ماهواره ناهید ۲ گام بلند برای دستیابی به ماهواره‌ مخابراتی زمین‌‌آهنگ

به گزارش پروژه ایران،ماهواره ناهید 2 نخستین گام ایران از برنامه راهبردی دستیابی به ماهواره مخابراتی زمین آهنگ کشورمان است که مأموریت‌های آن در دو دسته مأموریت‌های اولیه و ثانویه تعریف شده است.

در مأموریت‌های اولیه تمرکز بر توسعه و تست فناوری‌های اساسی مورد نیاز مسیر راهبردی است: از جمله آزمون انتقال مداری با استفاده از پیشرانش تک‌مولفه‌ای و دستیابی به عمر عملیاتی 2 سال، آزمون موقعیت‌یابی رادیویی مستقل از GPS با قابلیت استخراج TIE، آزمون اعمال گشتاور وضعیت با استفاده از پیشرانش و مأموریت‌ مخابراتی از جمله ارتباط مخابراتی F&S، اندازه‌گیری تشعشعات (دزیمتری) و آزمون ارتباط هم زمان تلفنی نیز به عنوان مأموریت کاربردی و ثانویه در نظر گرفته شده‌اند.

اما 29 آذر وزیر ارتباطات همراه رئیس‌جمهور به استان گرگان سفر کرده است با اشاره به پیشرفت در حوزه فضایی گفت: در دو سال اخیر 9 پرتاب فضایی داشتیم که معادل پرتاب‌هایی است که در 10 سال گذشته انجام شده است. خوشبختانه در دولت سیزدهم صنعت فضایی کشور به ریل بازگشته است و اکنون چند ماهواره در آستانه پرتاب و چند ماهواره عملیاتی داریم.

با توجه به این صحبت‌های وزیر ارتباطات و اظهارنظرهای قبلی مسئولان فضایی کشور در چند ماه اخیر مبنی بر پرتاب چندین ماهواره تا پایان سال 1402، به نظر می‌رسد یکی از این ماهواره‌های آماده پرتاب، ناهید 2 باشد.

مراسم رونمایی از دو ماهواره ساخت متخصصان کشورمان اواخر سال گذشته به مناسبت بزرگداشت روز فناوری فضایی در موزه ارتباطات با حضور مقامات کشور برگزار شد. در این مراسم از ماهواره ناهید 2 و طلوع 3 رونمایی شد. سری ماهواره‌های ناهید (1 و 2) به سفارش سازمان فضایی ایران برای مأموریت‌های مخابراتی در پژوهشگاه فضایی ایران ساخته شدند.

مأموریت‌های ماهواره مخابراتی ناهید 2 چیست؟

اهداف اولیه راهبردی

انتقال مداری با استفاده از پیشرانش شیمیایی برای نخستین بار در کشور
اعمال گشتاور وضعیت با استفاده از پیشرانش گاز گرم برای نخستین بار در کشور
دستیابی به عمر عملیاتی 2 سال در فضا و آزمون زیرسامانه‌های پلتفرم ماهواره برای عملکرد صحیح
موقعیت‌یابی رادیویی مستقل از GPS با قابلیت استخراج TLE‏
ردگیری و کنترل موقعیت‌یابی یک مأموریت فضایی دارای مانور
ارتقای دقت نشانه‌روی به 1 تا 3 درجه
اهداف ثانویه راهبردی

ارتباط مخابراتی ذخیره و ارسال با قابلیت پشتیبانی از 254 کاربر با پروتکل پیچیده و نوین
آزمون ارتباط هم زمان تلفنی توسط ماهواره در لینک KU‏
اندازه‌گیری تشعشعات (دریمتری)
برقراری ارتباط ایمن میان دستگاه‌های ردیابی و مرکز کنترل مأموریت
مشخصات فنی ماهواره مخابراتی ناهید 2

ماهواره ناهید 2 با جرم 120 کیلوگرم توسط پرتابگر سیمرغ در مدار 500 کیلومتری با شیب 56 درجه تزریق خواهد شد. این ماهواره علاوه بر توسعه راهبرد مخابراتی کشور توان ارائه خدمات کاربردی ذخیره و ارسال داده و تماس صوتی میان دو کاربر و سنجش تشعشعات فضا را داراست. در ادامه مشخصات کامل‌تر این ماهواره ارائه شده است.

زیرسیستم‌های ناهید 2

سازه و ترولی

طراحی سازه صلیبی با نسبت استحکام به وزن بالا با استفاده از ایزولاتور برای کاهش بارهای ارتعاشی صورت پذیرفته است. این طرح سبب کاهش وزن در سازه ماهواره به نسبت چگالی بالای المان‌های موجود در آن شده است. همچنین برای این ماهواره ترولی با قابلیت‌های ویژه و خاص هم چون چرخش حول محورهای مختصات و وجود ایولاتور برای کاهش بارهای وارده ناشی از حمل و نقل، ساخته شده است.

