تجهیز‌ سامانه‌های ‌هواشناسی ‌به ‌بالن‌های ‌ایرانی

اما امروزه سیستم‌هایی که پارامترهای مختلف را مورد سنجش قرار می‌دهند، بسیار پیشرفته هستند.

بیش از 25 سال از زمانی که استفاده از بالن‌های هواشناسی برای نخستین بار مورد توجه قرار گرفت، می‌گذرد و این نشان می‌دهد استخراج اطلاعات لایه‌های جوی نیازی بوده است که از گذشته‌های دور ضرورت آن احساس می‌شد و بشر به روش‌های مختلف به دنبال آن بوده است.

تقریبا چهار سال از زمان آغاز طراحی و ساخت رادیو سوند ایرانی که مردم همیشه آن را با نام بالن هواشناسی می‌شناسند، می‌گذرد و این روزها با ساخت بالن‌های هواشناسی ایرانی، زمینه ورود این سامانه به ساز و کار هواشناسی کشور فراهم شده است.

با دکتر شروین امیری عضو هیات علمی پژوهشکده برق سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران درباره بالن‌های هواشناسی و کاربرد آنها گفت‌وگو کرده‌ایم.

بالن‌های هواشناسی چه هستند و چه کاربردی دارند؟

بالن هواشناسی اصطلاحی است که عام شده است. منظور از بالن هواشناسی همان سیستم رادیو سوند است. سیستمی که ما در ایران تولید کرده‌ایم، دیجی‌سوند نامگذاری شده و سیستمی برای اندازه‌گیری پارامترهای جوی است که به یک بالن بسته شده و به هوا ارسال می‌شود. در حالی که این بالن در حال صعود است، از طریق سیستم دیجی‌سوند، پارامترهای جوی را اندازه‌گیری کرده و اطلاعات جمع‌آوری شده را از طریق سیستم فرستنده‌ای که روی آن نصب شده به ایستگاه‌های زمینی ارسال می‌کند. بنابراین آنچه تحت عنوان بالن هواشناسی از آن نام برده می‌شود، در حقیقت محموله‌ای است که، بخش سنجشی پارامترهای جوی است و وظیفه بالن، بالا بردن این محموله است. بالن ارسال شده به صعود خود ادامه می‌دهد تا این‌که به ارتفاعی می‌رسد که فشار هوا در آنجا کاهش یافته و هوا رقیق می‌شود. در این شرایط، بالن بسیار بزرگ شده و در نهایت ترکیده و از بین می‌رود. در نهایت سیستمی که مجهز به دیجی‌سوند است، سقوط می‌کند و به همین علت گفته می‌شود بالن هواشناسی محصول یکبار مصرف است.

بالن در حین صعود و عبور از لایه‌های جوی چه اطلاعاتی را ثبت می‌کند؟

هر بار که این بالن به هوا فرستاده می‌شود، پارامترهای مختلف جوی از جمله دما، رطوبت، فشار هوا، سرعت باد، جهت باد و بسیاری از دیگر پارامترهای مورد نیاز در سیستم‌های مختلف برای پیش‌بینی وضعیت آب و هوا و همچنین سیستم‌های فرودگاهی را جمع‌آوری می‌کند. هواپیماهایی که در لایه‌های مختلف جوی حرکت می‌کنند، باید اطلاعات کاملی نسبت به شرایط جوی آن کشور داشته باشند. این اطلاعات از طریق دیجی‌سوندها سنجیده می‌شود و از طریق سیستم‌های فرستنده برای ایستگاه‌های جو بالا ارسال می‌شود و در نهایت این اطلاعات در قالب شبکه‌ای که عمدتا نقاط این شبکه فرودگاه‌های کشور هستند، جمع‌آوری شده که همان نقشه هوایی کشور است که در آن شاخص‌هایی مانند دما و رطوبت استخراج شده و در یک شبکه بین‌المللی ارسال می‌شود تا همه کشورها به آن دسترسی داشته باشند. بنابراین هواپیماهایی که به عنوان بخشی از مسیر حرکتشان از روی ایران عبور می‌کنند، با توجه به این اطلاعاتی که موجود است، برنامه‌ریزی‌های لازم را انجام می‌دهند. اگر به نوعی نقص اطلاعاتی وجود داشته باشد، مسیرهای هوایی که از روی کشور عبور می‌کنند، دچار بحران می‌شوند و ممکن است برای حرکت هواپیماها در این مسیرها محدودیت‌هایی در نظر گرفته شود. از این رو می‌توان گفت این محصول، محصولی استراتژیک است.

