به گزارش مشرق، علی‌اصغر اصولی؛ عبور از مدارهای ارتفاع پایین (LEO) و دستیابی به مدار زمین‌آهنگ (GEO) در ارتفاع ۳۶هزارکیلومتری، نمایانگر یک جهش پارادایمی و نقطه عطفی بی‌بازگشت در برنامه‌های فضایی هر کشوری است.

اظهارات اخیر حسن سالاریه؛ رئیس سازمان فضایی ایران در نشست خبری خود در پاسخ به سؤال خبرنگار تسنیم، پرده از یک نقشه راه استراتژیک، مدون و سه‌مرحله‌ای برداشت که با هدف نهایی استقرار ماهواره‌های بومی در این مدار استراتژیک طراحی شده است.

این نقشه راه، که بر سه پایه اساسی «توسعه پلتفرم‌های ماهواره‌ای کلاس ژئو»، «طراحی و ساخت بلوک‌های انتقال مداری (OTV)» و «توسعه پرتابگرهای سنگین و فوق‌سنگین» استوار است، نشان‌دهنده گذار برنامه فضایی ایران از فاز اثبات فناوری در مدارهای پایین، به فاز عملیاتی‌سازی، تجاری‌سازی و تثبیت حاکمیت ملی در مدارهای بالاست.

فیزیک مداری و اهمیت ژئوپولیتیک مدار ۳۶هزارکیلومتری

پیش از ورود به تحلیل سه‌گانه فنی مطرح‌شده توسط ریاست سازمان فضایی ایران، درک ماهیت مدار ۳۶هزارکیلومتری و چرایی اهمیت آن ضروری است. مدار زمین‌آهنگ (Geostationary Earth Orbit) که در فاصله تقریبی ۳۵,۷۸۶کیلومتری از سطح خط استوای زمین قرار دارد، دارای ویژگی فیزیکی منحصربه‌فردی است.

در این ارتفاع، سرعت زاویه‌ای چرخش ماهواره به دور زمین دقیقاً با سرعت چرخش وضعی زمین به دور محور خود (یک روز نجومی معادل ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه و ۴ ثانیه) برابر می‌شود، نتیجه این تقارن فیزیکی آن است که ماهواره نسبت به هر ناظر مستقر بر روی سطح زمین، همواره در یک نقطه ثابت در آسمان به‌نظر می‌رسد.

این ویژگی، مدار ژئو را به ارزشمندترین موقعیت فضایی برای استقرار ماهواره‌های مخابراتی، پخش رادیو و تلویزیونی، شبکه‌های ارتباطی بانکی و نظامی و سیستم‌های هواشناسی تبدیل کرده است. به‌خلاف ماهواره‌های مدار لئو (نظیر منظومه‌های سنجشی یا اینترنت ماهواره‌ای ارتفاع پایین) که به‌سرعت از فراز یک ایستگاه زمینی عبور می‌کنند و نیازمند آنتن‌های ردیاب پیچیده یا شبکه‌ای پرتعداد از ماهواره‌ها برای پوشش مداوم هستند، تنها سه ماهواره در مدار ژئو می‌توانند پوشش ارتباطی پیوسته‌ای را برای کل کره زمین (به‌جز قطبین) فراهم آورند.

دیپلماسی فضا و بحران نقاط مداری ایران در اتحادیه بین‌المللی مخابرات (ITU)

یکی از محرک‌های اصلی که دستیابی سریع به مدار ۳۶هزارکیلومتری را از یک هدف توسعه علمی به یک «الزام امنیت ملی و اقتصادی» تبدیل می‌کند، مسئله حفظ نقاط مداری ثبت‌شده در اتحادیه بین‌المللی مخابرات (ITU) است. مدار ژئو، به‌دلیل طول محدود دایره استوایی، فضایی به‌شدت محدود، پرترافیک و دارای ارزش تجاری و استراتژیک بی‌نهایت است. کشورها برای اختصاص این نقاط با یکدیگر در رقابت شدید حقوقی و دیپلماتیک قرار دارند.

جمهوری اسلامی ایران در سال ۱۳۵۶ خورشیدی (۱۹۷۷ میلادی)، با آینده‌نگری، سه نقطه مداری بسیار استراتژیک را در این مدار به ثبت رساند. قوانین بین‌المللی ITU ایجاب می‌کند که نقاط ثبت‌شده ظرف مدت زمان مشخصی با یک ماهواره فیزیکی و عملیاتی اشغال شوند.

