضا و بهره مندی متخصصان
کشور در زمینه های گوناگون از اطلاعات ماهواره ای، برنامه فضایی کشور ساخت و
پرتاب و عملیاتی کردن ماهواره های مختلفی را در دستور کار خود داده است.
بدیهی است ضمن کسب تجارب علمی و فناوری های لازم باید آزمایشات واقعی نیز
برای کسب اطمینان از عملکرد سامانه هایی که در کاربری ماهواره های بزرگ و
سنگین به کار می روند به انجام برسد که اینکار با بهره گیری از ماهواره های
کوچک و در مدارهای پایین اجرا می شود.
ماهواره سینا اولین ماهواره ای بود که جمهوری اسلامی ایران توسط روسیه به فضا پرتاب کرد. سینا به صورت مشترک توسط دانشمندان ایرانی و متخصصان روس ساخته شده و تجربه ای مشترک بین دو کشور برای ارتقاء توان متخصصان داخلی و آشنایی با دستاوردهای کشورهای پیشرو در عرصه فضا بود. پرتاب ماهواره سینا باعث شد جمهوری اسلامی ایران در ردیف 44 کشور صاحب ماهواره در فضا قرار گیرد.
بخشی از برنامه فضایی ایران با توجه به تخصص های موجود در شرکت صنایع الکترونیک ایران(صاایران) بر دوش این مجموعه قرار گرفته که در وهله اول مطالعه، طراحی و ساخت اولین ماهواره بومی کشور به نام امید، بعد از آن ماهواره فجر، در مرحله بعدی چهار ماهواره طلوع و در گام مهم بعدی ماهواره پارس سپهر به عنوان یک ماهواره با ارتفاع بالاتر و سنگین تر از نمونه های قبلی است.
در برنامه فضایی کشور با رویکردی واقع بینانه و با اتکا به توان داخلی کشور، لازم بود تا از سایر بخش های علمی کشور نیز کمک گرفته شود که مهمترین آنها یعنی دانشگاه ها نیز وظیفه مطالعه و ایجاد فناوری های مختلف فضایی و طراحی و ساخت ماهواره های دانشجویی را بر عهده گرفتند که در هر یک از آنها چند فناوری و دستاورد تخصصی مورد بهره برداری و آزمایش قرار می گیرد.
از این دست ماهواره ها می توان به خانواده ماهواره های رصد از دانشگاه مالک اشتر، نوید و ظفر از دانشگاه علم و صنعت اشاره کرد. از بین این ماهواره ها رصد-1 در سال های قبل پرتاب شده و با موفقیت خوبی مأموریت خود را به پایان رسانده و برخی ماهواره های دیگر نیز آماده پرتاب هستند که طبق اعلام پس از ماهواره فجر، این ماهواره ها مانند شریف ست در نوبت پرتاب قرار دارند.
با توجه به اعلام اینکه پرتاب ماهواره فجر رسما اعلام شده است در این گزارش به معرفی این ماهواره و برخی دستاورهای حاصل از آن می پردازیم و مقایسه ای بین آن و ماهواره های امید و رصد-1 که تاکنون پرتاب شده اند خواهیم داشت.
این ماهواره ها اگر چه ممکن است دقت های بالا نداشته باشند اما تک‌تک آنها حلقه‌هایی از یک زنجیره بلوغ و اکتساب فناوری هستند که به صورت یکپارچه و سامانه ایی و در یک نقشه راه محصولی و اکتساب فناوری مشخص مدیریت می‌شود.
امیدی که به فجر منجر شد
ماهواره فجر ماهواره ای با طراحی کاملاً حرفه ای و برآمده از ماهواره امید است. ماهواره امید نزدیک به 90 روز(سه ماه) در فضا بود و حدود 1200 مرتبه در مدار زمین چرخش نمود. ماهواره ملی امید به عنوان اولین ماهواره بومی و با توجه به مأموریت تعریف شده برای آن بخشی از فناوری های کلیدی یک ماهواره عملیاتی را در بر داشت.
این فناوری ها که برای اولین بار در کشور به صورت بومی به کار گرفته شده بود شامل مواردی چون تولید تجهیزات الکترونیک ماهواره، تولید فرستنده و گیرنده فضایی، فناوری شبیه سازی پرواز ماهواره، مهندسی سامانه فضایی بصورت کاملاً بومی، اثبات وجود ماهواره در مدار، تعیین دوره تناوب و زمان طلوع ماهواره با دقت بالا، ارتباط از راه دور(تله متری)، فرمان از دور(تله کامند)ماهواره بودند.
ماهواره ملی امید یک ماهواره علمی تحقیقاتی و پژوهشی و مخابراتی بود که مأموریت آن بصورت تعیین مشخصات مداری ماهواره پس از جدایی از ماهواره بر، برقراری ارتباط دو سویه ماهواره و ایستگاه زمینی به منظور ذخیره و ارسال داده های تله متری و تله کامند، ارسال فرمان از ایستگاه زمینی به ماهواره و برخی موارد دیگر تعریف شده بود.
با کسب تجارب بسیار ارزشمند از ماهواره امید و شکستن مرزهای بسیار در آن، در گام بعدی ماهواره ای با ویژگی های جدید در کنار ارتقاء قابلیت های ماهواره امید مد نظر بود. حاصل این روند، ماهواره فجر است که همه ویژگی های یک ماهواره حرفه ای را دارد.
اصلی ترین تفاوت ها و بهبودهای فجر نسبت به امید، بهره مندی از سلول های خورشیدی برای شارژ باتری و تولید توان، قرار گیری در مدارهای بالاتر، طول عمر بسیار بیشتر، همراه داشتن محموله تصویربرداری و توانایی افزایش ارتفاع نسبت به زمین از طریق انتقال مداری است.
روی بدنه ماهواره فجر سلول های خورشیدی به کار رفته است که با تأمین توان از نور خورشید و شارژ باتری های نقش مؤثری در افزایش عمر کاری آن به یکسال و نیم داشته است. این ماهواره دارای سامانه جی پی اس است، این سامانه موقعیت ماهواره را هر لحظه در فضا مشخص می کند و این موقعیت یابی می تواند کاربردهای مختلف علمی و عملیاتی داشته باشد. این ماهواره همچنین قابلیت مانورمداری و تصویربرداری را نیز دارد.
به گزارش مشرق، این ماهواره در مدت یک سال به دست محققان کشور و با همکاری بخشهای مختلف صنعت هوافضای کشور طراحی و ساخته شده و سپس وارد مراحل آزمایشات عملیاتی شد.
مأموریت در نظر گرفته شده برای ماهواره فجر انتقال مداری، عکسبرداری برای نقشه برداری و هواشناسی و برخی محموله های تحقیقاتی است. با استفاده از ماهواره فجر آزمایش و صحت سنجی فناوری های بکار رفته در ماهواره های بعدی ممکن شده و بهبود زیرسامانه های پردازش و افزایش ارتفاع و عمر مداری از جمله وظایف ماهواره فجر خواهد بود.
فناوری های جدید این ماهواره شامل فناوری انتقال مداری به کمک رانشگر گاز سرد، فناوری تعیین کنترل وضعیت ماهواره از طریق پایداری چرخان فعال، فناوری تصویربرداری فضایی و فناوری تعیین و توزیع توان الکتریکی است.
از جمله دستاوردهای ماهواره فجر می توان به دستیابی به فرآیند کاملی از کلیه زیرسامانه های مورد نیاز در فناوری فضایی، کاهش هزینه های پرتاب با دستیابی به فرایند انتقال مداری در ماهوراه، ساخت اولین ماهواره بومی دارای توانمندی انتقال مداری اشاره کرد.
با توجه به محدودیت موشک های 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 ناچاراً 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 طور کلی سامانه‌های پیشرانش فضایی به دو دسته کلی سامانه‌های پیشرانش الکتریکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند. در سامانه‌های پیشرانش شیمیایی انرژی لازم برای تولید نیروی رانش(تراست) در رانشگر ذخیره شده که این نیرو بر اثر فعل و انفعالات شیمیایی آزاد شده و سپس رانشگر به وسیله عبور دادن آن به شکل گاز با سرعت بسیار بالا از درون خروجی(نازل) شتاب می‌گیرد.
سامانه های رایج پیشرانش شیمیایی شامل سامانه‌ها گاز سرد و سامانه گاز داغ هستند که پروژه طراحی و ساخت سامانه پیشرانه گاز سرد ماهواره که در پژوهشگاه هوافضا به انجام رسیده در ماهواره فجر به کار گرفته شده و این سامانه به جابه‌جایی ماهواره در مدار زمین کمک می‌کند.
سامانه گاز سرد با رانشگرهایی مانند گاز ورودی فشرده شده مثلاً گاز نیتروژن یا گازهای هیدروکربنی فشار بالا مانند پروپان کار می‌کند. این گاز فشرده شده در داخل مخزنی در ماهواره ذخیره می شود.
پس از قرار گیری ماهواره 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.
علاوه بر زیرسامانه پیشران گاز سرد، ماهواره فجر از رانشگر پالس پلاسمایی که یک رانشگر الکتریکی با ضربه ویژه بسیار بالا است به عنوان محموله فرعی بهره گیری کرده که این رانشگر جدید باعث دوران ماهواره حول مرکز جرم خواهد شد.
از این حرکت دورانی که در ماهواره فجر 6 دور در دقیقه برای پایدارسازی ماهواره استفاده می شود. این روش متعادل نمودن ماهواره دارای مزایایی از جمله سادگی پایدار سازی، مقاومت در برابر نیروهای مزاحم و اغتشاشات ورودی به سامانه با بهره برداری از اثر ژیروسکوپی دوران و سادگی باقی نگه داشتن جهتگیری ماهواره است. بنابراین ماهواره فجر در هر 10 ثانیه یکبار به دور خود و در هر ثانیه 36 درجه می چرخد.
همچنین از روش تثبیت نسبت به سه محور نیز در ماهواره فجر استفاده می شود.
