کوچک‌ترین ماهواره در آرزوی پرواز

حالا و با ساخت نمونه مهندسی ماهواره و آزمایش موفقیت‌آمیز آن، تحقق این رویا و پرواز نخستین ماهواره دانش‌آموزی ایران تنها نیازمند حمایت‌های فنی و مالی از سوی دستگاه‌های ذی‌ربط است. خورشیدی در این گفت‌وگو از ساخت ماهواره دانش‌آموزی و رویای پرواز می‌گوید.

ماهواره به نظر ساختار بسیار پیچیده و تجهیزات بسیار پیشرفته‌ای دارد. چطور شد به عنوان دانش‌آموز تصمیم گرفتید ماهواره ‌بسازید؟

ایده اولیه ساخت این ماهواره سال 87 و پس از پرتاب ماهواره امید در ذهن من شکل گرفت. در آن موقع، دانش‌آموز سال اول دبیرستان بودم. پس از آن یکی، دو سالی صرف تحقیقات ساخت ماهواره شد که متوجه شدم امکان ساخت ماهواره و پرتاب آن به ارتفاع بالا را ندارم؛ بنابراین تحقیقات را در زمینه ساخت ماهواره با قابلیت پرتاب در نزدیکی مرزهای فضا (نزدیک به فضا) ادامه دادم و تابستان 89 موفق به ساخت نمونه مهندسی این ماهواره شدم.

بعد از ساخت نمونه اولیه، اصلاحات متعددی روی آن انجام شد، ولی به دلیل عدم حمایت‌ها، گرفتاری‌های کنکور و مشکلاتی که پیش آمد، تاکنون موفق به کسب مجوزها و ابزارهای لازم برای پرواز نشده‌ام.

هدف اصلی از ساخت ماهواره دانش‌آموزی، فرهنگسازی ورود دانش‌آموزان به عرصه فضا و تحقیقات زیر جوی بوده است. با ساخت این نوع ماهواره‌ها که اساسی تقریبا مشابه ماهواره‌های بزرگ‌تر داشته و به عنوان بسته‌ای تحقیقاتی به ارتفاع نزدیک به فضا پرتاب می‌شوند، دانش‌آموزان با هزینه‌ای نسبتا اندک، کار جدی در حوزه ساخت ماهواره و تحقیقات فضایی را تجربه می‌کنند.

البته در صورت حمایت مراکز مربوطه می‌توان استفاده‌های متنوعی از این ماهواره کرد، به این منظور قابلیت نصب بیش از 20 حسگر مختلف در البرزست1 وجود دارد که با استفاده از آنها می‌توان اطلاعات مختلفی از محیط پرواز ماهواره جمع‌آوری و دریافت کرد. این ماهواره امکان عکسبرداری و فیلمبرداری از ارتفاع 30 کیلومتری و پایین‌تر را هم دارد.

البرزست1 به وسیله بالن‌های هواشناسی 600 یا 1000 گرمی که با گاز هیدروژن یا هلیم پر شده‌اند تا ارتفاع 30 کیلومتری بالا می‌رود و تا ارتفاع 10 کیلومتری اطلاعات تهیه شده را از طریق سرویس پیام کوتاه به ایستگاه زمینی ارسال می‌کند. علت محدود بودن این امکان تا ارتفاع 10 کیلومتری این است که شرکت‌های خدمات تلفن همراه بیش از این ارتفاع را پشتیبانی نمی‌کنند.

ماهواره برای مخابره اطلاعات به ایستگاه زمینی از مودم جی.اس.ام استفاده می‌کند و با قرار دادن سیمکارت در ماژول ویژه طراحی شده برای مودم، ماهواره از رایانه پرواز خود دستور می‌گیرد و تمام اطلاعات را توسط این مودم و سیمکارت درون آن به ایستگاه زمینی مخابره می‌کند که تمام این اطلاعات توسط سیستم پیام کوتاه (sms) به اپراتور می‌رسد.

با توجه به محدودیت برد این سیستم، این شیوه فقط جهت اطمینان از سلامت کارکرد ماهواره استفاده می‌شود. از ارتفاع 10 کیلومتر به بالا مودم و سامانه‌های راه‌انداز آن توسط رایانه پرواز به حالت خاموشی موقت می‌رود و تمام اطلاعات در داخل حافظه میکرواس.دی در داخل رایانه پرواز ماهواره ذخیره شده و طبق زمان‌بندی دوربین تعبیه‌شده در ماهواره از محیط پیرامونی عکس و فیلم تهیه می‌کند. البته هنگام بازگشت نیز این ماهواره (به محض آنتن‌دهی مجدد) می‌تواند دوباره اطلاعات خود را از طریق پیام کوتاه به زمین مخابره کند.