با وقوع انقلاب اسلامی، جنگ تحمیلی و تحریم‌های ظالمانه تکنولوژیک، ایران امکان ساخت و پرتاب ماهواره بومی در آن مقطع تاریخی را نیافت، در نتیجه، برای حفظ این نقاط، مجبور به استفاده از راهکار حقوقی اجاره ماهواره‌های مستعمل (Paper Satellites یا ماهواره‌های استیجاری) در این مدارها شدیم تا حداقل حضور حقوقی خود را تثبیت کنیم.

جدول اطلاعات نقاط مداری ایران

زهره۱:

موقعیت مداری: ۳۴ درجه شرقی

سال ثبت اولیه: ۱۳۵۶ (۱۹۷۷)

وضعیت حقوقی و عملیاتی فعلی: ابطال امتیاز در سال ۱۳۹۱ (۲۰۱۲) به‌دلیل عدم استقرار ماهواره عملیاتی.

زهره۲:

موقعیت مداری: ۲۶ درجه شرقی

سال ثبت اولیه: ۱۳۵۶ (۱۹۷۷)

وضعیت حقوقی و عملیاتی فعلی: فعال و در حال بهره‌برداری مشترک با استفاده از ظرفیت ماهواره بدر (عرب‌ست).

زهره۳:

موقعیت مداری: ۴۷ درجه شرقی

سال ثبت اولیه: ۱۳۵۶ (۱۹۷۷)

وضعیت حقوقی و عملیاتی فعلی: ابطال امتیاز در سال ۱۳۸۷ (۲۰۰۹) به‌دلیل پایان مهلت قانونی استقرار.

تحلیل این روند تاریخی نشان می‌دهد که تکیه بر پرتابگرها و پلتفرم‌های خارجی برای حفظ این دارایی‌های نامشهود، به‌دلیل تهدیدات ناشی از تحریم‌ها و کارشکنی‌های سیاسی، استراتژی به‌شدت شکننده‌ای بوده است.

از دست رفتن نقاط زهره ۱ و ۳، خسارتی به صنعت فضایی کشور است، ازاین‌رو، نقشه راه سه‌مرحله‌ای سازمان فضایی ایران، در واقع یک واکنش سخت‌افزاری و قطعی به یک چالش حقوقی و ژئوپولیتیک است. دستیابی بومی به مثلث تکنولوژیک (پلتفرم ماهواره، بلوک انتقال، پرتابگر سنگین) تنها راهکار غیرقابل‌تحریم برای تضمین حاکمیت ایران بر منابع محدود مداری در فضاست.

گام نخست: معماری و توسعه پلتفرم‌های کلاس ژئو (پروژه ناهید۳)

نخستین حلقه از این زنجیره سه‌گانه، طراحی و ساخت خود پلتفرم ماهواره است. استقرار ماهواره در ارتفاع ۳۶هزارکیلومتری، با چالش‌های مهندسی، حرارتی و فیزیکی به‌مراتب پیچیده‌تری نسبت به مدارهای ۵۰۰کیلومتری لئو همراه است. همان‌طور که حسن سالاریه رئیس سازمان فضایی ایران به‌درستی اشاره کرد، سیستم تعیین موقعیت، سیستم نگهداشت مداری و ارتباطات در این ارتفاع دچار دگرگونی بنیادین می‌شوند.

فیزیک مخابرات فضایی و چالش بنیادین توان مصرفی

یکی از کلیدی‌ترین نکاتی که در مسیر توسعه ماهواره‌های ژئو مطرح می‌شود، تفاوت چشمگیر در میزان افت سیگنال (Path Loss) و در نتیجه توان الکتریکی موردنیاز برای برقراری ارتباط با ایستگاه زمینی است. بر اساس قوانین فیزیک امواج الکترومغناطیس، افت مسیر فضای آزاد (FSPL) متناسب با مربع فاصله افزایش می‌یابد.

محاسبات مهندسی مخابرات فضایی در باند Ku (فرکانس ۱۲ گیگاهرتز که باند استاندارد مخابرات تلویزیونی و داده است) حقایق شگفت‌انگیزی را نشان می‌دهد. میزان افت مسیر در مدار لئو (ارتفاع ۵۰۰کیلومتری) حدود ۱۶۸ دسی‌بل است، در حالی که این میزان برای ارتباط با مدار ژئو (۳۶هزارکیلومتری) به بیش از ۲۰۵.۱۵ دسی‌بل افزایش می‌یابد.

این اختلاف ۳۷.۱۵دسی‌بلی بیانگر یک واقعیت فیزیکی خیره‌کننده است؛ ماهواره مستقر در مدار ژئو، برای جبران این افت شدید و ارسال داده‌ها با نرخ بیت (Bitrate) و نسبت سیگنال به نویز (SNR) مشابه، نیازمند توانی بیش از ۵,۱۸۴ برابر بیشتر از ماهواره‌ای مشابه در مدار لئو است.