دوربین ماهواره فجر
به گزارش مشرق، یکی دیگر از ویژگی‌های مهم این ماهواره جدید ایرانی، دوربین بسیار پیشرفته آن است که تصاویر دریافت شونده قابل استفاده در مراکز مختلف خواهد بود. تصویربرداری جهت مصارف گوناگونی همچون بررسی وضعیت های هواشناسی از جمله کاربردهای تصاویر این دوربین است.
طراحی، ساخت، مونتاژ و برنامه نویسی بخش الکترونیک، ساخت قطعات مکانیکی طبق استانداردهای فضایی، پوشش دهی قطعات مکانیک بخش اپتیکی با استفاده از پوشش های فضایی، ساخت و پوشش(کوتینگ) لنزها با شیشه های ضد تشعشع، مونتاژ بخش اپتیک، مونتاژ و راه اندازی کل دوربین، گرفتن تصویر با استفاده از این دوربین و اجرای آزمایش های اپتیکی بر روی بخش های مختلف از عمده فعالیت های انجام شده برای ساخت دوربین این ماهواره جدید ایرانی است.
قبلا اعلام شده بود که این دوربین دارای قابلیت تفکیک هزار تا 500 متر را دارد. البته به گفته مدیرعامل وقت شرکت صاایران، دوربینی با تفکیک 20 متر نیز قابل دستیابی است که برای ماهواره طلوع در نظر گرفته شده است. از تصاویر تهیه شده توسط دوربین نصب شده بر روی ماهواره فجر می‌توان در فعالیت‌های هواشناسی و نقشه‌برداری استفاده کرد. اما با توجه به تأخیر زمانی بین رونمایی از ماهواره در سالهای گذشته و پرتاب آن، اعلام شد که دوربین جدیدی روی آن نصب شده که تفکیکش بهتر از 50 متر هست.
از دیگر قابلیت های ماهواره فجر بکارگیری روش ترکیبی برای موقعیت یابی آن است که شامل دو روش استفاده از ایستگاه های زمینی و سامانه موقعیت یابی جهانی(GPS) در داخل ماهواره است.
پژوهشگران شرکت صنایع الکترونیک ایران موفق به طراحی، ساخت و آزمایش گیرنده GPS فضایی برای موقعیت‌یابی در مدارهای لئو (LEO) شده اند که در این ماهواره از این نوع سامانه ها استفاده شده است. بدین ترتیب این ماهواره علاوه بر آزمایش سامانه‌های مختلف، کار حرفه‌ای مانند موقعیت‌یابی در فضا را نیز انجام می‌دهد.
ماهواره فجر از شکل هندسی شش ضلعی با ارتفاع 49 سانتیمتر و عرض 35 سانتیمتر برخودار بوده و بین 50 تا 60 کیلوگرم جرم دارد. فجر نسبت به امید دو برابر و نسبت به رصد-1 سه تا چهار برابر سنگین تر است. هر چند ماهواره 15.3 کیلوگرمی رصد-1 اولین ماهواره کشور مجهز به سلول های خورشیدی و همچنین محموله تصویربرداری با تفکیک 150 متر بوده است اما با توجه به عمر کوتاه کمتر از دوماهه رصد-1 و اهداف آزمایشی و تحقیقاتی از پرتاب آن باید ماهواره فجر با کمینه عمر یک تا یک ونیم سال را به عنوان نخستین ماهواره سنجشی کاربردی کشور به حساب آورد.
ماهواره های امید و رصد-1 با نوع پایه ماهواره بر سفیر پرتاب شده و در مدار بیضوی با اوج 350 و حضیض 250 کیلومتر قرار گرفتند در حالیکه فجر با نوع بهسازی شده سفیر با نام سفیر-1بی یا همان سفیر فجر که قابلیت حمل حدود 50 کیلوگرم محموله را به همان مدار دارد راهی خواهد شد. همچنین با افزایش ارتفاع از طریق مانور مداری فجر در نهایت در مدار 400 کیلومتری دایروی (فاصله تقریباً ثابت نسبت به زمین) قرار خواهد گرفت.
بنابراین
فجر نسبت به رصد-1 ماهواره ای کاملاً حرفه ای و عملیاتی خواهد بود. البته
هر دوی این ماهواره ها توانایی تولید توان در مدار را با بهره گیری از سلول
های خورشیدی دارند.
همچنین در ماهواره فجر از عایق های حرارتی چند لایه و پوشش های خاص چند لایه استفاده شده است. مسئله انتقال حرارت و ترمودینامیک داخلی در ماهواره ها با توجه به اختلاف شدید دما بین وجوه مختلفی که رو و پشت به نور خورشید قرار دارند بسیار پیچیده بوده، بعلاوه حرکت خود ماهواره نیز عامل دیگری در ازدیاد این پیچیدگی به شمار می رود که برای استقرار موفق و طولانی مدت ماهواره در مدار ضمن تجهیز آن به حسگرهای پیشرفته و کارآمد کار علمی سنگینی نیز برای تعیین شرایط حرارتی ماهواره توسط متخصصان جوان و نخبه کشور به انجام رسیده است.
ماهواره فجر پس از آنکه تمامی آزمایشات پیش از پرتاب از جمله انطباق با ماهواره بر را به انجام رسانید، در اولین نوبت پرتاب قرار گرفت و با موفقیت به آسمان رفت.
هر چند ماهواره فجر در رده ماهواره های سبک و کوچک طبقه بندی می شود اما نگاهی به رویکرد کشورهای پیشرو در این زمینه نشان می دهد که علاقه به ماهواره های بزرگ و سنگین با توجه به پیشرفت در ساخت زیرسامانه های کوچک و سبک کمتر شده و از تعداد زیادی ماهواره کوچک به صورت منظومه ای اما در ارتفاعات چند صد کیلومتری برای کاربردهای متعددی بهره گیری می کنند.
در ایران نیز با توجه به مشکلات توسعه ماهواره برهایی با قابلیت حمل محموله های بسیار سنگین به ارتفاعات بالا از هم اکنون استفاده از منظومه ای از ماهواره های سبک در ارتفاع بالا در دستور کار قرار گرفته که ماهواره های طلوع در همین راستا طراحی شده اند. ماهواره فجر نیز با توجه به اینکه نسل قبل از طلوع محسوب می شود آغازی بر استقرار چشم سوم ایران در ارتفاعات بالا خواهند بود.
ماهواره بر سفیر فجر
به گزارش مشرق، ماهواره برها کار انتقال ماهواره را از سطح زمین به مدار مورد نظر و استقرار آن با دقت بالا و در زاویه مطلوب به انجام می رسانند. با توسعه فناوری های موشکی در کشور و با بهره گیری از تجارب حاصله موشک حامل دو مرحله ای سفیر یک طراحی و آزمایش شد و پس از اصلاحات لازم موشک سفیر امید به عنوان نوع پایه ماهواره برهای کشور وارد خدمت شده و ماهواره 27 کیلوگرمی امید را با سرعت بیش از 8100 متر بر ثانیه در مدار قرار داد.
با توجه به لزوم برداشتن گام های بزرگ برای توسعه برنامه فضایی کشور نیاز به انتقال ماهواره های سنگین تر به ارتفاعات بالاتر وجود دارد که عاقلانه ترین کار بهسازی همین ماهواره بر موجود برای رسیدن به توانایی لازم است.
گفتنی است کشورهای پیشروی فضایی نیز ماهواره برهای جدید خود را بر اساس بهسازی نمونه های در دسترس خود می سازند که این روش از نظر کاهش هزینه، کاهش زمان طراحی و آزمایش و همچنین اطمینان عملیاتی و کاهش ریسک بسیار مطلوب است.
در این راستا انواع بهسازی شده سفیر با نام های سفیر-1آ و سفیر-1بی توسعه یافتند که ماهواره بر سفیر-1آ که به آن سفیر رصد نیز گفته می شد نانوماهواره 15.3 کیلوگرمی رصد-1 را به ارتفاع کمی بیشتر از امید برد و بار دیگر کارایی و قابلیت اطمینان بالای خود را نشان داد. بنابراین با پرتاب ماهواره رصد و قرار گرفتن در مدار مورد نظر، این رده از ماهواره‌برهای کشور که توسط سازمان صنایع هوافضا ساخته شده است، تثبیت و آزمایش تکرار پذیری نیز شد.
بر اساس آنچه قبلا اعلام شده، دو مرحله ای بودن ماهواره برهای خانواده سفیر نیز از ویژگی های برتر آنها به شمار می رود که برای کشوری با سابقه کم در عرصه فضایی بسیار قابل توجه است. هر دو مرحله این پیشران ها از نوع سوخت مایع بوده و از فناوری کنترل بردار رانش(TVC) برخوردار هستند.
طول مرحله اول موشک سفیر حدوداً 4.5 برابر طول مرحله دوم آن(بدون احتساب بخش در بر دارنده ماهواره) است. موتور مرحله اول بسیار پرقدرت بوده و کار جدا کردن ماهواره بر از سطح زمین را به انجام می رساند و موتور مرحله دوم هر چند رانش کمتری دارد اما با مدت زمان کارکرد بیشتر خود نسبت به مرحله اول، نقش مهمی در فرایند قراردادن ماهواره در مدار دارد. تیغه های نصب شده در انتهای بدنه از نوع ثابت بوده و تنها نقش پایداری کننده موشک را با کمک نیروهای آیرودینامیکی بر عهده دارند.
میزان رانش پیشران مرحله اول در نوع پایه سفیر تقریباً 9.5 برابر رانش تولیدی موتور مرحله دوم و زمان کارکرد این مرحله تقریباً 2.1 برابر مرحله اول است. با اتمام کار پیشران مرحله اول، این موتور به همراه تمامی بخشهای مرتبط در سازه و بدنه و در واقع بخش بزرگی از موشک جدا شده و با سبکتر شدن موشک، کار اوجگیری به سمت مورد نظر ادامه می یابد.
