«سامان»؛ بلوکهایی برای آینده فضایی
حمید شهریاری: برای مدیریت ماهوارهها در فضا، سامانه واسطی وجود دارد که با هدف کاهش هزینه و اجتناب از ساخت حاملهای غولپیکر و مصرف سوخت بسیاربالا مورداستفاده قرار میگیرد که به آن سامانه بلوک انتقال مداری میگویند. ایران نیز سامانه بومی خود را در فضا دارد که بلوک انتقال مداری سامان شناخته میشود. برای دستیابی به جهان بیکران علاوهبر ارسال ماهوارهها به فضا، باید مجموعهای از زیرسامانهها را نیز در مدارهای مختلف قرار داد تا بتوانند از ماهوارههایی که به آسمان پرتاب میشوند، پشتیبانی کنند که یکی از این زیرسامانهها، بلوک انتقال مداری سامان است. این بلوک درواقع یک سفینه فضایی است که برای انتقال مداری در ارتفاعهای بالا استفاده میشود. معمولاً ماهوارههایی که در ارتفاع بالا تزریق میشوند، ابتدا به یک بلوک انتقال مدار متصل شده و در مدار پایین (مدار پارکینگ) تزریق میشوند. سپس توسط همان بلوک، به مدار بالاتر منتقل میشوند. بلوکهای انتقال مداری انواع مختلفی دارند؛ برخی با سوخت مایع، برخی با سوخت جامد و اخیراً با پیشرانهای الکتریکی نیز طراحی شدهاند. بلوک «سامان ۱» از نوع سوخت جامد است. نسخه اول آن در آذرماه سال گذشته پرتاب شد. بخشی از سامانههای آن تأیید شد و بخشیدیگر نیاز به اصلاح داشت. گفتنی است، نمونه دوم این بلوک اکنون ساخته شده و آماده پرتاب است؛ برنامهریزی برای پرتاب آن توسط موشک سیمرغ درحالانجام است. هدف این بلوک، انتقال ماهوارههایی با جرم ۵۰ تا ۱۰۰ کیلوگرم از ارتفاع ۴۰۰ کیلومتر بهارتفاع ۷۰۰۰ کیلومتر است. البته پس از پرتاب بلوک دوم و بررسی ایرادات و انجام آزمایشها، طراحی نهایی آن تکمیل شده و وارد فاز ساخت خواهد شد. بلوک انتقال مداری سامان چیست؟ برای پاسخ باید گفت: در روش تزریق مداری مبتنیبر این فناوری، حامل، بلوک انتقال مداری و ماهواره متصل به آنرا در مدار اولیهای موسوم به مدار پارک قرار داده و بلوک انتقال مداری، ماهواره را از مدار اولیه به مدار نهایی منتقل میکند. همچنین این سامانه قابلیت اصلاح مداری را نیز دارد و میتواند دقت تزریق و همچنین قابلیت اطمینان آنرا افزایش دهد. باتوجهبه توانایی روبهتوسعه کشور در حوزه حاملهای ماهواره، یکی از ابزارهای قطعی موردنیاز برای انجام مأموریتهای فضایی چه در حوزه ماهوارهها بهمنظور قراردادن ماهوارههای مخابراتی در مدار و چه اکتشافات فضایی برای انجام مأموریتهای اعماق فضا مانند ماهنشین و مریخنورد؛ دراختیارداشتن بلوکهای انتقال مداری با قابلیت اطمینان بالا و ماژولار است. ازاینرو، پروژه بلوک انتقال مداری سامان در پژوهشکده سامانههای حملونقل فضایی تعریف شد و تاکنون متخصصانی بسیار دراینحوزه مأموریتی و تحقیق و توسعه فناوریهای مرتبطباآن فعالیت داشتهاند. بلوک انتقال مداری سامان کار خود را در مدار دایروی با شیب ۵۵ درجه آغاز خواهد کرد و ماهواره را در مدار بیضوی ۴۰۰ تا ۷۰۰۰ کیلومتری با شیب ۵۸ درجه تحویل خواهد داد. بلوک انتقال مداری سامان اولین بلوک مرحله بالای کشور است که تاکنون مراحل مختلفی را در تحقیق و توسعه طی کرده است. تمامی تجهیزات بلوک توسط زیرسیستم سازه و مکانیسم، حمل و نگهداری میشود بهمنظور صحهگذاری بر طراحی سازهای این بلوک، سه مدل سازهای، کیفی و پروازی ساخته شده که در آزمونهای مربوطه موردتأیید قرار گرفته است. بخش زمینی پروژه بلوک انتقال مداری سامان شامل ایستگاههای ارسال و دریافت تلهکامند و تلهمتری در باندهای UHF/VHF است که باتوجهبه TRL بالای این فناوری در کشور، امید است اینقسمت بهخوبی وظیفه خود را انجام دهد. ایستگاههای زمینی چهار گله درنظر گرفته شده برای این مأموریت در تبریز، مشهد ماهشهر و قشم واقع شدهاند که فرایند ساخت و تجهیز آنها رو به تکمیل است. کامپیوتر پرواز بلوک انتقال مداری سامان که یکی از پیچیدهترین زیرسیستمهای این سامانه است، دارای افزونه سرد بوده و وظیفه اجرای نرمافزار، دادهبرداری از تجهیزات مختلف بلوک، ذخیره دادهها و ارسال آنها به زمین ازطریق لینک مخابراتی را برعهده دارد. کامپیوتر پرواز و نرمافزار مربوطه بهمنظور توانمندسازی بخش خصوصی برونسپاری شده و تحت سختگیرانهترین آزمونهای محیطی و عملکردی موردسنجش قرار گرفته است. سامانههای جدایش بهطورکلی در دو دسته سرد و گرم قابلتقسیم هستند. در سیستم جدایش گرم از پیچهای انفجاری استفاده میشود که شوک ناشیازآنها میتواند به محموله آسیب برساند. بهعلاوه، این سامانهها ایمنی نسبتاً پایینی دارد و میتواند برای فرد نصب کننده و گروه پرتاب مشکلآفرین باشد. سیستم جدایش سرد نیز به چند صورت وجود دارد که سادهترین آنها، جدایش ازطریق رهاکردن تسمه و پیچیدهترین آنها که توسط پژوهشکده سامانههای حملونقل فضایی توسعه پیدا کرده به سیستم لایت بند (Light Band) معروف است. این سیستم علاوهبر امنیت و راحتی نصب، قابلیت اطمینان بالایی داشته و خطای جداسازی (اعم از سرعت زاویهای و...) را بهحداقل ممکن میرساند. شوک ناشی از این جدایش بسیارکم بوده و قابلیت استفاده روی انواع محمولههای حساس را دارد. نشانهروی بلوک انتقال مداری و همچنین پایدارسازی آن جزو موارد اصلی در انتقال مدار است که باید با دقت مناسبی صورت گیرد. بدینمنظور، از سنسورهای مختلفی ازجمله سنسور ستاره نگر، GPS، IMU استفاده شده است. دادههای این سنسورها بهمنظور کنترل وضعیت استفاده میشود و برای اعمال فرامین کنترلی از تراسترهای گاز سرد استفاده میشود. مشخصات و شرح الزامات بدینشرح است: نیروی رانش موردنیاز ۴ نیوتون؛ زمان کلی عملکرد ۸۰۰ ثانیه؛ سامانه پیشرانش گاز سرد؛ عملکرد پایا و پالسی با قابلیت خاموش و روشنشدن مکرر. در این زیرسیستم علاوهبر انجام آزمونهای کارکردی و محیطی بر روی تجهیزات استفاده شده، آزمونهای نرمافزار در حلقه و سختافزار در حلقه بهمنظور صحهگذاری الگوریتمهای تهیهشده انجام شده است. ایرنا