پیشرانش

یکی از مأموریت‌های ماهواره دستیابی به فناوری پیشرانش شیمیایی و مانورهای مداری است به منظور تحقق این مأموریت زیرسیستم پیشرانش برای ناهید 2 درنظر گرفته شده است که انتقال مداری از ارتفاع 500 کیلومتری به ارتفاع 550 کیلومتری را با پیشران شیمیایی و سطح رانش 1 نیوتن با 4 عدد تراستر و 4 تراستر رزرو اجرا می‌کند. پیاده‌سازی مجموعه پیشرانش شیمیایی تک مؤلفه و تجمیع آن با سازه از تجربیات جدید داخل کشور در ساخت ماهواره است.

کنترل حرارت

عایق‌های چندلایه، پوشش‌های رنگی، هیترها، سنسورها، واشرها و لایی‌ها در کنار بورد کنترل حرارت، مجموعه زیرسیستم کنترل حرارت را در ماهواره ناهید 2 تشکیل می‌دهند. کنترل حرارت ماهواره ناهید 2 با توجه به خطراتی که یخ‌زدگی و بالا رفتن دما در پیشرانه‌های شیمیایی به همراه دارد از اهمیتی ویژه برای حفظ ایمنی ماهواره برخوردار است. از هیترهای متعدد برای حفظ دمای قابل قبول مخازن پیشرانه و فشارنده استفاده شده است. همین طور افزایش قابل توجه دما در محل تراسترها اتفاق می‌افتد که با استفاده از سپرهای حرارتی کنترل می‌شود.

توان

توان ترکیب سلول خورشیدی (گالیوم آرسناید) و باتری (لیتیوم یون) در زیرسیستم توان، حدود 35 وات توان متوسط مصرفی ماهواره را تأمین می‌کند. آرایه‌های خورشیدی ماهواره در 4 پانل بدنی طراحی شده‌اند که بر روی بسترهایی از جنس صفحات لانه زنبوری قرار گرفته‌اند. بردهای شارژر، برد سوئیچ توان، برد رله توان، مبدل‌های اصلی و افزونه و بردهای توزیع توان در جعبه الکترونیکی توان قرار داده شده و ترکیبی موفق را در تأمین توان این ماهواره ارائه داده‌اند.

مخابرات محموله

لینک‌های مخابراتی ماهواره ناهید 2 شامل لینک ارتباطی تله‌متری و تله کامند اصلی و افزونه در باند فرکانسی S و لینک ارسال داده‌های موقعیت‌یابی در باند فرکانسی VHF است که این لینک به عنوان افزونه دوم لینک پایین رو مخابرات تله متری نیز استفاده می‌شود. همچنین این ماهواره دارای لینک ارسال سیگنال رنج، برای موقعیت‌یابی رادیویی در باند فرکانسی S است. لینک بالا روی موجود در محموله ذخیره و ارسال در باند فرکانسی UHF نیز به عنوان افزونه دوم لینک تله‌کامند استفاده می‌شود.

تعیین و کنترل وضعیت و موقعیت

زیر‌سامانه تعیین و کنترل وضعیت و موقعیت با پایداری سه‌محوره و دقت نشانه‌روی 1 تا 3 درجه RMS در هر راستا یکی از مهم‌ترین زیرسیستم‌های ماهواره ناهید 2 است حسگرهای تعیین وضعیت شامل حسگر، خورشید مغناطیس‌سنج و جای‌روی نرخی و عملگرهای کنترل وضعیت شامل عملگر مغناطیسی و چرخ عکس العملی است که توسط الگوریتم مختص این ماهواره هدایت می‌شوند تا بهترین دقت ممکن برای ماهواره ناهید 2 فرآهم آید.

آزمونهای SIL PIL HIL روی زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت این ماهواره به طور کامل انجام شده و گواه عملکرد مناسب این زیرسیستم در ماهواره ناهید 2 است.

مدیریت فرمان و داده

زیرسیستم C&DH ماهواره ناهید 2 شامل دو برد OBC (اصلی و افزونه) و یک برد سوپروایزر است که در جعبه الکتریکی ماهواره قرار گرفته است. طراحی و ساخت زیرسیستم C&DH این ماهواره برمبنای تراشه Smart Fusion2 شرکت Microsemi صورت گرفته است. این تراشه یک FPGA با ساختار ساخته شده از Flash است که ذات Fabric آن دربرابر خطاهای SEU مقاوم است. در کنار این مسئله مقاوم‌سازی حافظه‌ها در این تراشه با روش‌های متنوع از قبیل EDAC یا روش TMR انجام شده است.

برد سوپروایزر به منظور مدیریت افزونگی درنظر گرفته شده است. طراحی این برد بر مبنای تراشه ProASIC3 شرکت Microsemi صورت گرفته است. مصرف توان بسیار پایین در کنار قابلیت اطمینان بالا از ویژگی‌های اصلی این تراشه است.