سامانه کنترلی مرحله اول از نوع نازل ثابت با تیغه های متحرک بوده و در مرحله دوم خود نازل (خروجی گازهای موتور) تغییر زاویه می دهد. این سامانه برای هرچه دقیق تر قرار دادن ماهواره در مدار از دقت بسیار بالا و در نتیجه از فناوری پیشرفته با پشتوانه علمی و تخصصی بسیار بالا در زمینه علم دینامیک و کنترل برخوردار است.
با بهسازی موتور ماهواره بر سفیر امید، که در ردیف بهترین موتور های مراحل بالای ماهواره برها قرار دارد، نسبت به موتورهای مرحله دوم ماهواره بر سفیر امید شاخص انرژیکی بالاتری حاصل شده است. از ویژگی های شاخص این موتور ایجاد قابلیت کنترل پذیری بالا در مرحله ماهواره بر است .
در بهینه سازی این موتور ضمن حفظ نقاط قوت موتور مرحله دوم سفیر امید تلاش شده تا با کاهش سوخت مصرفی موتور، جرم محموله ماهواره بر افزایش داده شود. قابلیت حرکت محفظه احتراق در حین کار موتور، دور بالای پمپ ها از قابلیت های برجسته ای است که در موتور مرحله دو سفیر امید و نسل بهینه شده ی آن وجود دارد.
در واقع با افزایش رانش موتور از 32 به 37 تن(افزایش حدود 50 درصدی در وزن و 25 درصدی در ارتفاع) قابلیت حمل ماهواره تا وزن 50 کیلوگرم به مدار بیضوی 250-400 کیلومتری برای این ماهواره بر 22 متری که 1.25 متر نیز قطر دارد بوجود آمده است.
برای توضیح بیشتر پیرامون دشواری های طراحی و ساخت یک موتور کاملاً جدید باید گفت ضمن نیاز به اجرای تمام مراحل مطالعه و طراحی، تمامی انواع آزمایشات نیز باید بر روی پیشران جدید اجرا شود تا از مطلوب بودن نتیجه اطمینان حاصل شود. مثلاً با توجه به اینکه گازهای پرسرعت خروجی از موتور راکتی تراکم پذیر(Compressible) هستند قابلیت ارتعاش دارند.
در صورت ورود گاز به مدهای ارتعاشی نامطلوب به طبع آن نازل(خروجی موشک)، لوله های حاوی سوخت، شیرها و اتصالات و سازه موشک نیز دچار ارتعاش شده و در صورت بروز پدید تشدید (Resonance) موشک ماهواره بر از بین خواهد رفت. بنابراین تمامی محاسبات پیچیده دینامیک سیالات، حرارت، سازه برای خاص ترین حالات نیز باید اجرا شده که به نوبه خود بسیار زمانبر بوده و پس از ساخت نمونه اولیه آزمایش صورت گیرد.
با توجه به نیاز به اجرای آزمایشات جزئی و کامل که برخی از انواع آنها هزینه ای بالغ بر یک میلیون دلار دارند، کشورهای مختلف به خصوص کشورهای در حال توسعه پس از رسیدن به یک پیشران مناسب با بهسازی و توسعه و روشهایی چون کلاستر کردن (استفاده چند عدد از پیشران موجود در کنار هم) توان ماهواره برهای خود را ارتقاء می دهند که چنین رویکردی در برنامه فضایی کشورمان نیز در دستور کار است.
برنامه فضایی کشورمان تا کنون از روند مناسبی برخوردار بوده و مراحل آن سریعتر از بسیاری از کشورهای فضایی جهان به پیش می رود. امید است با توسعه روز افزون فناوری های ماهواره ها در کشور که به ساخته شدن سریعتر تعداد کافی از نمونه های مورد نیاز از آنها منجر می شود، ماهواره برهای بهتر و توانمندتری نیز در دسترس قرار گرفته (مثلاً ماهواره برهایی با قابلیت قرار دادن چند ماهواره در فضا در هر بار پرتاب) و در مجموع برنامه فضایی کشورمان با اراده سیاسی و توجه اعتباری بیشتر، از سرعت مطلوب تری و نتایج عملیاتی برخوردار شود.
ماهواره فجر پس ماهواره های امید، رصد و نوید چهارمین ماهواره ایرانی در مدار زمین محسوب می شود که توسط متخصصان سازمان صنایع هوافضای وزارت دفاع و شرکت صنایع الکترونیک ایران ساخته شده است و مرکز هدایت و کنترل عملیات فضایی کشور به کمک شبکه ایستگاه های زمینی بومی عهده دار پشتیبانی و نظارت بر عملیات بهره برداری ماهواره فجر است.
بنا بر اعلام صورت گرفته، فجر که امروز در مدار زمین قرار گرفت ماهواره ای 52 کیلویی با شکل هندسی 6 ضلعی با ارتفاع 49 سانتیمتر و عرض 35 سانتیمتر است.
ماهواره سینا اولین ماهواره ای بود که جمهوری اسلامی ایران توسط روسیه به فضا پرتاب کرد. سینا به صورت مشترک توسط دانشمندان ایرانی و متخصصان روس ساخته شده و تجربه ای مشترک بین دو کشور برای ارتقاء توان متخصصان داخلی و آشنایی با دستاوردهای کشورهای پیشرو در عرصه فضا بود. پرتاب ماهواره سینا باعث شد جمهوری اسلامی ایران در ردیف 44 کشور صاحب ماهواره در فضا قرار گیرد.
بخشی از برنامه فضایی ایران با توجه به تخصص های موجود در شرکت صنایع الکترونیک ایران(صاایران) بر دوش این مجموعه قرار گرفته که در وهله اول مطالعه، طراحی و ساخت اولین ماهواره بومی کشور به نام امید، بعد از آن ماهواره فجر، در مرحله بعدی چهار ماهواره طلوع و در گام مهم بعدی ماهواره پارس سپهر به عنوان یک ماهواره با ارتفاع بالاتر و سنگین تر از نمونه های قبلی است.
در برنامه فضایی کشور با رویکردی واقع بینانه و با اتکا به توان داخلی کشور، لازم بود تا از سایر بخش های علمی کشور نیز کمک گرفته شود که مهمترین آنها یعنی دانشگاه ها نیز وظیفه مطالعه و ایجاد فناوری های مختلف فضایی و طراحی و ساخت ماهواره های دانشجویی را بر عهده گرفتند که در هر یک از آنها چند فناوری و دستاورد تخصصی مورد بهره برداری و آزمایش قرار می گیرد.
از این دست ماهواره ها می توان به خانواده ماهواره های رصد از دانشگاه مالک اشتر، نوید و ظفر از دانشگاه علم و صنعت اشاره کرد. از بین این ماهواره ها رصد-1 در سال های قبل پرتاب شده و با موفقیت خوبی مأموریت خود را به پایان رسانده و برخی ماهواره های دیگر نیز آماده پرتاب هستند که طبق اعلام پس از ماهواره فجر، این ماهواره ها مانند شریف ست در نوبت پرتاب قرار دارند.
با توجه به اعلام اینکه پرتاب ماهواره فجر رسما اعلام شده است در این گزارش به معرفی این ماهواره و برخی دستاورهای حاصل از آن می پردازیم و مقایسه ای بین آن و ماهواره های امید و رصد-1 که تاکنون پرتاب شده اند خواهیم داشت.
این ماهواره ها اگر چه ممکن است دقت های بالا نداشته باشند اما تک‌تک آنها حلقه‌هایی از یک زنجیره بلوغ و اکتساب فناوری هستند که به صورت یکپارچه و سامانه ایی و در یک نقشه راه محصولی و اکتساب فناوری مشخص مدیریت می‌شود.
امیدی که به فجر منجر شد
ماهواره فجر ماهواره ای با طراحی کاملاً حرفه ای و برآمده از ماهواره امید است. ماهواره امید نزدیک به 90 روز(سه ماه) در فضا بود و حدود 1200 مرتبه در مدار زمین چرخش نمود. ماهواره ملی امید به عنوان اولین ماهواره بومی و با توجه به مأموریت تعریف شده برای آن بخشی از فناوری های کلیدی یک ماهواره عملیاتی را در بر داشت.
این فناوری ها که برای اولین بار در کشور به صورت بومی به کار گرفته شده بود شامل مواردی چون تولید تجهیزات الکترونیک ماهواره، تولید فرستنده و گیرنده فضایی، فناوری شبیه سازی پرواز ماهواره، مهندسی سامانه فضایی بصورت کاملاً بومی، اثبات وجود ماهواره در مدار، تعیین دوره تناوب و زمان طلوع ماهواره با دقت بالا، ارتباط از راه دور(تله متری)، فرمان از دور(تله کامند)ماهواره بودند.
ماهواره ملی امید یک ماهواره علمی تحقیقاتی و پژوهشی و مخابراتی بود که مأموریت آن بصورت تعیین مشخصات مداری ماهواره پس از جدایی از ماهواره بر، برقراری ارتباط دو سویه ماهواره و ایستگاه زمینی به منظور ذخیره و ارسال داده های تله متری و تله کامند، ارسال فرمان از ایستگاه زمینی به ماهواره و برخی موارد دیگر تعریف شده بود.
ماهواره فجر
با کسب تجارب بسیار ارزشمند از ماهواره امید و شکستن مرزهای بسیار در آن، در گام بعدی ماهواره ای با ویژگی های جدید در کنار ارتقاء قابلیت های ماهواره امید مد نظر بود. حاصل این روند، ماهواره فجر است که همه ویژگی های یک ماهواره حرفه ای را دارد.
اصلی ترین تفاوت ها و بهبودهای فجر نسبت به امید، بهره مندی از سلول های خورشیدی برای شارژ باتری و تولید توان، قرار گیری در مدارهای بالاتر، طول عمر بسیار بیشتر، همراه داشتن محموله تصویربرداری و توانایی افزایش ارتفاع نسبت به زمین از طریق انتقال مداری است.
