نگاهی به ماهواره بر‌های عملیاتی ایران، از سیمرغ تا قاصد/ آیا فناوری ساخت ماهواره بر با موشک قاره پیما یکی است؟
به گزارش خبرنگار دانش و فناوری گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، در دنیای امروز، دستیابی به فناوری فضایی و قابلیت پرتاب ماهواره به مدار، نمادی از پیشرفت علمی، صنعتی و اقتدار یک کشور محسوب می‌شود. جمهوری اسلامی ایران نیز با درک این اهمیت، سال‌هاست که گام‌های بلندی در این عرصه برداشته و با تلاش شبانه‌روزی متخصصان داخلی، به دستاوردهای چشمگیری در حوزه طراحی، ساخت و پرتاب ماهواره‌برها دست یافته است.
از سیمرغ، ماهواره بر سنگین‌وزن ایران، تا قاصد، نخستین ماهواره‌بر سوخت جامد، مسیر پرفراز و نشیب اما امیدوارکننده‌ای طی شده است که نشان از عزم راسخ ایران برای تبدیل شدن به یک قدرت فضایی دارد. در ادامه، نگاهی دقیق‌تر به ماهواره‌برهای عملیاتی ایران و فناوری‌های به‌کار رفته در آن‌ها خواهیم داشت و به این سوال مهم پاسخ می‌دهیم که آیا فناوری ساخت ماهواره‌بر با موشک قاره‌پیما یکی است؟
سیمرغ؛ گامی بلند در توسعه ماهواره‌برهای سوخت مایع
سیمرغ، ماهواره‌بر دو مرحله‌ای ایران، نقطه عطفی در برنامه فضایی کشور محسوب می‌شود. این ماهواره‌بر با بهره‌گیری از پیشران سوخت مایع، قادر است ماهواره‌ها را در مدار حدود ۵۰۰ کیلومتری با زاویه میل مداری ۵۵ درجه قرار دهد و توانایی تزریق ماهواره‌هایی با جرم چند صد کیلوگرم را در مدارهای نزدیک به زمین (LEO) داراست. طول کلی سیمرغ ۲۵.۹ متر است که ۱۷.۸ متر آن به مرحله اول و ۸.۱ متر به مرحله دوم اختصاص دارد. قطر مرحله اول ۲.۴ متر و قطر مرحله دوم ۱.۵ متر است. رانش اعلام شده برای مرحله اول ۱۴۲ تن-نیرو و برای مرحله دوم ۷.۲ تن-نیرو بوده است.
پرتاب‌های سیمرغ از پایگاه فضایی امام خمینی (ره) انجام می‌شود؛ پایگاهی که به عنوان نخستین سکوی پرتاب ثابت ماهواره‌بر با قابلیت حمل محموله‌های چند صد کیلوگرمی در جنوب غرب آسیا شناخته می‌شود. این پایگاه مدرن، که تمامی مراحل طراحی و ساخت آن توسط دانشمندان ایرانی انجام شده است، نیازهای صنعت هوافضای کشور را در کنار پایگاه فضایی چابهار فراهم می‌کند.
سیمرغ گام نخست ایران برای انتقال ماهواره‌ها به مدارهای بالاتر از ۱۰۰۰ کیلومتری از سطح زمین است که عمر ماهواره‌ها را به نحو چشمگیری افزایش داده و زمان پوشش‌دهی بر کشور را می‌افزاید. توسعه سیمرغ مستلزم به کارگیری فناوری‌های پیچیده‌ای نظیر طراحی، ساخت، آزمایش، شبیه‌سازی، ایمنی، دقت و صحت عملکرد تمامی زیرسامانه‌ها (هدایت، کنترل، ناوبری، مخابراتی، تزریق ماهواره، موتورها، پمپ‌ها، حسگرها، رایانه‌ها و غیره) بوده است.