رادیو سوند‌ها از چه طریقی اطلاعات را جمع‌آوری و به ایستگاه‌ها ارسال می‌کنند؟

روی دیجی‌سوند‌ها تعدادی حسگر وجود دارد که هر کدام از این حسگرها یکی از این پارامترهای جوی مختلف از جمله دما، رطوبت و فشار هوا را اندازه‌گیری می‌کند. علاوه بر این، روی دیجی سوند یک حسگر GPS یا سیستم موقعیت یاب جغرافیایی هم وجود دارد که می‌توان موقعیت و ارتفاع سیستم را از این حسگر استخراج کرد. در نهایت همه این اطلاعات دریافتی را از طریق یک مجموعه پردازشگر ـ که روی سیستم وجود دارد ـ جمع‌آوری می‌کنیم و با فرستنده‌ای که روی باند فرکانس UHF کار می‌کند، اطلاعات را به پایین ارسال می‌کنیم. در پایین یک گیرنده زمینی و همچنین ایستگاه دیجی سوند داریم که بالن را در فضا ردیابی کرده و اطلاعات آن را استخراج و جمع آوری می‌کند. حتی در شرایطی که بالن بیش از 200 کیلومتر از ایستگاه دیجی سوند دور شود نیز همچنان با آن در ارتباط است و می‌تواند اطلاعات لازم را دریافت و نقشه‌های هواشناسی را استخراج کند.

آیا قبلا هم سازمان هواشناسی از این بالن‌ها استفاده می‌کرد‌؟

قبلا هم از این محصول استفاده می‌شد‌ که البته وارداتی بود . این کار به اختصاص ارز و بودجه قابل توجهی نیاز داشت و سازمان هواشناسی هزینه قابل توجهی را به انجام این کار اختصاص می‌داد. در اصل لازم است برای استفاده از این بالن ها، حدود 12 ایستگاه جو بالا داشته باشیم تا این بالن‌ها را به فضا ارسال کنند. در یک شبانه‌روز باید این بالن‌ها از لایه‌های مختلف جوی نمونه‌برداری کنند.

بنابراین روزانه به 24 بالن هواشناسی نیاز داریم. اگر این تعداد بالن را در تعداد روزهای یک سال ضرب کنیم، به عدد قابل توجهی می‌رسیم. به طور متوسط هر سال به بیش از ده هزار بالن هواشناسی نیاز داریم.

با توجه به این که نمونه‌های خارجی این محصول قیمت بالایی دارد، تامین این بالن‌ها مستلزم صرف هزینه قابل توجهی از طرف سازمان هواشناسی و دیگر سازمان‌ها و ارگان‌ها مانند صنایع نظامی مختلف، صنایع موشکی و سازمان‌های فضایی است که به اطلاعات جو بالا نیاز دارند که خوشبختانه این محصول در کشور ما بومی شده و می‌تواند پاسخگوی نیاز سازمان‌های مختلف باشد.

آیا عملکرد بالن‌های هواشناسی که داخل کشور تولید می‌شود، با نمونه‌های خارجی متفاوت است؟

خیر. در فاز نیمه‌صنعتی کار، تعداد زیادی رادیو سوند ساختیم و آنها را در شرایط و فصول مختلف، ساعت‌های مختلف شب و روز، سرما و گرما مورد آزمایش و بررسی قرار دادیم. بررسی مقایسه‌ای با انواع و نمونه‌های خارجی این محصول نشان می‌دهد محصول داخلی با نمونه‌های خارجی از نظر عملکرد هیچ تفاوتی ندارد و به این ترتیب در نهایت بالن‌های هواشناسی داخلی به عنوان یک محصول آماده تولید معرفی شده است.