تحلیل فنی مقایسه پارامترها در باند Ku (فرکانس ۱۲ گیگاهرتز)

در این بررسی، تفاوت‌های کلیدی بین مدار لئو (LEO) در ارتفاع ۵۰۰ کیلومتری و مدار ژئو (GEO) در ارتفاع ۳۶,۰۰۰ کیلومتری به شرح زیر است:

افت مسیر فضای آزاد (FSPL):

در مدار لئو: ۱۶۸.۰۰ دسی‌بل (dB)

در مدار ژئو: ۲۰۵.۱۵ دسی‌بل (dB)

اختلاف افت مسیر (Delta):

مدار لئو به عنوان مبنا در نظر گرفته شده است.

مدار ژئو دارای ۳۷.۱۵+ دسی‌بل افت مسیر بیشتر نسبت به مدار لئو است.

نسبت توان جبرانی مورد نیاز:

در مدار لئو: ۱ برابر

در مدار ژئو: ۵,۱۸۴ برابر بیشتر (به این معنا که برای جبران افت مسیر در مدار ژئو، به توانی بیش از ۵ هزار برابر نسبت به مدار لئو نیاز است).

این حقیقت فیزیکی، معماری پلتفرم ماهواره را به‌طور کامل دگرگون می‌سازد. ماهواره‌های ارتفاع پایین (نظیر ماهواره‌های سنجشی طلوع، پارس ۱ و ۲ یا ماهواره‌های نظامی نور) می‌توانند با پنل‌های خورشیدی چسبیده به بدنه (Body-mounted) انرژی چندصد واتی خود را تأمین کنند.

اما یک ماهواره ژئو نظیر «ناهید ۳»، برای تغذیه ترانسپوندرهای پرتوان خود نیازمند کیلووات‌ها توان الکتریکی است. این امر مستلزم طراحی پنل‌های خورشیدی بازشونده (Deployable Solar Arrays) با مساحت بسیار بالا و مکانیزم‌های ردیابی خورشید (Sun Tracking Mechanisms) است تا در طول روز فضایی، حداکثر انرژی را جذب کرده و باتری‌های ظرفیت‌بالا را برای زمان‌های خسوف (Eclipse) شارژ کند.

سیستم‌های تعیین و کنترل وضعیت (ADCS) در اعماق فضا

چالش دوم که در سخنان ریاست سازمان فضایی نیز برجسته شد، سیستم کنترل وضعیت ماهواره است. در مدارهای پایین (لئو)، میدان مغناطیسی زمین به اندازه کافی قوی است که ماهواره‌ها بتوانند با استفاده از عملگرهای مغناطیسی (Magnetic Torquers) و تعامل با این میدان، وضعیت زاویه‌ای خود را تنظیم کنند و گشتاورهای مزاحم را دفع کنند. اما در ارتفاع ۳۶ هزار کیلومتری، شدت میدان مغناطیسی زمین به حدی ضعیف می‌شود که استفاده از گشتاوردهنده‌های مغناطیسی عملاً ناکارآمد خواهد بود.

در مقابل، سیستم تعیین و کنترل وضعیت (ADCS) در ماهواره‌های ژئو باید متکی بر سنسورهای پیشرفته‌تری نظیر سنسورهای ستاره‌نگر (Star Trackers) با دقت کسر ثانیه قوسی برای تعیین موقعیت و چرخ‌های واکنشی (Reaction Wheels) با گشتاور بالا همراه با تراسترهای شیمیایی یا الکتریکی برای اعمال کنترل باشد.

همچنین، محیط تشعشعی در این ارتفاع، به دلیل حضور در کمربندهای تابشی ون‌آلن و قرارگیری در معرض بادهای خورشیدی، بسیار خشن‌تر است که نیازمند طراحی قطعات الکترونیکی مقاوم در برابر تشعشع (Radiation Hardened) است

چالش نگه‌داشت مداری (Station Keeping) و تکامل پروژه ناهید

یک ماهواره در مدار ژئو به طور مداوم تحت تأثیر گرانش ناشی از ماه و خورشید، عدم تقارن میدان گرانشی زمین (پدیده تری‌محوری زمین) و فشار تابش خورشیدی قرار دارد. این نیروهای مزاحم تمایل دارند ماهواره را از موقعیت مداری دقیق خود (Longitudinal slot) و همچنین از صفحه استوا (زاویه میل مداری) خارج کنند.

جبران این انحرافات نیازمند مانورهای دوره‌ای اصلاح مدار در محورهای شمال-جنوب و شرق-غرب است که در طول عمر عملیاتی ماهواره (که برای ماهواره‌های تجاری معمولاً ۱۰ تا ۱۵ سال است) حجم قابل توجهی از سوخت را مصرف می‌کند.