روی بدنه ماهواره فجر سلول های خورشیدی به کار رفته است که با تأمین توان از نور خورشید و شارژ باتری های نقش مؤثری در افزایش عمر کاری آن به یکسال و نیم داشته است. این ماهواره دارای سامانه جی پی اس است، این سامانه موقعیت ماهواره را هر لحظه در فضا مشخص می کند و این موقعیت یابی می تواند کاربردهای مختلف علمی و عملیاتی داشته باشد. این ماهواره همچنین قابلیت مانورمداری و تصویربرداری را نیز دارد.
ویژگی ها و دستاوردهای ماهواره فجر
به گزارش مشرق، این ماهواره در مدت یک سال به دست محققان کشور و با همکاری بخشهای مختلف صنعت هوافضای کشور طراحی و ساخته شده و سپس وارد مراحل آزمایشات عملیاتی شد.
مأموریت در نظر گرفته شده برای ماهواره فجر انتقال مداری، عکسبرداری برای نقشه برداری و هواشناسی و برخی محموله های تحقیقاتی است. با استفاده از ماهواره فجر آزمایش و صحت سنجی فناوری های بکار رفته در ماهواره های بعدی ممکن شده و بهبود زیرسامانه های پردازش و افزایش ارتفاع و عمر مداری از جمله وظایف ماهواره فجر خواهد بود.
فناوری های جدید این ماهواره شامل فناوری انتقال مداری به کمک رانشگر گاز سرد، فناوری تعیین کنترل وضعیت ماهواره از طریق پایداری چرخان فعال، فناوری تصویربرداری فضایی و فناوری تعیین و توزیع توان الکتریکی است.
از جمله دستاوردهای ماهواره فجر می توان به دستیابی به فرآیند کاملی از کلیه زیرسامانه های مورد نیاز در فناوری فضایی، کاهش هزینه های پرتاب با دستیابی به فرایند انتقال مداری در ماهوراه، ساخت اولین ماهواره بومی دارای توانمندی انتقال مداری اشاره کرد.
انتقال مداری
با توجه به محدودیت موشک های 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 ناچاراً 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 طور کلی سامانه‌های پیشرانش فضایی به دو دسته کلی سامانه‌های پیشرانش الکتریکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند. در سامانه‌های پیشرانش شیمیایی انرژی لازم برای تولید نیروی رانش(تراست) در رانشگر ذخیره شده که این نیرو بر اثر فعل و انفعالات شیمیایی آزاد شده و سپس رانشگر به وسیله عبور دادن آن به شکل گاز با سرعت بسیار بالا از درون خروجی(نازل) شتاب می‌گیرد.
سامانه های رایج پیشرانش شیمیایی شامل سامانه‌ها گاز سرد و سامانه گاز داغ هستند که پروژه طراحی و ساخت سامانه پیشرانه گاز سرد ماهواره که در پژوهشگاه هوافضا به انجام رسیده در ماهواره فجر به کار گرفته شده و این سامانه به جابه‌جایی ماهواره در مدار زمین کمک می‌کند.
سامانه گاز سرد با رانشگرهایی مانند گاز ورودی فشرده شده مثلاً گاز نیتروژن یا گازهای هیدروکربنی فشار بالا مانند پروپان کار می‌کند. این گاز فشرده شده در داخل مخزنی در ماهواره ذخیره می شود.
پس از قرار گیری ماهواره 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.
علاوه بر زیرسامانه پیشران گاز سرد، ماهواره فجر از رانشگر پالس پلاسمایی که یک رانشگر الکتریکی با ضربه ویژه بسیار بالا است به عنوان محموله فرعی بهره گیری کرده که این رانشگر جدید باعث دوران ماهواره حول مرکز جرم خواهد شد.
از این حرکت دورانی که در ماهواره فجر 6 دور در دقیقه برای پایدارسازی ماهواره استفاده می شود. این روش متعادل نمودن ماهواره دارای مزایایی از جمله سادگی پایدار سازی، مقاومت در برابر نیروهای مزاحم و اغتشاشات ورودی به سامانه با بهره برداری از اثر ژیروسکوپی دوران و سادگی باقی نگه داشتن جهتگیری ماهواره است. بنابراین ماهواره فجر در هر 10 ثانیه یکبار به دور خود و در هر ثانیه 36 درجه می چرخد.
همچنین از روش تثبیت نسبت به سه محور نیز در ماهواره فجر استفاده می شود.
به گزارش مشرق، یکی دیگر از ویژگی‌های مهم این ماهواره جدید ایرانی، دوربین بسیار پیشرفته آن است که تصاویر دریافت شونده قابل استفاده در مراکز مختلف خواهد بود. تصویربرداری جهت مصارف گوناگونی همچون بررسی وضعیت های هواشناسی از جمله کاربردهای تصاویر این دوربین است.
طراحی، ساخت، مونتاژ و برنامه نویسی بخش الکترونیک، ساخت قطعات مکانیکی طبق استانداردهای فضایی، پوشش دهی قطعات مکانیک بخش اپتیکی با استفاده از پوشش های فضایی، ساخت و پوشش(کوتینگ) لنزها با شیشه های ضد تشعشع، مونتاژ بخش اپتیک، مونتاژ و راه اندازی کل دوربین، گرفتن تصویر با استفاده از این دوربین و اجرای آزمایش های اپتیکی بر روی بخش های مختلف از عمده فعالیت های انجام شده برای ساخت دوربین این ماهواره جدید ایرانی است.
قبلا اعلام شده بود که این دوربین دارای قابلیت تفکیک هزار تا 500 متر را دارد. البته به گفته مدیرعامل وقت شرکت صاایران، دوربینی با تفکیک 20 متر نیز قابل دستیابی است که برای ماهواره طلوع در نظر گرفته شده است. از تصاویر تهیه شده توسط دوربین نصب شده بر روی ماهواره فجر می‌توان در فعالیت‌های هواشناسی و نقشه‌برداری استفاده کرد. اما با توجه به تأخیر زمانی بین رونمایی از ماهواره در سالهای گذشته و پرتاب آن، اعلام شد که دوربین جدیدی روی آن نصب شده که تفکیکش بهتر از 50 متر هست.
از دیگر قابلیت های ماهواره فجر بکارگیری روش ترکیبی برای موقعیت یابی آن است که شامل دو روش استفاده از ایستگاه های زمینی و سامانه موقعیت یابی جهانی(GPS) در داخل ماهواره است.
پژوهشگران شرکت صنایع الکترونیک ایران موفق به طراحی، ساخت و آزمایش گیرنده GPS فضایی برای موقعیت‌یابی در مدارهای لئو (LEO) شده اند که در این ماهواره از این نوع سامانه ها استفاده شده است. بدین ترتیب این ماهواره علاوه بر آزمایش سامانه‌های مختلف، کار حرفه‌ای مانند موقعیت‌یابی در فضا را نیز انجام می‌دهد.
ماهواره فجر از شکل هندسی شش ضلعی با ارتفاع 49 سانتیمتر و عرض 35 سانتیمتر برخودار بوده و بین 50 تا 60 کیلوگرم جرم دارد. فجر نسبت به امید دو برابر و نسبت به رصد-1 سه تا چهار برابر سنگین تر است. هر چند ماهواره 15.3 کیلوگرمی رصد-1 اولین ماهواره کشور مجهز به سلول های خورشیدی و همچنین محموله تصویربرداری با تفکیک 150 متر بوده است اما با توجه به عمر کوتاه کمتر از دوماهه رصد-1 و اهداف آزمایشی و تحقیقاتی از پرتاب آن باید ماهواره فجر با کمینه عمر یک تا یک ونیم سال را به عنوان نخستین ماهواره سنجشی کاربردی کشور به حساب آورد.
ماهواره های امید و رصد-1 با نوع پایه ماهواره بر سفیر پرتاب شده و در مدار بیضوی با اوج 350 و حضیض 250 کیلومتر قرار گرفتند در حالیکه فجر با نوع بهسازی شده سفیر با نام سفیر-1بی یا همان سفیر فجر که قابلیت حمل حدود 50 کیلوگرم محموله را به همان مدار دارد راهی خواهد شد. همچنین با افزایش ارتفاع از طریق مانور مداری فجر در نهایت در مدار 400 کیلومتری دایروی (فاصله تقریباً ثابت نسبت به زمین) قرار خواهد گرفت.
همچنین در ماهواره فجر از عایق های حرارتی چند لایه و پوشش های خاص چند لایه استفاده شده است. مسئله انتقال حرارت و ترمودینامیک داخلی در ماهواره ها با توجه به اختلاف شدید دما بین وجوه مختلفی که رو و پشت به نور خورشید قرار دارند بسیار پیچیده بوده، بعلاوه حرکت خود ماهواره نیز عامل دیگری در ازدیاد این پیچیدگی به شمار می رود که برای استقرار موفق و طولانی مدت ماهواره در مدار ضمن تجهیز آن به حسگرهای پیشرفته و کارآمد کار علمی سنگینی نیز برای تعیین شرایط حرارتی ماهواره توسط متخصصان جوان و نخبه کشور به انجام رسیده است.
ماهواره فجر پس از آنکه تمامی آزمایشات پیش از پرتاب از جمله انطباق با ماهواره بر را به انجام رسانید، در اولین نوبت پرتاب قرار گرفت و با موفقیت به آسمان رفت.
هر چند ماهواره فجر در رده ماهواره های سبک و کوچک طبقه بندی می شود اما نگاهی به رویکرد کشورهای پیشرو در این زمینه نشان می دهد که علاقه به ماهواره های بزرگ و سنگین با توجه به پیشرفت در ساخت زیرسامانه های کوچک و سبک کمتر شده و از تعداد زیادی ماهواره کوچک به صورت منظومه ای اما در ارتفاعات چند صد کیلومتری برای کاربردهای متعددی بهره گیری می کنند.