برای دستیابی به رانش مورد نیاز، چهار موتور بهینه‌شده مورد استفاده در مرحله اول سفیر، که هر کدام حدود ۳۲ تن-نیرو رانش دارند، در مرحله اول سیمرغ به صورت کلاستر (خوشه‌ای) کنار هم قرار گرفته‌اند و در مجموع حدود ۱۲۸ تن-نیرو را ارائه می‌دهند. علاوه بر این، چهار محفظه کنترلی دیگر نیز در مرحله اول سیمرغ حضور دارند که نزدیک به ۱۵ تن-نیرو ایجاد می‌کنند و نیروی لازم برای رسیدن به مدار ۵۰۰ کیلومتری را فراهم می‌سازند. موتور مرحله اول سیمرغ به گونه‌ای طراحی شده که تمامی اعضای خانواده سیمرغ را در آینده تامین کند و قادر به حمل ماهواره‌های سنگین‌تر باشد. مرحله دوم نیز دارای ۴ نازل است و قوی‌تر از مرحله دوم سفیر ۱ طراحی شده است، که نشان‌دهنده طراحی کاملاً جدیدی برای این بخش است. سیمرغ به سرعتی برابر با ۷۵۰۰ متر بر ثانیه دست یافته و پایه مناسبی برای رسیدن به سرعت فرار از جاذبه زمین (۱۱.۲ کیلومتر بر ثانیه) فراهم می‌آورد.
ماهواره‌برهای سوخت جامد، ذوالجناح و قاصد
در کنار توسعه ماهواره‌برهای سوخت مایع، ایران گام‌های مهمی در زمینه ماهواره‌برهای سوخت جامد نیز برداشته است. ساخت ماهواره‌برهای سوخت جامد، هرچند زمان‌برتر و پیچیده‌تر از نظر طراحی موتور است، اما مزایایی همچون آمادگی سریع‌تر برای پرتاب، قابلیت اطمینان بالاتر و سهولت نگهداری را به همراه دارد.
ماهواره بر ذوالجناح که در حال توسعه است
ذوالجناح، ماهواره‌بر سوخت جامد ایران، برای قرار دادن ماهواره‌های بومی در مدار ۵۰۰ کیلومتری طراحی شده است. این ماهواره‌بر سه مرحله‌ای، با استفاده از فناوری‌های پیشرفتهای نظیر کنترل بردار رانش (TVC) در موتورهای سوخت جامد، توانایی هدایت و تغییر مسیر دقیق موشک را دارد.
قاصد، نخستین ماهواره‌بر سوخت جامد عملیاتی ایران، دستاوردی مهم برای نیروی هوافضای سپاه پاسداران انقلاب اسلامی است. ماهواره‌بر سه مرحله‌ای قاصد-۱، با پرتاب موفقیت‌آمیز ماهواره نظامی نور-۱ در مدار ۴۳۸ کیلومتری زمین، توانایی ایران در این زمینه را به اثبات رساند.
مرحله نخست قاصد از بوستر موشک بالستیک قدر-H بهره می‌برد که به کاهش هزینه‌ها و افزایش تعداد پرتاب‌ها کمک می‌کند. مرحله دوم از موتور سوخت جامد سلمان، مجهز به سامانه کنترل بردار رانش، استفاده می‌کند که در سبک‌سازی و افزایش بهره‌وری ماهواره‌بر نقش بسزایی دارد.
مرحله سوم قاصد، که احتمالاً از سوخت مایع بهره می‌برد، با دارا بودن ۶ نازل کوچک، دقت تزریق ماهواره به مدار را به شدت افزایش می‌دهد. استفاده از بوسترهای موشک‌های بالستیک تولید شده، نشان‌دهنده بهره‌گیری هوشمندانه از زیرساخت‌های موجود و کاهش نیاز به زیرساخت‌های جدید برای پرتاب است.
برجسته ترین دستاورد در این زمینه، پرتاب موفقیت‌آمیز ماهواره تحقیقاتی چمران ۱ (با وزن حدود ۶۰ کیلوگرم) توسط ماهواره‌بر سوخت جامد قائم ۱۰۰ در سپتامبر ۲۰۲۴ است. ماموریت اصلی این ماهواره، تست سیستم‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری برای اثبات فناوری مانور مداری در ارتفاع و فاز، و ارزیابی زیرسامانه پیشرانش گاز سرد در سامانه‌های فضایی است. پیش از این نیز در ژانویه ۲۰۲۴، ماهواره ثریا با قائم ۱۰۰ پرتاب شده بود. این پرتاب‌ها، توانایی ایران در توسعه ماهواره‌برهای سوخت جامد قدرتمند را بیش از پیش نمایان می‌کند.