این اطلاعات و تصاویر پس از بازگشت ماهواره به زمین بازیابی می‌شوند. البته نمونه‌های مشابه خارجی این ماهواره‌ها معمولا اطلاعات خود را از طریق بی‌سیم‌های برد بالا ارسال می‌کنند که این موضوع متاسفانه در ایران به دلیل ممنوعیت فروش تجهیزات مخابراتی برد بالا و همچنین مجوزهای لازم برای ما امکان‌پذیر نبوده است.

پس از رسیدن محموله به ارتفاع حدود 30 کیلومتری یا بالن منفجر می‌شود یا سیستم جداسازی ویژه ماهواره به صورت خودکار وارد عمل می‌شود و بلافاصله چترهای نجات ماهواره باز می‌شوند و اطلاعات دریافتی توسط سامانه مکان‌یابی جهانی (GPS) را برای ارسال به مودم جی.اس.ام می‌فرستد. به محض رسیدن ماهواره به ارتفاع 10 کیلومتری، مودم جی.اس.ام به صورت خودکار روشن می‌شود. از این مرحله به بعد، بازیابی ماهواره آغاز می‌شود که با یافتن ماهواره در سطح زمین و برداشتن اطلاعات از روی حافظه و بررسی آنها ماموریت به پایان می‌رسد. یک نرم‌افزار آنلاین پیش‌بینی پروازی نیز برای این ماهواره در نظر گرفته شده است که مسیرهای پروازی، طول ماموریت و منطقه فرودی را با توجه به شرایط آب و هوایی پیش‌بینی می‌کند.

رایانه پرواز این ماهواره دارای پردازنده ای‌تی‌مگا 128 بوده و این مجموعه در سه طبقه بورد الکترونیکی و به صورت تمام اس‌.ام‌.دی طراحی و ساخته شده است. رایانه، توانایی خواندن و نوشتن حافظه‌های میکرو را دارا بوده و تمام اطلاعات و داده‌های دریافت شده توسط حسگرهای این ماهواره پس از دسته‌بندی و شناسایی توسط پردازنده به صورت یک فایل متنی درآمده و داخل حافظه میکرواس.دی رایانه ذخیره می‌شوند. رایانه پرواز در قسمت فوقانی دارای یک صفحه نمایشگر ال.سی.دی تمام رنگی است که همه اطلاعات دریافتی را به طور زنده نمایش می‌دهد.

در داخل ماهواره هم کانکتورها و اتصالاتی تعبیه شده که امکان اتصال ماهواره به رایانه اپراتور ـ برای تست‌های اولیه ـ با پورت یو.اس‌.بی را فراهم می‌کند.

روی این ماهواره یک ماژول جی.‌پی.‌اس هم نصب شده که توانایی استخراج اطلاعاتی نظیر موقعیت جغرافیایی، ارتفاع از سطح دریا، سرعت، تعداد ماهواره‌های مورد شناسایی و همچنین ساعت و تاریخ دقیق جهانی را دارد. این اطلاعات مستقیما و تنها توسط یک سیم به رایانه پرواز منتقل می‌شود.

ولتاژ منبع تغذیه این ماهواره هفت تا 12 ولت است که توسط مجموعه‌ای از باتری‌های لیتیومی تامین می‌شود، البته برای مودم جی.اس.ام هم یک باتری جداگانه چهار ولتی لیتیومی تعبیه شده که در صورت نیاز به طور خودکار از طریق باتری اصلی شارژ می‌شود.

طبق تست‌های انجام شده روی این ماهواره در حالت حداکثر بهره‌وری، باتری‌های این ماهواره توان ولتاژدهی تا حدود 9 ساعت را دارند و لذا حتی تا چند ساعت پس از فرود نیز فعال خواهند بود تا تیم بازیابی به محل فرود برسند.

پرتاب این ماهواره مستلزم حمایت‌ بخش‌های مختلف است؛ مثلا نیازمند استفاده از بالن هواشناسی هستیم که باید هماهنگی‌های لازم برای انتقال این ماهواره با بالن‌های هواشناسی که معمولا از فرودگاه‌ها به هوا فرستاده می‌شوند، انجام شود. ردیابی ماهواره هم مستلزم در اختیار داشتن یک خودروی BTS سیار از سوی اپراتورهای تلفن همراه است. تامین دوربین مورد استفاده در نمونه واقعی ماهواره هم که باید ضدلرزش، ضدضربه و ضدآب و سرما باشد که متاسفانه قیمت آن بسیار بالاست و مستلزم حمایت مالی مراکز ذی‌ربط است.

علی موحد - جام‌جم