در ایران نیز با توجه به مشکلات توسعه ماهواره برهایی با قابلیت حمل محموله های بسیار سنگین به ارتفاعات بالا از هم اکنون استفاده از منظومه ای از ماهواره های سبک در ارتفاع بالا در دستور کار قرار گرفته که ماهواره های طلوع در همین راستا طراحی شده اند. ماهواره فجر نیز با توجه به اینکه نسل قبل از طلوع محسوب می شود آغازی بر استقرار چشم سوم ایران در ارتفاعات بالا خواهند بود.
ماهواره بر سفیر فجر
به گزارش مشرق، ماهواره برها کار انتقال ماهواره را از سطح زمین به مدار مورد نظر و استقرار آن با دقت بالا و در زاویه مطلوب به انجام می رسانند. با توسعه فناوری های موشکی در کشور و با بهره گیری از تجارب حاصله موشک حامل دو مرحله ای سفیر یک طراحی و آزمایش شد و پس از اصلاحات لازم موشک سفیر امید به عنوان نوع پایه ماهواره برهای کشور وارد خدمت شده و ماهواره 27 کیلوگرمی امید را با سرعت بیش از 8100 متر بر ثانیه در مدار قرار داد.
با توجه به لزوم برداشتن گام های بزرگ برای توسعه برنامه فضایی کشور نیاز به انتقال ماهواره های سنگین تر به ارتفاعات بالاتر وجود دارد که عاقلانه ترین کار بهسازی همین ماهواره بر موجود برای رسیدن به توانایی لازم است.
گفتنی است کشورهای پیشروی فضایی نیز ماهواره برهای جدید خود را بر اساس بهسازی نمونه های در دسترس خود می سازند که این روش از نظر کاهش هزینه، کاهش زمان طراحی و آزمایش و همچنین اطمینان عملیاتی و کاهش ریسک بسیار مطلوب است.
در این راستا انواع بهسازی شده سفیر با نام های سفیر-1آ و سفیر-1بی توسعه یافتند که ماهواره بر سفیر-1آ که به آن سفیر رصد نیز گفته می شد نانوماهواره 15.3 کیلوگرمی رصد-1 را به ارتفاع کمی بیشتر از امید برد و بار دیگر کارایی و قابلیت اطمینان بالای خود را نشان داد. بنابراین با پرتاب ماهواره رصد و قرار گرفتن در مدار مورد نظر، این رده از ماهواره‌برهای کشور که توسط سازمان صنایع هوافضا ساخته شده است، تثبیت و آزمایش تکرار پذیری نیز شد.
بر اساس آنچه قبلا اعلام شده، دو مرحله ای بودن ماهواره برهای خانواده سفیر نیز از ویژگی های برتر آنها به شمار می رود که برای کشوری با سابقه کم در عرصه فضایی بسیار قابل توجه است. هر دو مرحله این پیشران ها از نوع سوخت مایع بوده و از فناوری کنترل بردار رانش(TVC) برخوردار هستند.
طول مرحله اول موشک سفیر حدوداً 4.5 برابر طول مرحله دوم آن(بدون احتساب بخش در بر دارنده ماهواره) است. موتور مرحله اول بسیار پرقدرت بوده و کار جدا کردن ماهواره بر از سطح زمین را به انجام می رساند و موتور مرحله دوم هر چند رانش کمتری دارد اما با مدت زمان کارکرد بیشتر خود نسبت به مرحله اول، نقش مهمی در فرایند قراردادن ماهواره در مدار دارد. تیغه های نصب شده در انتهای بدنه از نوع ثابت بوده و تنها نقش پایداری کننده موشک را با کمک نیروهای آیرودینامیکی بر عهده دارند.
موشک ماهواره بر دو مرحله ای سفیر
میزان رانش پیشران مرحله اول در نوع پایه سفیر تقریباً 9.5 برابر رانش تولیدی موتور مرحله دوم و زمان کارکرد این مرحله تقریباً 2.1 برابر مرحله اول است. با اتمام کار پیشران مرحله اول، این موتور به همراه تمامی بخشهای مرتبط در سازه و بدنه و در واقع بخش بزرگی از موشک جدا شده و با سبکتر شدن موشک، کار اوجگیری به سمت مورد نظر ادامه می یابد.
سامانه کنترلی مرحله اول از نوع نازل ثابت با تیغه های متحرک بوده و در مرحله دوم خود نازل (خروجی گازهای موتور) تغییر زاویه می دهد. این سامانه برای هرچه دقیق تر قرار دادن ماهواره در مدار از دقت بسیار بالا و در نتیجه از فناوری پیشرفته با پشتوانه علمی و تخصصی بسیار بالا در زمینه علم دینامیک و کنترل برخوردار است.
با بهسازی موتور ماهواره بر سفیر امید، که در ردیف بهترین موتور های مراحل بالای ماهواره برها قرار دارد، نسبت به موتورهای مرحله دوم ماهواره بر سفیر امید شاخص انرژیکی بالاتری حاصل شده است. از ویژگی های شاخص این موتور ایجاد قابلیت کنترل پذیری بالا در مرحله ماهواره بر است .
در بهینه سازی این موتور ضمن حفظ نقاط قوت موتور مرحله دوم سفیر امید تلاش شده تا با کاهش سوخت مصرفی موتور، جرم محموله ماهواره بر افزایش داده شود. قابلیت حرکت محفظه احتراق در حین کار موتور، دور بالای پمپ ها از قابلیت های برجسته ای است که در موتور مرحله دو سفیر امید و نسل بهینه شده ی آن وجود دارد.
در واقع با افزایش رانش موتور از 32 به 37 تن(افزایش حدود 50 درصدی در وزن و 25 درصدی در ارتفاع) قابلیت حمل ماهواره تا وزن 50 کیلوگرم به مدار بیضوی 250-400 کیلومتری برای این ماهواره بر 22 متری که 1.25 متر نیز قطر دارد بوجود آمده است.
برای توضیح بیشتر پیرامون دشواری های طراحی و ساخت یک موتور کاملاً جدید باید گفت ضمن نیاز به اجرای تمام مراحل مطالعه و طراحی، تمامی انواع آزمایشات نیز باید بر روی پیشران جدید اجرا شود تا از مطلوب بودن نتیجه اطمینان حاصل شود. مثلاً با توجه به اینکه گازهای پرسرعت خروجی از موتور راکتی تراکم پذیر(Compressible) هستند قابلیت ارتعاش دارند.
در صورت ورود گاز به مدهای ارتعاشی نامطلوب به طبع آن نازل(خروجی موشک)، لوله های حاوی سوخت، شیرها و اتصالات و سازه موشک نیز دچار ارتعاش شده و در صورت بروز پدید تشدید (Resonance) موشک ماهواره بر از بین خواهد رفت. بنابراین تمامی محاسبات پیچیده دینامیک سیالات، حرارت، سازه برای خاص ترین حالات نیز باید اجرا شده که به نوبه خود بسیار زمانبر بوده و پس از ساخت نمونه اولیه آزمایش صورت گیرد.
با توجه به نیاز به اجرای آزمایشات جزئی و کامل که برخی از انواع آنها هزینه ای بالغ بر یک میلیون دلار دارند، کشورهای مختلف به خصوص کشورهای در حال توسعه پس از رسیدن به یک پیشران مناسب با بهسازی و توسعه و روشهایی چون کلاستر کردن (استفاده چند عدد از پیشران موجود در کنار هم) توان ماهواره برهای خود را ارتقاء می دهند که چنین رویکردی در برنامه فضایی کشورمان نیز در دستور کار است.
برنامه فضایی کشورمان تا کنون از روند مناسبی برخوردار بوده و مراحل آن سریعتر از بسیاری از کشورهای فضایی جهان به پیش می رود. امید است با توسعه روز افزون فناوری های ماهواره ها در کشور که به ساخته شدن سریعتر تعداد کافی از نمونه های مورد نیاز از آنها منجر می شود، ماهواره برهای بهتر و توانمندتری نیز در دسترس قرار گرفته (مثلاً ماهواره برهایی با قابلیت قرار دادن چند ماهواره در فضا در هر بار پرتاب) و در مجموع برنامه فضایی کشورمان با اراده سیاسی و توجه اعتباری بیشتر، از سرعت مطلوب تری و نتایج عملیاتی برخوردار شود.
آیا با وجود «باور» ایرانی هنوز نیازی به سامانه اس 300 داریم؟
در
مقایسه با سامانه اس-300 مورد سفارش ایران، باور-373 توانایی درگیری با
اهداف متنوعی را دارد که این به دلیل ماهیت متفاوت تهدیدات پیش روی ایران
در قیاس با روسیه است. همچنین توانمندی موشک و سامانه باور-373 با نام
صیاد-4، عملکرد مشابه خانواده موشک‌های 48N6E روسی دارد که در سامانه‌های
اس-300 و اس-400 به کار می روند.
پس از شروع داستان اس-300 و روشن شدن مجدد بی‌تعهدی طرف روس، مسئولان داخلی
از برنامه ساخت سامانه‌ای مشابه در داخل پرده برداشتند که با توصیه
فرماندهی کل قوا مبنی بر اتکا به توان داخل برای رفع نیاز فوق، کلید خورده
است.سفر مهم وزیر دفاع روسیه به کشورمان و اعلام خبر توافق ایران و روسیه بر حل مشکل اس 300 ، بار دیگر این قرارداد دفاعی را زنده و بحث های مربوط به آن را برجسته کرد. اگرچه تضمین جدید روس ها برای حل این مشکل، یک اتفاق خوب محسوب می شود، اما باید از 2 جنبه به این توافق جدید نگاه و پاسخ به ابهامات آنرا مطالبه کرد.
نکته اول آن که از اهمیت کمتری در حوزه دفاعی برخوردار است، شرایط اقتصادی - بین المللی روسیه است. این کشور در حال حاضر با مشکلات اقتصادی خاصی مواجه شده و علاوه بر مصائبی که بر سر راه صدور تسلیحات و سامانه های نظامی خود احساس می کند، با آراء قاطع دادگاههای بین المللی مبنی بر لزوم پرداخت خسارتی قابل توجه به ایران به علت بدقولی و عهدشکنی خود روبرو شده است.