طراحی سامانه‌های پیشرانش و تراسترهای لبه فناوری در پژوهشگاه فضایی ایران دقیقاً برای پاسخگویی به این نیاز حیاتی در پروژه ماهواره مخابراتی «ناهید ۳» در حال انجام است.

خانواده ماهواره‌های ناهید، مسیر تکاملی هوشمندانه‌ای را طی کرده‌اند. ماهواره ناهید ۱ با ماموریت اثبات فناوری پنل‌های بازشونده و ارتباط در باند Ku طراحی شد. ماهواره ناهید ۲ با ارتقای چشمگیر، به عنوان نخستین ماهواره مخابراتی عملیاتی با قابلیت مکالمه تلفنی همزمان و نصب موتورهای کنترل وضعیت توسعه یافت و با موفقیت آزمایش شد. اکنون ناهید ۳، به عنوان نماد بلوغ راهبردی ایران در حوزه ارتباطات فضاپایه، برای استقرار در مدار زمین‌آهنگ و ارائه خدمات پهن‌باند و تلویزیونی طراحی می‌شود.

گام دوم: توسعه و بلوغ بلوک‌های انتقال مداری (OTV)

برای رسیدن به مدار ۳۶ هزار کیلومتری، دو استراتژی کلی در معماری ماموریت وجود دارد. استراتژی نخست، استفاده انحصاری از پرتابگرهای فوق‌سنگین است که قادرند ماهواره را به صورت مستقیم (Direct Injection) در مدار ژئو قرار دهند. این روش نیازمند موشک‌هایی با ابعاد و توانایی‌های خیره‌کننده است و بسیار پرهزینه است.

استراتژی دوم که رویکردی مدرن‌تر، منعطف‌تر و اقتصادی‌تر است و امروزه توسط قدرت‌های اصلی فضایی (مانند ایالات متحده، چین، روسیه و آژانس فضایی اروپا) به طور گسترده استفاده می‌شود، بهره‌گیری از «مدار پارکینگ» (Parking Orbit) و سپس استفاده از «بلوک‌های انتقال مداری» (Orbital Transfer Vehicles / Kick Motors) است.

دینامیک انتقال مداری و نقش بلوک‌های ترانسفر

در این معماری استاندارد، پرتابگر سنگین، مجموعه محموله (متشکل از ماهواره اصلی و بلوک انتقال مداری متصل به آن) را به عنوان یک محموله واحد در یک مدار پایین و دایروی (مثلاً مدار پارکینگ در ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری) تزریق می‌کند. پس از پایدارسازی سیستم در این مدار و انجام بررسی‌های اولیه (Checkout)، وظیفه پرتابگر به پایان می‌رسد.

سپس، بلوک انتقال مداری به عنوان یک یدک‌کش فضایی وارد عمل می‌شود. این بلوک با روشن کردن موتور اصلی خود در نقطه مشخصی از مدار، شتاب و تغییر سرعت (Delta-V) قابل توجهی ایجاد می‌کند تا مدار دایروی لئو را به یک مدار بیضوی به نام «مدار انتقال زمین‌آهنگ» (GTO - Geostationary Transfer Orbit) تبدیل کند. این مدار بیضوی دارای حضیضی در همان ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری و اوجی در ارتفاع ۳۶,۰۰۰ کیلومتری است.

هنگامی که مجموعه به نقطه اوج می‌رسد، ماهواره در ارتفاع مطلوب قرار دارد، اما سرعت آن برای ماندن در آن مدار کافی نیست و زاویه میل مداری آن نیز باید اصلاح شود. در این مرحله، بلوک انتقال (یا موتور آپوژی خود ماهواره) مانور دوم موسوم به «ضربه اوج» (Apogee Kick) را انجام می‌دهد تا هم مدار را دایروی کند و هم زاویه میل مداری را به صفر (منطبق بر خط استوا) کاهش دهد. این فرآیند پیچیده مداری، نیازمند محاسبات فوق‌دقیق ناوبری و سیستم‌های پیشرانش با قابلیت اطمینان ۱۰۰ درصدی است و ممکن است چندین ماه به طول بینجامد.

پروژه خانواده سامان: از اثبات فناوری تا پیشرانه‌های پیشرفته

پژوهشگاه فضایی ایران و وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات، توسعه خانواده بلوک‌های انتقال مداری «سامان» را به عنوان یکی از راهبردی‌ترین ارکان نقشه راه فضایی کشور در دستور کار قرار داده‌اند. این خانواده، مسیری تکاملی از پیشرانه‌های جامد تا مایع و در نهایت سرمازا را طی می‌کند.

