ماهواره فجر1 : چهارمین ماهواره ایرانی

این ماهواره ایرانی چهارمین ماهواره ایرانی شناخته می شود، با استفاده از زیرسامانه‌های مدرن و تکنولوژی‌های بومی، قابلیت های متعددی را برای انجام مأموریت های مختلف فراهم آورده است. این ماهواره که حاصل تلاش‌های متخصصان گروه فضایی صاایران و بخش خصوصی و دانشگاهی است، در بهمن ماه 93 به فضا پرتاب شد

ماموریت ماهواره فجر 1:

مأموریت‌های ماهواره فجر مجموعه ای از انتقال مداری، عکس برداری و حمل محموله های تحقیقاتی بوده اند. این مأموریت‌ها، به ویژه با استفاده از فناوری‌های جدیدی مانند رانشگر گاز سرد، پایداری چرخان فعال و تعیین و توزیع توان الکتریکی، انجام می شوند.

ابعاد چهارمین ماهواره ایرانی:

شکل هندسی این ماهواره به صورت 6 ضلعی با ارتفاع 49 سانتی‌متر و عرض 35 سانتی‌متر بوده و قریب به 60 کیلوگرم جرم داشته است. فجر نسبت به امید دو برابر و نسبت به رصد-1 سه تا چهار برابر و نسبت به نوید علم و صنعت حدود 10 تا 20 درصد سنگین تر است.

 

ویژگی‌های فجر1:

ماهواره فجر ویژگی‌های گوناگون و جذابی دارد که در متن زیر به برخی از آنها اشاره می‌کنیم.

ویژگی انتقال مداری در ماهواره فجر:

فجر اولین ماهواره ایرانی است که ویژگی انتقال مداری را دارا بوده است. استفاده از زیرسامانه پیش رانش گاز سرد، یکی از ویژگی‌های بارز ماهواره فجر است که امکان تغییر مدار از ۲۵۰ تا ۴۵۰ کیلومتر بیضوی به مدار ۴۵۰ کیلومتر دایره‌ای را فراهم می‌کند. این تکنولوژی، انعطاف پذیری بالایی را برای ماهواره در جهت انجام مأموریت‌های متنوع و تطبیق با شرایط مختلف فراهم می‌آورد.

تغییر مداری تلاشی برای پایداری:

اگر بخواهیم با جزئیات تغییر مداری توضیح دهیم باید گفت، نیروی خروج از مرکز که از تغییر جهت نشات گرفته و در تقابل با نیروی جاذبه زمین است، دلیل اصلی باقی ماندن ماهواره در مدار می باشد. با افت سرعت، نیروی مخالفت کننده با جاذبه نیز کاهش یافته و در نتیجه ماهواره به سمت زمین کشیده می‌شود.

یک راه‌حل کم‌هزینه، برای افزایش عمر کاری ماهواره از نظر مدت زمان استقرار در مدار، انتقال مداری است. این عمل برای رساندن ماهواره به ارتفاعات بالاتر است(به نسبت سرمایه لازم برای ارتقاء ماهواره بر برای رسیدن به این ارتفاع این راهکار هزینه کمتری دارد.) 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 نموده و در مدار بالاتری مستقر می‌شود.

سامانه‌های پیشرانش فضایی به طور کلی به دو دسته 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.

پس از قرار‌گیری 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 با حداقل ارتفاع 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 می‌گیرد.

نیرو‌های پسای روی ماهواره در فضای بالای جو به مقدار قابل توجهی کمتراند، علت این موضوع رقیق بودن هوا در آن ناحیه است و این عمل باعث می‌شود که از نظر بالستیکی کاهش سرعت ماهواره خیلی کمتر باشد. فلذا ماندگاری ماهواره در فضا از حدود سه ماه به حداقل یک تا یک و نیم سال افزایش می‌یابد.

حضور در ارتفاعات بالاتر علاوه بر افزایش طول عمر ماهواره،  به مجموعه داده‌های دانشی پیرامون عملکرد ماهواره و زیرسامانه‌های آن در این ارتفاعات نیز خواهد افزود و راه را برای تجربه‌های بعدی هموارتر می‌کند. 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 بهره‌گیری 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 می‌شود. بنابراین ماهواره فجر در هر 10 ثانیه یکبار به دور خود و در هر ثانیه 36 درجه می‌چرخد.

دوربین ماهواره، فجر با چه دیدگاهی به جهان می‌نگرد:

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های ماهواره فجر، دوربین پیشرفته‌ی آن است که تصاویر با کیفیت بالا را برای استفاده‌های متنوعی همچون نقشه‌برداری و هواشناسی فراهم می‌کند. این تصاویر می‌توانند در مطالعات زمین‌شناسی،  کشاورزی، مدیریت‌ بحران و دیگر زمینه‌های علمی و عملیاتی کاربرد داشته باشند.