اما نکته دوم که از اهمیت فراوانی برخوردار است، رشد علمی و فنی متخصصان دفاعی کشورمان در طراحی و ساخت سامانه های دفاعی مدرن و با قابلیت های فراوان جهت رفع خلاهای ناشی از عدم تحویل اس 300 است. به عنوان مثال، سامانه باور 373 که با عنوان اس 300 ایرانی از آن یاد می شود، در مراحل پایانی خود بوده و از مصاحبه‌های انجام شده مسئولین دفاعی بر می‌آید که با مطالعه ویژگی‌های برترین سامانه‌های دنیا در این رده، اقدام به طراحی و ساخت باور-373 شده است.
شلیک موشک دوربرد 48N6E2 از سامانه S-300PMU-2
اگر چه تا سالهای قبل، متخصصان اذعان می کردند که وجود سامانه‌ای نظیر اس-300 در مجموعه پدافند هوایی ایران لازم است اما متخصصان داخلی اثبات کرده‌اند که نیازمند تجهیزات بیگانه نبوده و اس-300 تنها برای صرفه‌جویی در زمان مدنظر قرار گرفته بود. البته با توجه به وجوه مختلف بازدارندگی دفاعی در کشور، زمان کافی برای توسعه نمونه بومی از چنین سامانه‌ایی فراهم شد و انشاالله در آینده نزدیک به دست رزمندگان اسلام خواهد رسید.
با نگاهی به ویژگی های باور 373، دقیاق مشخص می شود که در طراحی این سلاح دفاعی، ویژگی‌های برتر سامانه‌های مشابه ساخته شده در دنیا مورد مطالعه دقیق قرار گرفته و در نتیجه سامانه‌ای با امکانات متنوع از نظر مأموریتی پدید آمده است.
به طور خاص در مقایسه با سامانه اس-300 مورد سفارش ایران، باور-373 توانایی درگیری با اهداف متنوعی را دارد که این به دلیل ماهیت متفاوت تهدیدات پیش روی ایران در قیاس با روسیه است.
باور-373 علاوه بر توانایی درگیری با اهداف به اصطلاح آیرودینامیک نظیر هواپیما، توانایی درگیری با موشک‌های بالستیک، کروز و همچنین موشک‌های دیگر را داشته و انهدام اهداف با سطح مقطع راداری پایین به طور ویژه در طراحی آن مورد توجه بوده است.
طراحی اجزاء مختلف این سامانه شامل رادارها و موشک در بخشهای نظامی و دانشگاهی کشور انجام شده و علاوه بر اجرای انواع آزمایش‌های فنی روی زیرسامانه‌ها، اولین شلیک موفق سامانه باور-373 نیز به ثبت رسیده است. به گفته فرمانده قرارگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء ارتش امید می‌رود تا پیش از پایان سال 1394 این سامانه به طور کامل عملیاتی شود.
همچنین به گفته مسئولین قرار بوده تا در این سامانه از 2 یا 3 نوع موشک برای پوشش بهتر بردها و ارتفاعات مختلف در قالب لایه‌های پدافندی متعدد بهره‌برداری شود.
تا کنون تنها اجزاء مشاهده شده به طور مشخص از سامانه باور-373 شامل موشک دوربرد آن که ظاهراً با نام صیاد-4 شناخته می‌شود و رادار ردگیری هدف است. البته در رژه روز ارتش در سال 89 خودروهای پرتاب موشک و رادار رهگیری هدف که شباهت بالایی به نمونه‌های مورد استفاده در سامانه اس-300 داشتند به نمایش در آمد که پس از آن رژه اطلاعاتی تا کنون راجع به خودروهای مذکور منتشر نشده است اما به احتمال بسیار زیاد پرتابگرهای باور-373 ایرانی نیز مانند سامانه‌های روسی از نوع عمودپرتاب خواهد بود.
پرتابگر مشاهده شده ایرانی در سال 89
سامانه پدافند هوایی دوربرد موشکی باور-373 همانند نمونه‌های خارجی دارای مأموریت مشابه، خصوصاً سامانه اس-300 روسی علاوه بر اتصال به انواع رادارهای هشدار زودهنگام باند UHF و VHF (مانند نبو، کاستا و گاما)، از رادارهای مختلفی در آتشبار خود بهره می‌برد.
یکی از این رادارها که در نمایشگاه اخیر دستاوردهای وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح بر روی خودروی جدید ظفر به نمایش در آمده بود نمونه رادار ردگیری اهداف با برد متوسط به بالا است که وظیفه ردگیری اهداف هوایی و موشک‌های بالستیک را دارد.
رادار ردگیری هدف در سامانه باور-373
سامانه اس-300 در نسل‌های آخر خود از 3 نوع رادار آرایه فازی استفاده می‌کند؛ رادار 64N6E (و نمونه پیشرفته‌تر آن 64N6E2) با برد 300 کیلومتر و کاربرد جستجوی اولیه و مراقبت هوایی خصوصاً در برابر اهداف بالستیک، رادار 96L6 برای جستجوی اولیه اهداف در تمامی ارتفاعات با برد 300 کیلومتر و رادارهای 30N6E (و نمونه پیشرفته‌تر آن 30N6E2) برای رهگیری اهداف و هدایت موشک با برد 200 کیلومتر.
در سامانه اس-400 نیز از 3 گونه رادار آرایه فازی استفاده می‌شود؛ رادار 96L6، رادار 91N6E برای جستجوی اولیه اهداف خصوصاً اهداف بالستیک و رادار 92N6E برای رهگیری اهداف و هدایت موشک. دو رادار آخر به ترتیب گونه‌های بهسازی شده از رادارهای 64N6E و 30N6E هستند.
رادار 30N6E2 در بالا و 64N6E2 در پائین
رادار 92N6E در بالا و 91N6E در پائین
رادار 96L6
به گزارش مشرق، در سامانه‌های پدافندی اس-300 و اس-400 علاوه بر پرتابگرهای موشک و رادارها، اجزاء دیگری نیز به کار می‌رود که شامل خودروهای فرماندهی، ارتباطات، حامل موشک‌های ذخیره، خودروی بارگذار موشک و ... است.
در تصاویر زیر آرایش کلی اجزاء اصلی 2 سامانه فوق به نمایش در آمده است. می‌توان انتظار داشت که بخشهای تشکیل دهنده سامانه باور-373 نیز شباهت‌هایی به این 2 سامانه پیشرفته پدافندی روسیه داشته باشد.
اجزاء اصلی سامانه S-300PMU-2
اجزاء اصلی سامانه S-400
خودروی واحد فرماندهی 54K6E2
رادار آرایه فازی و متحرک مشاهده شده از سامانه باور-373 که از آنتن مسطح مستطیلی بهره می‌برد قابل مقایسه با رادار 96L6 است که این رادار روسی بردی بین 5 تا 300 کیلومتر داشته و توانایی ردگیری تا 100 هدف با سرعت‌های 50 تا 2800 متر بر ثانیه را دارد.
با توجه به انواع رادارهای پیشرفته ساخته شده در کشور برای رادار ایرانی نیز کارایی مشابهی را می‌توان در نظر گرفت. این رادار قابلیت چرخش مکانیکی در صفحه افقی برای پوشش 360 درجه اطراف را داشته و جستجوی آن در راستای عمودی نیز قاعدتاً با چرخش الکترونیکی امواج به انجام می‌رسد.
با توجه به ساختار گونه‌های پیشرفته سامانه‌های اس-300 و اس-400 و البته تصاویر حاشیه‌ای منتشر شده از نمایشگاه وزارت دفاع در شهریور ماه باید انتظار معرفی سایر رادارهای سامانه باور-373 را در آینده نزدیک داشت.
طراحی و ساخت موفق موشک اس 300 ایرانی
موشک مشاهده شده با سامانه باور-373 در نمایشگاه وزارت دفاع که به نظر می‌رسد با نام صیاد-4 شناخته می‌شود شباهت بالایی به خانواده موشک‌های 48N6E روسی دارد که در سامانه‌های اس-300 و اس-400 به کار می روند.
موشک 48N6 که به جای خانواده موشک‌های 5V55 به سامانه اس-300 افزوده شد با کمی طول و قطر تقریباً یکسان نسبت به انواع 5V55 قابلیت‌های عملیاتی بسیار بالاتری دارد. این موشک 7.5 متری که قطر آن 51.9 سانتیمتر است 1800 کیلوگرم جرم داشته و به سرعت 10 برابر سرعت صوت می‌رسد و اهداف را در ارتفاع‌های 10 متر تا 27هزار متر مورد هدف قرار می‌دهد.
موشک صیاد-4 مربوط به سامانه باور-373
نمایش اجزاء داخلی موشک 48N6E3
برد عملیاتی نمونه عادی آن بین 5 تا 150 کیلومتر بوده و در نمونه 48N6E2 به 195 کیلومتر می‌رسد. این موشک‌ها از یک سرجنگی 150 کیلوگرمی بهره می‌برند و با اتکاء به سامانه تغییر بردار رانش در خروجی پیشران خود، توانایی اجرای مانورهایی تا 25 برابر شتاب جاذبه (25g) را دارند.
البته موشک‌های گونه ضد بالستیک سامانه اس-300 یعنی S-300V توانایی تمرکز ترکش‌های سرجنگی خود به سمت هدف را نیز دارند که ممکن است این توانمندی در نمونه‌های جدید موشک‌های به کار رفته در سایر گونه‌های سامانه اس-300 نیز ایجاد شده باشد.
با توجه به شباهت بالای موشک صیاد-4 با خانواده موشک‌های 48N6 و با در نظر داشتن توان فناورانه کشورمان در عرصه سوخت جامد و سامانه‌های هدایت، کنترل و ناوبری که در موشک‌های صیاد-2 و خانواده موشک‌های طائر-2 نمود داشته به نظر می‌رسد از نظر عملکرد، موشک ایرانی با نمونه‌های روسی کاملاً قابل مقایسه باشد همانطور که موشک‌های طائر-2 با گونه همرده روسی خود یعنی 9M317 در سامانه Buk-M2E کاملاً برابر و در مواردی برتر است.