توسعه بلوک‌های انتقال مداری در ایران با هدف دستیابی به مدارهای عملیاتی بالاتر، با پروژه سامان ۱ آغاز شده است که از موتور سوخت جامد به همراه تراسترهای گاز سرد بهره می‌برد. این سامانه که فاقد قابلیت روشن و خاموش شدن مجدد موتور اصلی (تک‌سوزش) است، مأموریت انتقال محموله‌ها از مدار لئو در ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری به مدار مئو تا ارتفاع ۷۰۰۰ کیلومتری را بر عهده دارد و موفق شد در آذرماه ۱۴۰۳ (۲۰۲۴) تست موفق مداری خود را پشت سر بگذارد.

در گام بعدی، پروژه سامان ۲ در دست طراحی و ساخت نمونه مهندسی قرار دارد که با بهره‌گیری از موتور سوخت مایع، قابلیت چندین بار روشن و خاموش شدن در فضا را داراست. هدف عملیاتی این نسل جدید، انتقال محموله‌ها از مدار مئو به مدار انتقال زمین‌آهنگ (GTO) است که یک گام حیاتی برای رسیدن به ارتفاعات بالاتر محسوب می‌شود.

در نهایت، نقشه راه فضایی کشور به سمت بلوک‌های نسل بعد حرکت می‌کند که از موتورهای پیشرفته سرمازا (کرایوژنیک) نظیر ترکیب اکسیژن و هیدروژن مایع استفاده خواهند کرد. این بلوک‌ها با بهره‌گیری از تکانه ویژه بسیار بالا و قابلیت مانورپذیری چندباره، برای تزریق نهایی ماهواره‌های سنگین در مدار ژئو طراحی شده‌اند. این پروژه‌های پیشرفته هم‌اکنون در فاز تحقیقات، بررسی چالش‌های فناوری و بسترسازی برای ورود بخش خصوصی به این حوزه راهبردی قرار دارند تا زنجیره توانمندی‌های فضایی ایران در دستیابی به مدارهای دوربرد تکمیل شود.

فاز تحقیقات، چالش‌های فناوری و ورود بخش خصوصی

بلوک سامان۱ (معماری سوخت جامد):

سامان ۱ یک سیستم انتقال مداری مبتنی بر موتور سوخت جامد است. در آذر ماه ۱۴۰۳ (دسامبر ۲۰۲۴)، ماهواره‌بر سیمرغ در یک پرتاب تاریخی، بلوک انتقال مداری سامان ۱ را به همراه دو محموله دیگر (از جمله ماهواره فخر-۱) با مجموع وزن حدود ۳۰۰ کیلوگرم در مدار ۴۰۰ کیلومتری قرار داد که رکورد سنگین‌ترین محموله فضایی ایران را شکست.

در این ماموریت آزمایشی، سامان ۱ با موفقیت تست‌های پیچیده زیرسیستمی را در شرایط خلاء و ریزگرانش پشت سر گذاشت. از جمله این موفقیت‌ها، اجرای الگوریتم‌های پایدارسازی، تست زیرسیستم ایجاد چرخش (Spin-stabilization) با استفاده از تراسترهای گاز سرد و موتورهای کم‌رانش سوخت جامد (جهت توزیع حرارت و تثبیت جهت‌گیری پیش از روشن شدن موتور اصلی)، و عملیات بسیار حساس «جدایش نرم» (Lightband separation) محموله دامی بود. این دستاوردها نشان‌دهنده تسلط کامل مهندسان ایرانی بر الگوریتم‌های ناوبری، هدایت و کنترل فضایی است.

بلوک سامان۲ و گذر به پیش‌رانش مایع:

همان‌طور که رئیس سازمان فضایی اشاره کرد، گام بعدی عبور از سوخت‌های جامد به سمت پیشرانش سوخت مایع است. موتورهای سوخت جامد، اگرچه ساختار ساده‌تر و قابلیت نگهداری بهتری دارند، اما پس از اشتعال قابل خاموش شدن نیستند.

در مقابل، موتورهای سوخت مایع دارای مزیت استراتژیک «قابلیت روشن و خاموش شدن مجدد» (Restartability) هستند. این ویژگی برای مانورهای دقیق اصلاح مداری و به‌ویژه تزریق‌های چندگانه محموله در نقاط مختلف فضایی کاملاً ضروری است. طراحی سامان ۲ هم‌اکنون با تکیه بر این فناوری در جریان است.