محموله مخابراتی سرویس تلفنی

مأموریت محموله مخابراتی، رله سیگنال تلفنی میان دو ایستگاه زمینی در زمان قرارگیری در افق مشترک در باند فرکانی Ku است. این مأموریت پایه‌های اولیه راهبردی برای دستیابی کشور ایران به ماهواره‌های مخابراتی زمین آهنگ را فراهم کرده است.

محموله مخابراتی سرویس ذخیره و ارسال

مأموریت محموله ذخیره و ارسال برقراری ارتباط در بستر ماهواره بین 254 کاربر زمینی در باند فرکانسی UHF است. پروتکل ارتباطی ذخیره و ارسال در این محموله به صورت خاصی بوده و در نوع خود در دنیا نوین است.

محموله سنجش تشعشعات فضایی

با توجه به اهمیت شناخت محیط فضا از نظر نوع و میزان تشعشعات در این پروژه یک محموله سنجشی تشعشعات (دزیمتر) درنظر گرفته شده است. محیطی که دزیمتر برای آن طراحی شده، مدار LEO است. این محموله می‌تواند میزان تشعشعاتی که در ارتفاع حدود 500 کیلومتری در مدت سه سال به واحد سطح می‌رسد را اندازه‌گیری کند و برای استفاده در طراحی ماهواره‌های آتی در اختیار مهندسان کشور قرار دهد.

ایستگاه زمینی

با توجه به تعدد لینک‌های مخابراتی در ماهواره ناهید 2، ایستگاه‌های زمینی نیز متعدد و پراکنده بوده و شبکه زمینی قابل اطمینانی برای حفظ ارتباط این ایستگاه‌ها و عملیات موفق ماهواره مورد نیاز است. در این مجموعه هم از ایستگاه‌های ثابت، هم ایستگاه‌های سیار و هم از ایستگاه‌های قابل حمل استفاده شده است. این ایستگاه‌ها در باندهای فرکانسی X، S، KU، UHE، VHF قابلیت اجرای عملیات دارند و جمعاً در 6 محل ثابت و یک ایستگاه متحرک ساخته شده‌اند.

دستاوردها در حوزه ماهواره ناهید 2

ارائه 10 عنوان ثبت اختراع جدید
ارائه 36 عنوان مقاله پژوهشی داخلی و بین المللی
اجرای فرایند تجمیع و ساخت مدل کیفی و مهندسی مطابق استاندارد ECSS آزمون و تحویل‌دهی کامل مدل کیفی (قابل پرتاب با ملاحظات) و مهندسی ماهواره
به سازمان فضایی مطابق استاندارد ECSS
ساخت آزمون و نصب ایستگاه‌های زمینی
تدوین و نگارش 380 عنوان سند علمی ماهواره ناهید 2
همکاری مشترک با دانشگاه در 10 عنوان طرح دانشگاهی
250 عنوان طرح پژوهشی خاتمه یافته و 13 عنوان طرح پژوهشی در حال انجام
ریز دستاوردها در سطح زیر سیستم

توسعه و کیفیت سنجی صفحه آنتن ماهواره
توسعه و آزمون محموله رله تلفنی KU با قابلیت حذف شیفت داپلر ماهواره
توسعه محموله ذخیره و ارسال در باند UHF با پروتکل ارتباطی ویژه ماهواره
ساخت و توسعه زیر سیستم TT&C در باند S به همراه طیف گسترده ماهواره
توسعه محموله مخابراتی موقعیت‌یابی رادیویی در باند 5 ماهواره
توسعه کامپیوتر روی برد ماهواره با پردازنده دارای سابقه فضایی برای ماهواره
توسعه محموله سنجش تشعشعات فضایی TID ماهواره
تدوین کد نرم افزاری سرویسهای PUS نسخه 2018 در ماهواره
توسعه نرم افزار تزریق خطا به منظور آزمون فرایند FDIR ماهواره
توسعه واقعیت مجازی سناریوی کارکردی ماهواره در عمر عملیاتی ماهواره
توسعه امولاتور حسگرهای تعیین و کنترل وضعیت ماهواره
توسعه سخت افزار و نرم افزار در حلقه تعیین و کنترل وضعیت ماهواره
تجمیع بستر آزمون سخت افزار در حلقه تعیین و کنترل وضعیت به دو
صورت میز سه درجه آزادی و میز گسترده ماهواره
ساخت و تجمیع بستر آزمون سخت افزار در حلقه تولید و توزیع توان ماهواره
توسعه اولیه آنتن پدستالهای ایستگاه زمینی TT&C باند S ماهواره
راه‌اندازی بستر نرم افزار در حلقه زیرسیستم پیشرانش ماهواره

گزارشگر : تحریریه پروژه ایران