با توجه به گسترش تهدیدات دورایستای هوایی در فضای نبردهای امروز نیاز به افزایش برد درگیری سامانه‌های پدافند هوایی موشکی بیشتر شده است. امروزه بمب‌های سبک و کوچک هواپرتاب به بردهای بیش از 110 کیلومتر رسیده و موشک‌های کروز هواپرتاب متعددی با بردهای بیش از 300 کیلومتر و قابلیت رهایی از هواپیماهای جنگنده توسعه یافته‌اند.
بنا بر این سامانه‌های جدید بایستی توانمندی مؤثر درگیری با اهداف کوچک در بردهای بالا و مهمتر از آن توانایی انهدام هواپیماهای حامل آنها را در برد چند صد کیلومتری پیش از رهایی تسلیحات دورایستا داشته باشند. با گسترش سامانه‌های پدافند هوایی موشکی با این رده از شعاع درگیری، خود به خود پیوستگی بالایی در پوشش آسمان کشور پدید آمده و درصد تهدیدآمیز بودن موقعیت‌های مختلف برای دشمن بسیار افزایش می‌یابد.
در تصاویر مثالی زیر، میزان پوشش پدافند هوایی موشکی روی ایران بر اساس عملکرد تعدادی از 2 سامانه S-300PMU-1 با برد درگیری 150 کیلومتر و S-400 با برد درگیری 400 کیلومتر با فرض استقرار سامانه‌ها در فواصل نزدیک مرزها نمایش داده شده است.
پوشش با سامانه S-300PMU-1
پوشش با سامانه S-400
همانطور که مشاهده می‌شود با بهره‌برداری از سامانه‌های دوربرد با تعداد کمی سامانه فضای بیشتری تحت پوشش قرار می‌گیرد.
به گزارش مشرق، می‌توان گمانه‌زنی کرد با توجه به اهداف طراحی سامانه باور-373 و با الگوبرداری از سامانه‌های پیشرفته دنیا این سامانه‌ایرانی از نظر برد موشک، عملکردی بین S-300PMU-2 (با برد درگیری 200 کیلومتر) وS-400 داشته باشد. این در حالی است که برای پوشش نواحی نمایش داده شده در تصاویر فوق با سامانه‌های میانبردی مانند مرصاد و سوم خرداد نیاز به تعداد بسیار بالایی از آنها وجود دارد.
تنوع موشکی
نگاهی به روند جنگ‌های اخیر نشان دهنده افزایش حجم حملات هوایی به صورت کاملاً هماهنگ و شبکه محور است که طبیعتاً در نبردهای آینده نیز پیگیری خواهد شد. این رویکرد نیز با افزایش توان درگیری با چندین هدف توسط سامانه‌ها قابل مقابله است که باید در باور-373 نیز وجود داشته باشد.
وجه دیگری که در نبردهای مدرن امروزی کاملاً مرسوم شده استفاده از آرایه متنوعی از ابزارهای مختلف در حمله همزمان به طرف مقابل است که عمدتاً شامل انواع موشک‌های کروز ضد اهداف زمینی و ضد رادار، بمب های هواپرتاب، انواع پهپادهای کوچک و بزرگ شناسایی و رزمی و هواپیماهای بمب افکن و جنگنده از انواع پنهانکار راداری و در برخی موارد سلاح‌های بالستیک و شبه بالستیک می‌شود.
از این رو سامانه‌های جدید بایستی توانایی رهگیری و درگیری با طیف متنوعی از اهداف در فواصل و ارتفاعات مختلف با شرایط پروازی مربوطه را داشته باشند.
در زمینه ردگیری و رهگیری، رادارهای آرایه فازی این امکان را فراهم می آورند که تعداد زیادی از اهداف به طور همزمان شناسایی، ردگیری و رهگیری شود. برای درگیری مؤثر نیز در سامانه‌های جدید روسی مانند اس-350 از 3 گونه و در اس-400 از 4 گونه موشک استفاده می‌شود که در بردهای مختلف شامل کمتر از 50 تا کمتر از 400 کیلومتر عمل می‌کنند و البته 2 گونه از این موشک‌ها بین 2 سامانه فوق مشترک است.
این موشک‌ها از سطح بالاتری از قابلیت مانور و دقت در اصابت برخوردار هستند که در کنار استفاده از پیشران سوخت جامد پیشرفته و زیرسامانه‌هایی با فناوری‌های جدید، موشک‌هایی با وزن و حجم کمتر نسبت به نسل‌های قبلی حاصل شده‌اند. تمامی انواع موشک‌ها در سامانه‌های اس-300، اس-350 و اس-400 به صورت عمودی از پرتابگرهای استوانه ای پرتاب می‌شوند.
برخی از موشک‌های مورد استفاده در سامانه‌های اس-300 و اس-400
موشک‌های میانبرد 9M96E و 9M96E2
استقرار موشک‌های خانواده 9M96 در کنار موشک‌های دوربرد در اس-400
همانطور که پیشتر اشاره شد قرار است در سامانه باور-373 نیز از چند نوع موشک استفاده شود. هر چند برد نهایی عملکرد این سامانه پیشرفته اعلام نشده اما با توجه به مقایسه آن با سامانه S-300PMU-2 در اطلاعات ارائه شده به مسئولان در نمایشگاه دستاوردهای وزارت دفاع که در تصاویر منتشره از این نمایشگاه مشهود است و نیز در نظر داشتن این نکته که موشک صیاد-3 احتمالاً بردی نزدیک به 200 کیلومتر دارد باید برای دوربردترین موشک سامانه جدید ایرانی یعنی موشک صیاد-4 برد بالاتری در نظر گرفت.
موشک‌های صیاد-3 و 4 در نمایشگاه دستاوردهای وزارت دفاع
همچنین برای عملکرد بهتر سامانه در برابر اهداف کوچک نیز می‌توان انتظار به کارگیری موشک‌هایی با برد متوسط را در باور-373 داشت که احتمالاً جدی‌ترین تفاوت آنها با جدیدترین موشک‌های میانبرد کشور یعنی صیاد-2 و خانواده موشک‌های طائر-2 قابلیت شلیک آنها به صورت عمودی باید باشد.
توانمندی‌هایی نظیر شبکه شدن با سایر تجهیزات پدافند هوایی و تحرک بالای تمام اجزاء سامانه نیز از دیگر مواردی است که در توانمندی‌های جدیدترین ابزار دفاعی سازمان پدافند هوایی ایران به چشم می‌خورد. در مجموع از گفته‌های مسئولان دفاعی و اطلاعات منتشر شده تا کنون پیرامون سامانه پدافند هوایی موشکی راهبردی باور-373 می‌توان دریافت که رویکردهای نبرد مدرن کاملاً در طراحی این سامانه لحاظ شده است و عملا نیازی به اس 300 روسی نخواهیم داشت.
از سوی دیگر، با دریافت مبلغی که قبلا به کشور روسیه پرداخت شده و رقم آن با احتساب قیمت روز ارزهای خارجی، قابل توجه است، می توان سرعت ساخت، تعداد سامانه و کار بر روی سامانه های مکمل این سیستم پدافندی را به خوبی پیش برد و علاوه بر رفع نیازهای دفاعی کشورمان، آنرا در اختیار کشورها و رزمندگان دوست و همراه با ایران اسلامی جهت مقابله با هجوم دشمنان اسلام قرار داد.
پنج سامانه مدرن ایرانی که کروزهای آمریکایی را کور می‌کنند +عکس
با
استقرار این سامانه در مبادی ورودی و نقاط کور در شیارها و دره های مناطق
کوهستانی که در جغرافیای کشورمان کم نیستند، می توان ریزپرنده ها و موشک
های کروزی که قصد نفوذ در ارتفاع پائین و در پناه عوارض طبیعی را دارند تحت
تأثیر قرار داده و در ادامه مسیر آنها خطا ایجاد کرد.
با افزایش توانمندی ماهواره ها، طرح سامانه مکان یابی جهانی (GPS) اولین
بار توسط ارتش آمریکا راه اندازی شده و امروزه این کشور دارنده فناوری کامل
آن است. بیش از 30 ماهواره از این سامانه پشتیبانی کرده و گیرنده های آن
نه تنها در کاربردهای نظامی بلکه در زمینه های غیرنظامی نیز در کشورهای
مختلف به فروش رفته و به کار می رود.به مرور کشورهای دیگر نیز برای رهایی از اتکا به GPS آمریکا، اقدام به راه اندازی سامانه موقعیت یابی ماهواره ای بومی خود کرده اند. علاوه بر سامانه گلوناس در روسیه و سامانه گالیله در اروپا، چینی ها نیز به عنوان یک قدرت رو به رشد جهانی، برنامه ایجاد چنین سامانه ای با پوشش جهانی را برای کاربردهای نظامی و غیرنظامی خود دارند.
تصویر گرافیکی از نحوه پوشش ماهواره های موقعیت یاب جهانی
آمریکایی ها از GPS در تمامی هواپیماها، بالگردها، پهپادها، شناورها، خودروهای زرهی، موشک های تهاجمی کوتاه برد تا دوربرد، برخی انواع بمب ها و گلوله های توپ هدایت شونده و حتی به عنوان ابزار کاری نفرات پیاده خود استفاده کرده و برای مسیر یابی، اطلاع از موقعیت واحدها در صحنه نبرد و کنترل یکپارچه عملیات تا حد زیادی به آن متکی هستند.
گیرنده GPS برای سربازان
از طرفی مطالعات خود آنها نشان دهنده آسیب پذیری این سامانه در اثر انواع اخلال (Jamming) هدفدار و با برنامه بوده است. سابقه چنین فعالیت هایی حداقل به جنگ عراق بازمی گردد که این کشور با وجود عدم دسترسی به فناوری های روز تلاش کرد تا با اختلال در GPS دشمن موشک های آمریکایی را منحرف کند.