انقلاب موتورهای سرمازا (کرایوژنیک) و نقش بخش خصوصی:

نقطه اوج فناوری پیشرانش فضایی، دستیابی به سوخت‌های سرمازا (نظیر ترکیب اکسیژن مایع با هیدروژن مایع یا متان مایع) است. این سوخت‌ها، که باید در دماهای فوق‌سرد (کرایوژنیک) نگهداری شوند، بالاترین میزان «تکانه ویژه» (Specific Impulse - Isp) را در میان تمامی پیشرانه‌های شیمیایی تولید می‌کنند. تکانه ویژه بالاتر به معنای بهره‌وری بی‌نظیر در تولید شتاب به ازای هر کیلوگرم سوخت است که در نتیجه اجازه می‌دهد بلوک انتقال مداری با وزن سوخت کمتر، محموله بسیار سنگین‌تری را به مدار ژئو منتقل کند.

ورود شرکت‌های دانش‌بنیان و بخش خصوصی به عرصه توسعه بلوک‌های انتقال مداری و موتورهای سرمازا، نویدبخش کاهش شدید هزینه‌های تحقیق و توسعه و تسریع در روند اقتصادی‌سازی صنعت فضایی ایران است.

ایجاد رقابت میان بخش دولتی و خصوصی، مدل موفقی است که در کشورهای پیشرو (نظیر همکاری ناسا با اسپیس‌ایکس) آزموده شده است. در سطح وزارت دفاع نیز، توسعه موتورهای سرمازا نظیر موتور قدرتمند «بهمن» برای استفاده در طبقات فوقانی ماهواره‌برهای سنگین با جدیت در حال پیگیری است.

دلالت پنهان بلوک‌های انتقال: انقلاب منظومه‌سازی فضاپایه

ارزش راهبردی بلوک‌های انتقال مداری تنها به رسیدن به مدار ژئو محدود نمی‌شود. این بلوک‌ها کلید ورود ایران به عصر «منظومه‌سازی» (Constellation Deployment) در مدارهای ارتفاع پایین (LEO) هستند. کشورهای پیشرو جهان در حال استقرار منظومه‌های اینترنت ماهواره‌ای، پایش راداری (SAR) و ناوبری جهانی متشکل از صدها و گاه هزاران ماهواره میکرو و نانو هستند.

بلوک انتقال مداری این امکان را فراهم می‌کند که یک ماهواره‌بر سنگین، به جای پرتاب یک ماهواره واحد، ده‌ها ماهواره کوچکتر را همزمان به مدار لئو ببرد. بلوک انتقال سپس به عنوان یک توزیع‌کننده (Dispenser) عمل کرده، در نقاط مختلف مدار موتور خود را روشن می‌کند، تغییر مسیر می‌دهد و ماهواره‌ها را یک‌به‌یک در موقعیت‌های زاویه‌ای دقیق رها می‌سازد. توسعه منظومه ماهواره‌ای «شهید سلیمانی» برای اینترنت اشیاء (IoT) و ارتباطات باریک‌باند، دقیقاً نیازمند چنین زیرساختی برای پرتاب‌های چندگانه اقتصادی است.

گام سوم: پرتابگرهای سنگین و فوق‌سنگین؛ عضلات فضایی ایران

هیچ بلوک انتقال مداری یا ماهواره پیشرفته‌ای نمی‌تواند به مدار ژئو دست یابد، مگر آنکه ابتدا توسط یک پرتابگر قدرتمند از حصار جاذبه ضخیم زمین و مقاومت آیرودینامیکی جو عبور کرده و در مدار پارکینگ قرار گیرد. نقشه راه پرتابگرهای ایران، مبتنی بر یک استراتژی دوگانه، هوشمندانه و موازی است: توسعه پرتابگرهای متکی بر سوخت جامد و پرتابگرهای مبتنی بر سوخت مایع و ترکیبی.

این موازی‌کاری استراتژیک، که با تقسیم کار دقیق برای جلوگیری از اتلاف منابع همراه است، ضمن توزیع ریسک تکنولوژیک، سرعت دستیابی به اهداف را تضمین کرده و سبدی متنوع از گزینه‌های پرتاب را فراهم می‌آورد.

محور سوخت جامد: خانواده قائم و موتورهای کامپوزیتی

پیشرفت‌های شگرف ایران در متالورژی، شیمی پیشرانه‌ها و به‌ویژه مواد مرکب (کامپوزیت) نظیر فیبر کربن، به نیروی هوافضای سپاه اجازه داده است تا موتورهای سوخت جامد بسیار سبک و مقاوم در برابر فشار و دمای فوق‌العاده بالا نظیر موتور «رافع» را توسعه دهد.

مزیت موتورهای سوخت جامد در سادگی مکانیکی، قابلیت اطمینان بالا، عدم نیاز به سیستم‌های پیچیده پمپاژ (توربوپمپ‌ها) و همچنین همخوانی با سیاست‌های اقتصاد مقاومتی به دلیل هزینه پایین‌تر تولید است.