طراحی، ساخت، مونتاژ و برنامه نویسی بخش الکترونیک، ساخت قطعات مکانیکی طبق استانداردهای فضایی، پوشش‌دهی قطعات مکانیک بخش اپتیکی با استفاده از پوشش‌های فضایی، ساخت و پوشش(کوتینگ) لنزها با شیشه‌های ضد تشعشع، مونتاژ بخش اپتیک، مونتاژ و راه‌اندازی کل دوربین، گرفتن تصویر با استفاده از این دوربین و اجرای آزمایش‌های اپتیکی بر روی بخش‌های مختلف از عمده فعالیت‌های انجام شده برای ساخت دوربین این ماهواره ایرانی است.

این دوربین دارای قابلیت تفکیک 500 تا هزار متر را دارد. از دیگر قابلیت‌های ماهواره فجر به‌کارگیری روش ترکیبی برای موقعیت‌یابی آن است که شامل دو روش استفاده از ایستگاه‌های زمینی و سامانه موقعیت‌یابی جهانی(GPS) در داخل ماهواره است. همچنین در این فجر1 موفق به طراحی، ساخت و آزمایش گیرنده GPS فضایی برای موقعیت‌یابی در مدارهای لئو (LEO) شده‌اند که در این ماهواره ایرانی از این نوع سامانه‌ها استفاده شده است.

 

انتقال حرارت در چهارمین ماهواره ایرانی:

 

عایق‌های حرارتی چند لایه و پوشش‌های خاص چند لایه نیز در ماهواره فجر استفاده شده‌اند. با توجه به اختلاف شدید دما بین وجوه مختلفی که رو و پشت به نور خورشید قرار دارند، مسئله انتقال حرارت و ترمودینامیک داخلی در ماهواره‌ها بسیار پیچیده بوده به‌علاوه حرکت خود ماهواره نیز عامل دیگری در ازدیاد این پیچیدگی به شمار می‌رود 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 تا ماهواره فجر قابلیت اطمینان 90 درصد داشته باشد.

موقعیت یابی در فجر1:

 ماهواره فجر، علاوه بر سامانه‌های مداری، دارای سیستم موقعیت‌یابی جی‌پی‌اس است که موقعیت دقیق آن را در هر‌لحظه در فضا ردیابی می‌کند. این امکان به ماهواره فجر توانایی مانورمداری و تصویربرداری دقیق را می‌دهد، که برای مأموریت‌های نقشه‌برداری و هواشناسی حیاتی است.

سلول خورشیدی:

ماهواره فجر از سلول‌های خورشیدی بر روی بدنه‌اش استفاده می‌کند. این سلول‌ها از نور خورشید تغذیه می‌شوند و با شارژ کردن باتری‌های ماهواره، عمر کاری آن را به یک سال و نیم افزایش می‌دهند.

 

دستاورد‌های فجر1:

دستاوردهای ماهواره فجر، نه تنها در بهبود زیرسامانه‌های پردازش و افزایش عمر مداری نمایان است، بلکه در دستیابی به فرآیند کاملی از کلیه زیرسامانه‌های مورد نیاز در فناوری فضایی و کاهش هزینه‌ها نیز مؤثر بوده است.

اصلی‌ترین تفاوت‌ها و بهبودهای فجر نسبت به امید، بهره‌مندی از سلول‌های خورشیدی برای شارژ باتری و تولید توان، قرارگیری در مدارهای بالاتر، طول عمر بسیار بیشتر، همراه داشتن محموله تصویربرداری و توانایی افزایش ارتفاع نسبت به زمین از طریق انتقال مداری است.

پرتاب فجر:

در نهایت، ماهواره فجر با استفاده از ماهواره‌بر بومی سفیر فجر، که ۲۱ متر طول و ۲۶ تن وزن داشت و با سوخت ترکیبی مایع کار می کرد، به فضا پرتاب شد. این پروژه نشان از توانمندی‌های فنی و مهندسی بالای تیم‌های دخیل در پروژه دارد.

درپایان:

ماهواره فجر پرتاب شد تا با آزمودن چندین فناوری جدید حرکت کشور در مسیر تکمیل فناوری‌های فضایی و توسعه ماهواره‌های حرفه‌ای تر و برای کاربرد عملیاتی را هموارتر نموده تا قدم دیگری برای افزایش تجارب کشورمان در زمینه فناوری‌های فوق پیشرفته برداشته شود.