پرواز قوطی‌های نوشابه

دانشجویان با یکی از ساده‌ترین سیستم‌هایی که امکان طراحی و ساخت آن با هزینه‌های پایین در محیط دانشگاهی وجود دارد، می‌توانند گام نخست برای ورود به عرصه تحقیقات کاربردی و آکادمیک هوافضایی را در دنیای واقعی بردارند. دانشجویان ایرانی نیز از قافله این علم عقب نیستند و با حضور در نخستین دوره مسابقات کن‌ست ایران (ICC2011) که به همت پژوهشگاه هوافضا در اوایل آذر امسال برگزار شد، توانایی‌ها و خلاقیت‌های خود را در این عرصه به رخ کشیدند.

دکتر ابوالقاسم نقاش، دبیر نخستین دوره مسابقات کن‌ست ایران (ICC2011)، تشویق دانشجویان به فعالیت‌های علمی ‌و آموزش فرآیند طراحی و ساخت سیستم‌های عملیاتی فضایی را از جمله مهم‌ترین اهداف برگزاری این مسابقه عنوان کرد و با اشاره به کسب مقام دوم تیم پژوهشگاه هوافضا در مسابقات بین‌المللی کن‌ست leem (که در سال 89 در اسپانیا برگزار شد) گفت: این دستاورد بزرگ باعث شد تا پژوهشگاه هوافضا این مسابقه را در سطح ملی برگزار کند، به این منظور سیستم رهاسازی با استفاده از بالن به منظور اجرای مسابقه در گروه طراحی و ساخته شد؛ این سیستم که اوج‌دهی و رهاسازی کن‌ست‌ها تا ارتفاع 500 متری را بر عهده دارد، بالاترین ارتفاع بالن در جهان به شمار می‌رود. این سیستم با در نظرگرفتن شرایط امنیتی در دوره‌های بعدی نیز به کار گرفته خواهدشد.

رئیس دانشکده هوافضای دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: کن‌ست وسیله‌ای است که به منظور ترویج علوم مهندسی فضایی در بین علاقه‌مندان برای شرکت در مسابقات داخلی و بین‌المللی طراحی و ساخته می‌شود. عبارت کن‌ست از 2 قسمت CAN به معنی قوطی (قوطی نوشابه) و SAT (مخفف Satellite به معنی ماهواره) تشکیل می‌شود که به وسیله بالن یا راکت از ارتفاع رهاسازی شده و به کمک بخش بازیابی خود به سمت زمین باز می‌گردد.به گفته وی، دراین دوره از مسابقات، تیم‌ها در قالب 2 کلاس استاندارد کن​ست که ابعاد آن در حد قوطی نوشابه و حجم حدود 350 سی‌سی و وزن 350 گرم است و آزاد که حجم آن به یک لیتر محدود می‌شود به رقابت خواهند پرداخت.وی همچنین افزود : هر کن‌ست موظف است یک یا چند ماموریت را از میان ماموریت‌های تعریف شده در مسابقات به انجام برساند. در کل 5 ماموریت شامل بررسی اتمسفر، بازگشت به محل معین، تصویربرداری‌ ـ فیلمبرداری، گسترش آنتن و فرود با کیسه هوا در این مسابقات تعریف شده است که تیم‌ها یکی از 2 ماموریت بررسی اتمسفر و تصویربرداری ‌‌ـ‌ فیلمبرداری را به عنوان ماموریت اصلی خود انتخاب کرده و از میان سایر ماموریت‌های تعریف شده، ماموریت جانبی مورد نظر خود را برگزیده‌اند.

دبیر نخستین دوره مسابقات کن‌ست ایران (ICC2011) با اشاره به این‌که تقریبا همه کن‌ست‌ها خودکار هستند و ارتباطات تله‌متری آنها به وسیله تجهیزات بی‌سیم است، گفت: در ماموریت بررسی اتمسفر کن‌ست لازم است پارامترهای اصلی بررسی شرایط جوی شامل دما، فشار و رطوبت در طول مدت عملیات به کمک حسگرها تعیین و روی حافظه‌ای ذخیره و پس از بازیابی کن‌ست یا به صورت همزمان با عملیات و در لحظه ارائه شوند.

وی اظهار داشت: کن‌ست طراحی‌شده در ماموریت بازگشت به محل معین باید از محل رهایی به صورت خودکار به سمت ناحیه‌ای در محل برگزاری که در روز مسابقات معرفی خواهد شد، پرواز کند. معیار سنجش در این ماموریت فاصله‌ کن‌ست با هدف تعیین شده است. در ماموریت تصویربرداری‌‌ ـ‌ فیلمبرداری هم‌ کن‌ست به کمک زیرسیستم‌های خود اقدام به تهیه‌ تصویر یا ویدئو از ارتفاع خواهد کرد. همچنین در ماموریت گسترش آنتن نیز کن‌ست در لحظه ‌فرود روی زمین، آنتنی را که روی آن تعبیه شده است، به کمک مکانیسم‌های خود بازخواهد کرد.