نقشه راه خانواده ماهواره‌برهای قائم، یک مسیر صعودی کاملاً شفاف را طی می‌کند:

قائم۱۰۰: این ماهواره‌بر سه‌مرحله‌ای سوخت جامد، گام نخست در این خانواده بود که توانست توانایی حمل حدود ۸۰ کیلوگرم محموله را به مدارهای ۵۰۰ تا ۷۵۰ کیلومتری اثبات کند. پرتاب‌های موفق ماهواره‌ ثریا با این پرتابگر انجام شد.

قائم۱۰۵: پرتابگری با توان حمل محموله‌های سنگین‌تر به مدار لئو (تا ارتفاع زیر ۲۰۰۰ کیلومتر) که توسعه موتورهای آن در مراحل نهایی قرار دارد و به زودی وارد چرخه عملیاتی و پرتاب‌های آزمایشی می‌شود.

قائم۱۲۰: این سیستم، غول سوخت جامد فضایی ایران خواهد بود. بر اساس اطلاعات منتشر شده، قائم ۱۲۰ قادر است محموله‌های چندصد کیلوگرمی را حمل کند و توانایی ایجاد مدار بیضوی انتقال ژئو (GTO) را خواهد داشت؛ به گونه‌ای که محموله را در مسیری قرار دهد که یک سر آن مدار پایین و سر دیگر آن در ارتفاع ۳۶ هزار کیلومتری باشد. دستیابی به این پرتابگر کلید اصلی ورود سریع سپاه به مدار ژئو در برنامه‌های آتی است.

محور سوخت مایع و سنگین‌وزن‌های وزارت دفاع

در سوی دیگر، سازمان صنایع هوافضای وزارت دفاع مسیر کلاسیک پرتابگرهای سنگین سوخت مایع را با هدف انتقال جرم‌های عظیم (Heavy-lift Launch Vehicles) به فضا دنبال می‌کند. این مسیر، پایه و اساس ساخت ایستگاه‌های فضایی بومی و ارسال انسان به فضا در دهه‌های آینده خواهد بود.

سیمرغ (ارتقایافته): ماهواره‌بری که پس از طی کردن دوران پرفراز و نشیب و رفع چالش‌های فنی مراحل اولیه، اکنون به سطحی از قابلیت اطمینان و تثبیت رسیده است. سیمرغ با موفقیت توانست سنگین‌ترین محموله فضایی تاریخ ایران (حدود ۳۰۰ کیلوگرم شامل بلوک سامان و ماهواره فخر) را در یک عملیات واحد در مدار قرار دهد. تست‌های نمونه ارتقایافته این پرتابگر با هدف رساندن محموله به مدارهای بیضوی کشیده (GTO) نیز در دستور کار قرار داشته و پرتاب‌های بیشتری برای تثبیت آن برنامه‌ریزی شده است.

ققنوس: همان‌طور که رئیس سازمان فضایی ایران اشاره کرد، پروژه ققنوس به عنوان نسل بعدی ماهواره‌برهای سوخت مایع، قابلیت حمل محموله‌های به مراتب سنگین‌تری را به مدارهای پارکینگ داراست. این موشک نقطه عطفی در توان لجستیکی فضاپایه ایران محسوب شده و زیرساخت اصلی پرتاب بلوک‌های انتقال مداری سنگین خواهد بود.

سریر و سروش: افق برنامه‌های وزارت دفاع به سیمرغ و ققنوس ختم نمی‌شود. ماهواره‌بر «سریر» با طولی در حدود ۳۵ متر و بدنه یکپارچه با قطر ۲.۴ متر، قادر است محموله‌ای بالغ بر یک تا ۱.۵ تن را در مدار ۱۰۰۰ کیلومتری تزریق کند. این توانایی، امکان پرتاب همزمان ۶ تا ۷ ماهواره را فراهم می‌آورد.

اما غول‌آساترین طرح اعلام‌شده فضایی ایران، ماهواره‌بر «سروش» است؛ ، پروژه بلندمدت سروش به‌عنوان یکی از بزرگترین اهداف این حوزه در برنامه‌ریزی قرار دارد که قرار است با استفاده از سوخت مایع و موتور سرمازای بهمن، توانایی خیره‌کننده‌ای برای حمل ۶ تا ۱۵ تن محموله به مدار ۲۰۰کیلومتری لئو را برای کشور فراهم آورد.