نمونه هایی از گیرنده های GPS
از اینرو نقاط ضعف این سامانه برای کشوری چون ایران نیز پوشیده نبوده و با توجه به اتکای دشمن به آن برای دسترسی به راه های مقابله با تلاش شده است. در همین راستا فرماندهان دفاعی کشورمان خصوصاً در حوزه پدافند هوایی به مناسبت های مختلف از توانایی اخلال در سامانه آمرکایی GPS و حتی اختلال در کارکرد خود ماهواره ها سخن گفتند.
در یکی از این موارد در اواسط مهرماه سال 1390 از سه دستاورد مهم در زمینه جنگال (جنگ الکترونیک) رونمایی به عمل آمد که یکی از آنها سامانه جدید اخلال GPS بود. هر چند این تنها نمونه از این دست نبوده اما به نظر می رسد از انواع قبلی کاملتر و کارآمدتر باشد.
همچنین این سامانه می تواند روی پهپادها و سایر سامانه های ارتباطی دریایی، زمینی و هوایی مجهز به سامانه های گیرنده GPS و گلوناس نیز اخلال ایجاد کند.
این سامانه ها قابلیت ایجاد اخلال در گیرنده های نظامی و غیر نظامی GPS را در دو باند L1 و L2 به صورت مجزا یا همزمان را در محوطه دید مستقیم (LOS) در شعاع بیش از 60 کیلومتر برای نمونه 12 واتی، بیش از 150 کیلومتر برای نمونه 25 واتی و بیش از 200 کیلومتر در نمونه 50 واتی و با کمینه زاویه 35 درجه دارند. این سامانه ها در فرکانس کاری 2 تا 20 گیگاهرتز کار می کنند.
سامانه اخلالگر تک آنتن 12 و 25 واتی
در این سامانه توان خروجی برای اخلال همزمان در دو باند، نصف می شود. ورودی برق آنها220 ولت متناوب یا 12 ولت مستقیم بوده و قابلیت کار در دمای 5- تا 50+ و ذخیره در دمای 30- تا 70+ درجه سانتیگراد را دارند. توان ورودی سامانه های 12، 25 و 50 واتی به ترتیب 85، 170 و 350 وات بوده و متوسط زمان بین خرابی این سامانه ها بیش از 1000 ساعت است.
ابعاد فیزیکی و جرم این سامانه ها با احتساب آنتن به ترتیب 83*35*19 سانتیمتر و 10 کیلوگرم برای نمونه 12 واتی، 75*39*51 سانتیمتر و 17 کیلوگرم برای نمونه 25 واتی و 81*39*51 سانتیمتر و 22 کیلوگرم برای نمونه 50 واتی است.
سامانه اخلاگر تک آنتن
از دیگر ویژگی های فنی این اخلاگرهای کاربردی می توان به امکان اخلال در گیرنده های باند P(Y) نظامی و C/A غیرنظامی به طور همزمان یا مجزا، قابلیت عملکرد در محیط های باز یا داخل ساختمان با آنتن سمتی، در حالت ثابت روی برجک یا نصب شده روی خودروی متحرک و امکان عملکرد زیر بارش باران اشاره نمود.
آنتن سامانه GPSJ-12 نصب شده روی خودروی تاکتیکی
به گزارش مشرق، کمینه زمان کاری پیوسته نمونه 12 واتی 8 ساعت اعلام شده و این سامانه توانایی مقاومت در بادهایی تا سرعت 100 کیلومتر بر ساعت را دارد. با توجه به وزن کم و تحرک بالای و قابلیت اختفای مناسب این سامانه ها امکان تشکیل کمین گاه های اخلال در سامانه های دشمن توسط آنها به راحتی وجود دارد.
به عنوان مثال با استقرار این سامانه در مبادی ورودی و نقاط کور در شیارها و دره های مناطق کوهستانی که در جغرافیای کشورمان کم نیستند و با توجه به امکان پوشش این 3 اخلالگر در یک قطاع زاویه ای می توان ریزپرنده ها و موشک های کروزی که قصد نفوذ در ارتفاع پائین و در پناه عوارض طبیعی را دارند تحت تأثیر قرار داده و در ادامه مسیر آنها خطا ایجاد کرد.
2 نمونه دیگر از اخلالگرهای GPS با برد کمتر اما با قابلیت عملکرد در تمام زوایا و بازدهی بالاتر نیز ساخته شده اند. این 2 نمونه با مشخصه GPSJ-10 و GPSJ-40 دارای توان خروجی 10 و 40 وات هستند. آنتن هر دو نمونه از انواع تمام سمتی و برد آنها به ترتیب 20 و 50 کیلومتر در خط دید مستقیم بوده و برق لازم آنها از 220 ولت متناوب است.
این 2 سامانه با هدف دفاع از مناطق مهم از جمله پایگاه های نظامی در برابر مهمات هدایت دقیق دشمن که ناوبری آنها توسط سامانه موقعیت یابی جهانی انجام می شود طراحی و تولید شده اند. GPSJ-10 و GPSJ-40 امکان نصب روی انواع مختلفی از برجک ها را برای بهبود شعاع دید و منطقه تحت پوشش را دارند.
GPSJ-10 (تصویر بالا) و GPSJ-40 (تصویر پائین)
این سامانه ها با روش شبیه سازی کدهای باند P(Y) نظامی و C/A غیرنظامی به طور همزمان یا مجزا امکان اخلال در گیرنده های مربوطه را با آنتن های مستقل و مقاوم در برابر باران دارند. بر خلاف 2 نمونه GPSJ-25 و 50 دو نمونه ساخته شده برای پوشش تمام زوایا در هنگام اخلال در یک باند، نیمی از توان خروجی خود را به کار می گیرند.
توان مصرفی این 2 نمونه نیز به ترتیب 30 و 120 وات بوده و متوسط زمان بین دو خرابی آنها بیش از 1000 ساعت اعلام شده است. دمای کاری هر دو نمونه در محدوده 10- تا 50+ و دمای نگهداری و ذخیره آنها بین 30- تا 70+ درجه سانتیگراد و جرم این نمونه ها نیز در محدود 13 تا 15 کیلوگرم است.
با توجه به تنوع نیازمندی های سامانه های اخلال 2 نمونه دیگر از جمرهای ایرانی با نام LBJ-50 و LBJ-200 و توان خروجی 50 و 200 وات به طور خاص برای ایجاد اخلال در باند L و محدوده فرکانسی 1 تا 2 گیگاهرتز طراحی و تولید شده اند. این سامانه ها به طور ویژه توانایی اخلال در تلفن های ماهواره ای وابسته به سه ماهواره Inmarsat، Thuraya و Iridium را علاوه بر گیرنده های موقعیت یاب و شبکه ناوبری جهانی GPS و گلوناس را دارند.
نمونه ای از ماهواره های Iridium که پوشش سامانه تلفن ماهواره ای را تأمین کنند
در این 2 سامانه پیشرفته ایرانی تمام عملکردها مانند توان خروجی و فرکانس کاری توسط کنترلر مرکزی تعیین شده و امکان کنترل از راه دور این سامانه ها نیز وجود دارد. LBJ-50 و 200 قابلیت استفاده به عنوان سامانه های استقراری در پایگاه ها و نیز به صورت متحرک با نصب روی خودرو را دارند. این سامانه ها علاوه بر استفاده از 3 مُد اصلی در اخلال گیرنده های موقعیت یاب جهانی از الگوریتم های ویژه ای نیز در مورد ماهواره ها به کار می برند.
واحد کنترل اخلالگرهای LBJ-50 و 200 ایرانی
این سامانه های ایرانی که توسط متخصصان وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح ساخته شده اند قابلیت کارکرد مستمر دستکم 5 ساعت را داشته، متوسط زمان بروز خرابی در آنها 800 ساعت و متوسط زمان تعمیر آن کمتر از 30 دقیقه است. این سامانه از نمایشگر دیجیتال، حافظه داخلی مناسب بهره مند بوده و توسط رایانه های صنعتی کنترل می شود.
نمونه دیگری از سامانه های اخلالگر GPS که به صورت قابل حمل توسط نفر ساخته شده در باند 2 تا 20 گیگاهرتز کارکرده، برد عملیاتی 10 کیلومتر و تنها 12 کیلوگرم جرم دارد. این سامانه ابعادی برابر با 12*16*36 سانتیمتر داشته و در دمای 20- تا 60+ درجه سانتیگراد کار می کند و البته ضد آب است. این سامانه نیز دارای تحرک بالایی بوده و با ابعاد کوچک خود قابلیت اختفای بالایی دارد.
به گزارش مشرق، علاوه بر استفاده از اخلالگرهای فعال، روش های دیگری نیز برای ایجاد خطا و انحراف در سامانه های موقعیت یابی وجود دارد. در واقع در فضای نبرد امواج، روی پارامترهای مختلف می توان فعالیت کرد.
اشاره به توانایی های اعلام شده کشورمان در عرصه ایجاد اخلال در کارکرد این نوع سامانه ها نشان دهنده بخش کوچکی از توانایی کشورمان در جنگ الکترونیک است که به جز اخلالگرهای سامانه های موقعیت یاب جهانی شامل انواع جمرهای مخابراتی در باندهای مختلف، جمرهای مخصوص سامانه های جهت یاب امواج، اخلالگرهای راداری زمینی و هواپایه، جمر حسگرهای اپتیکی و حرارتی و حتی تله های انفجاری نیز می شود.
این سامانه ها به طور انبوه تولید شده و در اختیار نیروهای مسلح کشورمان قرار گرفته است تا در زمان مورد نیاز ضربه ای کاری بر ماشین جنگی دشمن وارد کند که نمونه ای از آن ایجاد اختلال در ارتباط پهپاد پیشرفته RQ-170 آمریکایی با ماهواره ها و در ادامه فرود آوردن موفق آن بود.