بنابر گفته وی، در ماموریت فرود با کیسه‌ هوا نیز کن‌ست به صورت سقوط آزاد تا نزدیکی سطح زمین فرود آمده و در ارتفاعی مناسب (که انتخاب شده و سیستم بر اساس آن طراحی می‌شود)، کیسه‌های هوای خود را پر کرده و روی آنها فرود می‌آید. این ماموریت مشابه فرود 2 مریخ‌نورد روح و فرصت است که از همین تاکتیک برای فرود بر سطح سیاره بهرام (مریخ) استفاده کردند.

حمیدرضا تاجیک، معاون اجرایی پژوهشگاه هوافضا و دبیر کمیته اجرایی این مسابقه نیز پرورش خلاقیت، خود‌باوری و انجام کارگروهی در بین دانشجویان را مهم‌ترین نتیجه حاصل از برگزاری این مسابقه دانست و با اشاره به این‌که این دوره مسابقات طی 2 روز با شرکت 14 تیم از 8 دانشگاه کشور و 4 تیم بین دانشگاهی برگزار شد، گفت: این مسابقه 4 مرحله دارد که در رتبه‌بندی هر تیم تاثیرگذار است.

در فاز اول تیم‌ها با ثبت نام، ماموریت‌های خود را انتخاب و به مسابقات معرفی کردند. در فاز دوم نیز تیم‌ها، خروجی طراحی سیستمی ‌خود را در قالب گزارش‌هایی برای تیم داوری ارسال کردند و از میان 25 گزارش ارسال‌شده به مسابقات 21 گزارش مناسب ارزیابی شد و تیم‌های ارائه‌دهنده آنها برای حضور در مرحله بعد پذیرفته شدند. در این مرحله تیم‌هایی از 14 دانشگاه کشور به همراه 4 تیم بین دانشگاهی حضور داشتند.وی تصریح کرد: همچنین در فاز سوم هم تیم‌ها طراحی‌های خود را ارائه دادند و پس از 6 هفته، فاز پایانی آن در روزهای 2 و3 آذر با عملیات رهاسازی کن‌ست‌ها و بررسی نتایج آنها خاتمه یافت و تیم شهاب به عنوان تیم منتخب این دوره از مسابقات تعیین‌شد. پژوهشگاه قسمتی از هزینه شرکت تیم منتخب را در مسابقات خارج از کشور تقبل می‌نماید.

سجاد غضنفری‌نیا، مسوول کمیته فنی و عضو کمیته داوری این مسابقات با اشاره به این‌که مسابقات کن‌ست متعددی هر ساله در آمریکا، اسپانیا، فرانسه، هلند و ژاپن با حضور تیم‌های مختلفی از جهان برگزار می‌شود، در خصوص نحوه عملیات و ماموریت‌های این کن‌ست‌ها گفت: ابتدا کن‌ست‌ها به کمک بالنی که به وسیله گاز هلیوم پر شده تا 500 متر ارتفاع گرفته و از آن ارتفاع به وسیله سیستم فرود که ممکن است چتر یا سیستم‌های دیگر مانند ملخ باشد، رهاسازی می‌شوند و به سطح زمین بازمی‌گردند. کن‌ست در طی این مسیر ماموریتش را که ممکن است حس‌کردن یک‌سری پارامترهای جوی یا تصویربرداری یا انجام چند ماموریت جانبی دیگر باشد را به انجام می‌رساند.وی درخصوص سیستم هدایتی این کن‌ست‌ها نیز افزود: تمام کن‌ست‌ها می‌توانند اطلاعاتشان را یا ذخیره یا به صورت بی‌سیم به ایستگاه‌های زمینی ارسال کنند. در این مسابقات تمامی‌اطلاعات تیم‌ها به پایگاه‌های زمینی انتقال داده می‌شود.وی در پاسخ به این سوال که منبع انرژی این کن‌ست‌ها چگونه تامین می‌شود، گفت: از آنجا که مدت زمان عملیات کوتاه است و زمان برگزاری این مسابقات نیز در فصل زمستان است و مدت زمان تابش نور خورشید بسیار اندک است، منبع انرژی که برای این کن‌ست‌ها در نظر گرفته شده است، از باتری تامین می‌شود و کسی از باتری‌های خورشیدی استفاده نکرده است.

هرچند شرایط جوی در ساعات نخستین روز برگزاری مسابقه نامساعد بود و مه شدید موجب تاخیر اجرای برنامه‌ها شد، اما فرصتی را فراهم کرد تا قبل از آغاز مسابقه گفت‌وگویی با چند تن از اعضای تیم‌های منتخب و راه‌یافته به سطح این مسابقات داشته باشیم.