قائم؛ بلندپروازی شهید تهرانی مقدم
ماهواره‌بر قائم، پروژه مهم و بلندپروازانه شهید حسن طهرانی مقدم، پدر فناوری موشکی ایران، در زمینه ماهواره‌برهای سوخت جامد بوده است. هدف از این پروژه، قرار دادن ماهواره‌هایی با جرم دست‌کم ۱۰۰ کیلوگرم در مدار ۱۰۰۰ کیلومتری اعلام شده بود. قائم یک موشک چهار مرحله‌ای تماماً سوخت جامد است که قطر مرحله اول آن ۳.۵ متر و ارتفاع آن ۲۰ متر است. این ابعاد، قائم را در رده پیشران‌های سوخت جامد بزرگ دنیا قرار می‌دهد و نشان‌دهنده توانایی حمل محموله‌های چند صد کیلوگرمی به مدارهای بالا است که البته همچنان در فرایند توسعه است.
موفقیت در طراحی و ساخت قائم، نشان‌دهنده اوج توانمندی متخصصان ایرانی در حوزه سوخت جامد است، به‌ویژه با توجه به پیچیدگی‌های بالای این فناوری و ریسک‌های فراوان آن. شهید طهرانی مقدم برای اولین بار کنترل بردار رانش (TVC) را در ایران تست کرد که سیستمی حیاتی برای هدایت و تغییر مسیر موشک‌ها، به‌ویژه در فضای خارج از جو است. پرواز قائم مستلزم صحت کار در تمامی مراحل، از جدایش دقیق مراحل گرفته تا استارت ایمن موتور هر مرحله و ارتباط دائمی با ایستگاه زمینی است. اگرچه شهادت ایشان در جریان آزمایش این پروژه به وقوع پیوست، اما شاگردان وی این مسیر را ادامه داده و به سرانجام رساندند.
آیا فناوری ساخت ماهواره‌بر با موشک قاره‌پیما یکی است؟
پرسش مهمی که همواره مطرح می‌شود، ارتباط بین فناوری ساخت ماهواره‌برها و موشک‌های قاره‌پیما (ICBM) است. در پاسخ باید گفت که از دیدگاه فنی، شباهت‌های قابل توجهی میان این دو نوع موشک وجود دارد که نگرانی‌هایی را در غرب ایجاد کرده است.
۱. رسیدن به ارتفاع بالا: هر دو نوع موشک نیاز به توانایی خروج از جو زمین (رسیدن به ارتفاع حداقل ۱۶۰ تا ۲۰۰ کیلومتری) دارند. موشکی که قادر به پرتاب ماهواره به مدار است، اگر با زاویه پرتاب کمتر و مسیر بالستیک پرتاب شود، می‌تواند اهدافی را در فواصل چند هزار کیلومتری هدف قرار دهد. بنابراین، توانایی ساخت موشک با "برد عمودی" بالا، به معنای قابلیت بالقوه برای دستیابی به "برد افقی" بالا نیز هست.
۲. حمل کلاهک: ماهواره‌برها و موشک‌های بالستیک، هر دو محموله‌ای را به ارتفاع بالا می‌برند. در موشک‌های بالستیک، این محموله (کلاهک) پس از اوج گرفتن، در مسیر منحنی خود سقوط آزاد می‌کند. برای موشک‌های دوربرد، کلاهک باید از جو خارج شده و سالم به داخل جو بازگردد.
۳. قابلیت شیرجه کلاهک به جو زمین: سالم ماندن کلاهک یا محموله در سفر به خارج از جو و بازگشت به زمین، نیازمند تکنولوژی پیچیده‌ای است. این تکنولوژی شامل تحمل فشار پرتاب، تغییرات شدید دما در لایه‌های جو، ماندن در خلأ، و تحمل تنش بازگشت به محیط چگال جو و حرارت ناشی از اصطکاک با هوا می‌شود. ایران با آزمایش‌هایی مانند فرستادن میمون با موشک کاوشگر پیشگام به ارتفاع ۱۲۰ کیلومتری و بازگرداندن سالم آن، توانایی خود را در این زمینه نشان داده است. البته لازم است مطرح شود تا الان هیچ آزمایش نظامی در حوزه قاره پیما اعلام نشده است و آزمایش های فضایی هم فرایند مشابه علمی در دنیا را طی کرده اند.