اقتصاد فضا و تجاری‌سازی؛ رویکردی نوین در برنامه ۱۰ساله

صنعت فضایی در جهان امروز از یک حوزه صرفاً حاکمیتی و نمادین، به یک موتور محرک اقتصادی تبدیل شده است. همان‌طور که ریاست سازمان فضایی نیز در نشست خبری تأکید کردند، جهان در حال رقابت شدید برای کاهش قیمت تمام‌شده به ازای هر کیلوگرم محموله فضایی است. استفاده از پرتابگرهای سنگین و به‌ویژه بلوک‌های انتقال مداری سوخت مایع با توانایی استقرار منظومه‌های ماهواره‌ای، اقتصاد صنعت فضایی ایران را متحول خواهد کرد.

بازنگری در برنامه ۱۰ ساله فضایی کشور (با افق ۱۴۰۱ تا ۱۴۱۰)، با هدف انطباق با این تحولات سریع جهانی صورت گرفته است. فعال‌سازی بخش خصوصی و شرکت‌های دانش‌بنیان در حوزه طراحی سامانه‌های پیشرفته نظیر موتورهای کرایوژنیک و بلوک‌های انتقال مداری، نه تنها بار مالی دولت در فرآیندهای طولانی تحقیق و توسعه را کاهش می‌دهد، بلکه اکوسیستمی چابک و نوآور خلق می‌کند که توانایی رقابت در بازارهای بین‌المللی را دارد.

با عملیاتی شدن کامل خانواده موشک‌های سنگین و زیرساخت پایگاه‌های فضایی و جدید پرتاب، ایران این قابلیت را پیدا خواهد کرد که در بازار جهانی به عنوان یک ارائه‌دهنده خدمات پرتاب ارزان‌قیمت، ایمن و مستقل نقش‌آفرینی کند.

علاوه بر حوزه مخابرات و ژئو، سازمان فضایی توسعه منظومه‌های سنجشی بومی نظیر ماهواره‌های پارس، ظفر، پایا و همچنین توسعه محموله‌های راداری (SAR) را برای مدیریت منابع کشاورزی، آب و پایش سرزمین با قدرت پیگیری می‌کند که نتایج اقتصادی آن در مدیریت کلان کشور غیرقابل‌انکار است.

تحلیل همه‌جانبه اظهارات عالی‌ترین مقام فضایی کشور و بررسی سبد پروژه‌های جاری نشان می‌دهد که معماری برنامه فضایی ایران دارای یک انسجام درونی مستحکم و هدفمند است. نقشه راه سه‌مرحله‌ای (توسعه پلتفرم، توسعه بلوک انتقال، و توسعه پرتابگر) تنها یک مدل نظری نیست، بلکه تمامی اجزای آن هم‌اکنون به صورت سخت‌افزاری در مراکز تحقیقاتی در حال ساخت، در پایگاه‌های پرتاب در حال آزمایش و در مدار زمین در حال اثبات فناوری هستند.

موفقیت بلوک انتقال مداری سامان ۱ در آذر ۱۴۰۳، ثابت کرد که مهندسان ایرانی بر گلوگاه‌های سیستم‌های ناوبری، پایدارسازی و تفکیک محموله در شرایط خلاء مسلط شده‌اند. ادغام این سیستم با پرتابگرهای قدرتمندی نظیر سیمرغ ارتقایافته، ققنوس و قائم ۱۲۰، راهبرد رسیدن به مدار ژئو را از منظر مهندسی کاملاً در دسترس قرار می‌دهد.

توسعه و پرتاب موفقیت‌آمیز ماهواره ناهید ۳ در آینده نزدیک، پاسخی قطعی و عملی به تهدیدات حقوقی مبنی بر ابطال امتیاز نقاط مداری ایران در نهادهای بین‌المللی (ITU) است. این اقدام، ضامن استقلال ارتباطاتی، پخش رادیوتلویزیونی و توسعه شبکه‌های امن و پایدار ملی خواهد بود.

سرمایه‌گذاری توأمان روی سوخت‌های جامد تاکتیکی (با قابلیت آماده‌سازی سریع)، سوخت‌های مایع کلاسیک (با ظرفیت حمل بالا) و فناوری‌های لبه دانش کرایوژنیک، بالاترین سطح انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان را برای آینده صنعت پرتاب فضایی ایران به ارمغان آورده است.

در نهایت، دستیابی به مدار ۳۶هزارکیلومتری، فراتر از یک دستاورد مهندسی، تثبیت جایگاه جمهوری اسلامی ایران در باشگاه بسیار محدود ابرقدرت‌های فضایی دارای چرخه کامل ژئوست. این دستاورد، ضمن خلق ثروت در اقتصاد دیجیتال و فراهم‌آوردن زیرساخت‌های حیاتی سنجشی و مخابراتی، ضریب امنیت ملی کشور را به‌طور بی‌سابقه‌ای در لایه‌های فراجوی ارتقا می‌دهد و مسیر را برای اکتشافات فضایی پیچیده‌تر در دهه‌های آینده هموار می‌سازد.