احسان موسیوند، دانشجوی دانشگاه آزاد اسلامی ‌واحد علوم و تحقیقات و یکی از اعضای تیم پلوتون، برگزاری چنین مسابقاتی را موجب ارتقا و توسعه علم و افزایش تجربه دانشجویان در زمینه هوافضا دانست و با اشاره به روند اجرای طرح گروه‌شان گفت: هر کاری توام با مشقت و سختی‌های فراوانی است که حاصل و نتیجه آن، سختی هر کاری را شیرین و جذاب می‌کند. همچنین ممکن است در هر طرحی نقاط ضعف و قوتی وجود داشته باشد که برپایی این‌گونه مسابقات زمینه‌ای را فراهم می‌کند تا دانشجویان ضمن ارزیابی خودشان، نقاط ضعف و قوتشان را بررسی کنند.

وی با اشاره به چگونگی ساخت کن‌ست این گروه افزود: ما در این طرح تلاش کردیم تا ضمن کاهش هزینه‌ها، بیشترین سود را داشته باشیم به همین منظور با برقراری تعامل و رایزنی با اساتید مجرب این حوزه و به کارگیری ابزارهای لازم همچون سیستم GPS، ماژول ارسال تصاویر، کیسه هوا، چتر، سنسور فشار، دما، رطوبت، باطری، آنتن یا فرستنده و ایستگاه زمینی موفق شدیم تا این کن‌ست را طراحی و بسازیم.

نگار نوعی، دیگر دانش‌آموخته رشته روباتیک از دانشگاه صنعتی شاهرود است که به علت علاقه فراوان، به محض اطلاع‌یافتن از برگزاری چنین مسابقه‌ای در ایران به اتفاق 3 نفر از دوستان و همخوابگاهی‌هایش تیمی ‌را تشکیل داده و با تقسیم کار در بخش‌های الکترونیک، مکانیک، نرم‌افزار و برنامه‌نویسی اقدام به طراحی و ساخت این کن‌ست کرده‌اند.به گفته این دانشجو، نبود امکانات و تهیه قطعات و ابزارهای مورد نیاز کن‌ست در شهرستان شاهرود نه‌تنها آنان را از انجام این کار باز نداشت، بلکه موجب شد تا با جدیت فراوان در این زمینه به تحقیق بپردازند و با کمک گرفتن از اساتید این رشته و تهیه قطعات از شهر مشهد و تهران، خود را برای برگزاری چنین مسابقه‌ای آماده کنند.

در این میان برخی از تیم‌ها با مشکلاتی مواجه شدند که کار را برای آنان در رقابت بین چند گروه دیگر تا اندازه‌ای سخت‌تر کرده است، اما این مشکلات آنان را از ادامه مسیر ناامید نکرده است. به عنوان مثال می‌توان به تیم پرنده خشمگین دانشگاه صنعتی امیرکبیر اشاره کرد که در اجرای این طرح با مشکلاتی مواجه شده‌اند. علیرضا سیدرضایی، یکی از دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر و یکی از اعضای این تیم با اشاره به مشکلاتی که این تیم در اجرای طرح مورد نظر مواجه شده است، گفت: تصویربرداری و تله‌متری 2 ماموریت انتخابی گروهمان بود، اما متاسفانه به علت شتابی که در اجرایی‌کردن این طرح داشتیم، مدار تله‌متری را از دست دادیم و به دلیل هزینه زیاد موفق به ساخت مجدد آن نشدیم.

وی افزود: ما با امکاناتی که داشتیم سعی کردیم تقریبا کن‌ست‌مان را طبق طرح اولیه بسازیم، اما به دلیل این‌که در طرح اولیه تصور نمی‌کردیم سایز بعضی از قطعات بزرگ یا کوچک باشند با یک تغییرات جزئی در کن‌ست‌مان مواجه شدیم، اما تمام استانداردهای لازم برای اجرا شدن این طرح را رعایت کردیم مثلا برای این‌که نیرو هنگام فرود آمدن به یکباره از فرستنده ضربه‌ای به کن‌ست وارد نکند، این نیرو را به طور متساوی تقسیم کردیم یا سعی کردیم هنگامی‌که چتر کشیده می‌شود، آن کشیدگی باعث آسیب‌رساندن به سازه نشود. در ضمن ما سعی کردیم برای تحمل نیرو از 3 صفحه از جنس پلکسی گلاس و 4 فیبر کربن که بسیار مقاوم و مستحکم است، استفاده کنیم. در زیر این کن‌ست هم از یک لایه فوم برای محافظت استفاده کردیم.

در پایان باید اشاره کنیم که برگزاری این قبیل مسابقات باعث می‌شود تا دانشجویان یک کار تقریبا حرفه‌ای را در قالبی جذاب و هیجان‌انگیز تجربه کنند. روح حاکم بر مسابقه نیز باعث رقابت برای بهتر کارکردن و ظهور ایده‌های جدیدی می‌شود که در آینده و در صورت هدایت درست می‌تواند حتی به صنعت نیز راه پیدا کند. امروزه بسیاری از ایده‌های ساده‌ای که دانشجویان در سال‌های قبل در مسابقات علمی متعددی نظیر مسابقات روباتیک، پل‌سازی، هوافضایی و خودروهای برقی ارائه داده بودند، به محصولات مدرن و صنعتی راه پیدا کرده‌اند.