در حالی که ایران همواره تاکید کرده که برنامه فضایی آن ماهیت صلح‌آمیز و غیرنظامی دارد، و حتی نام‌گذاری ماهواره‌برهای آن متفاوت از موشک‌های نظامی است، همچنان هجمه های زیادی ازسمت طرف های غربی روی برنامه فضایی ایران وجود دارد. به طور کلی در فناوری قاره پیما و ماهواره بر همپوشانی زیادی وجود دارد و این قابلیت وجود دارد که از فناوری های حاصله از توسعه ماهواره بر در توسعه موشک های قاره پیما استفاده شود ولی به صلاحدید مراتب فرماندهی برد موشک های ایران به 2 هزار کیلومتر محدود است و تا الان هیچ گزارش رسمی از تولید موشک قاره پیما در ایران منتشر نشده است.
اهمیت انتقال مداری و جهش‌های آینده
انتقال مداری یکی از فناوری‌های کلیدی برای افزایش عمر عملیاتی ماهواره‌ها و دستیابی به مدارهای بالاتر است. قرار دادن ماهواره در مدار پایین زمین (LEO) کم‌هزینه‌تر است، اما به دلیل برخورد با مولکول‌های هوا، ماهواره به مرور زمان ارتفاع از دست داده و سقوط می‌کند. با استفاده از سامانه‌های انتقال مداری، می‌توان ماهواره را پس از قرارگیری در مدار اولیه، با استفاده از پیشران تعبیه‌شده در آن، به ارتفاعات بالاتر منتقل کرد. به عنوان مثال، ماهواره فجر ایران (۵۲ کیلوگرم) با قابلیت تغییر مدار ۲۵۰ تا ۴۵۰ کیلومتر بیضوی به ۴۵۰ کیلومتر دایره‌ای با استفاده از پیشران گاز سرد، این فناوری را با موفقیت آزمایش کرد. سامانه انتقال مداری سامان ۱ نیز توانایی انتقال یک ماهواره ۱۰۰ کیلوگرمی را به مدار بیضوی با اوج ۷۰۰ کیلومتر دارد که نشان‌دهنده پیشرفت چشمگیر در این حوزه است. این فناوری نه تنها در برنامه ماهواره‌ای، بلکه در آینده برای برنامه ارسال انسان به فضا نیز می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.
برنامه فضایی ایران، با تمرکز بر توسعه ماهواره‌برهای بومی نظیر سیمرغ و قاصد، و برنامه‌ریزی برای نسل‌های آینده‌ای چون سپهر و سریر و سروش، نشان از عزم جدی این کشور برای تبدیل شدن به یک بازیگر مهم در عرصه فضایی دارد. دستیابی به فناوری‌های پیچیده‌ای مانند سوخت جامد، کنترل بردار رانش، و قابلیت‌های انتقال مداری، حاکی از پیشرفتهای چشمگیر علمی و صنعتی در ایران است. هرچند شباهت‌های فنی بین ماهواره‌برها و موشک‌های قاره‌پیما وجود دارد و از سوی برخی کشورها نگرانی‌هایی را به همراه دارد، اما ایران همواره بر ماهیت صلح‌آمیز برنامه فضایی خود تاکید کرده است. این مسیر با تلاش و مجاهدت متخصصان داخلی، و با اتکا به دانش بومی، در حال پیمایش است و افق‌های جدیدی را برای صنعت فضایی ایران می‌گشاید.
توسعه صنعت فضایی ایران، با تمام چالش‌ها و پیچیدگی‌هایش، نه تنها دستاوردهای علمی و فنی قابل توجهی را به ارمغان آورده، بلکه اعتماد به نفس ملی را تقویت کرده و راه را برای مشارکت فعال‌تر ایران در اکتشافات و کاربردهای فضایی هموار می‌سازد. آیا این پیشرفت‌ها، ایران را تبدیل به یک بازیگر بین المللی در صنعت فضایی خواهد کرد؟
اخبار مرتبط
خبرگزاری دانشجو