در مسیر ساخت بالن‌های هواشناسی ایرانی با چه چالش‌هایی مواجه بودید و چگونه توانستید این چالش‌ها را از میان بردارید؟

فاز پژوهشی این طرح در سازمان علمی و پژوهشی ایران انجام شده است. فاز نیمه‌صنعتی با همکاری مشترک سازمان هواشناسی و سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی انجام شده است. فاز تولید نیز با سرمایه‌گذاری سازمان هواشناسی انجام شده است. برنامه بعدی ما این است که با شکل‌گیری یک شرکت دانش بنیان و انتقال دانش فنی، محصول به تولید انبوه برسد. در حال حاضر بیشتر درگیر منابع مالی مورد نیاز هستیم. در این زمینه ما با هیچ محدودیت فنی مواجه نشدیم چراکه دانش فنی این کار را در اختیار داشتیم. در صورتی که منابع مالی مورد نیاز تامین شود، بزودی خط تولید بالن‌های هواشناسی در کشور راه‌اندازی می‌شود.

با توجه به این‌که این محصول به طور انحصاری در تعدادی از کشورها ساخته می‌شود، حالا که به دانش فنی ساخت و تولید آن دست یافته‌اید، برای تجاری‌سازی چه تدابیری اندیشیده‌اید؟

در تجاری‌سازی یک بحث تامین بازارهای داخلی است که با توجه به این که سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی شناخته شده است، در این زمینه مشکلی وجود ندارد. اما یکی از بحث‌های دیگر، صادرات محصول است که کشورهای دیگر می‌توانند از اهداف ما به عنوان بازار هدف باشند.

این محصول با محصولات خارجی قابل رقابت است. چند سالی است سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران با همکاری سازمان هواشناسی روی این پروژه کار کرده و پس از عبور از فازهای پژوهشی و نیمه صنعتی در حال حاضر ساخت مدل تولیدی این بالن‌ها مورد نظر است که امیدوارم این طرح هم هر چه زودتر عملیاتی شود.

بالن‌های هواشناسی ایرانی در آسمان چه می‌کنند؟

می‌توان در زمینه‌های دیگری هم از بالن‌های هواشناسی استفاده کرد. یکی از این طرح‌ها، سنجش لایه ازن زمین است. حتی برای سنجش آلودگی‌ها و اندازه‌گیری میزان آلاینده‌های جوی هم می‌توان از رادیو سوند‌ها استفاده کرد.

همچنین در سنجش گرد و غبار می‌توان از بالن‌های هواشناسی استفاده کرد. به نظر می‌رسد سازمان‌هایی مانند سازمان محیط زیست نیز از چنین طرح‌هایی حمایت کنند. در حقیقت بالن‌ها ایستگاه‌هایی هستند که می‌توانند در لایه‌های مختلف جو میزان گرد و غبار را اندازه‌گیری کنند.

همه این پروژه‌ها در جهت همین پروژه قابل تعریف است. می‌توان به این محصول حسگرهای دیگری اضافه کرد که به این ترتیب قابلیت‌های آن تا حد زیادی افزایش پیدا می‌کند. یکی از این حوزه‌ها همان طور که گفته شد، اندازه‌گیری میزان گرد و غبار در لایه‌های مختلف جدی است. علاوه بر این، از حسگرهای اختصاصی برای سنجش تشعشات هم می‌توان استفاده کرد.

به هر حال این سیستم یک سیستم سنجش از راه دور است که از زمین کنترل می‌شود. مانند کاربردهای ماهواره‌ای که یک سیستم سنجنده روی ماهواره نصب می‌شود.

در اینجا از یک بالن به عنوان حامل استفاده می‌کنیم. در حقیقت ماهواره نیز یک حامل است که روی آن، مجموعه‌ای از حسگر‌ها قرار می‌گیرد.

اما نکته مهم این است که در بالن‌های هواشناسی ما مجبوریم با توجه به یکبار مصرف بودن سیستم تا حد امکان هزینه‌های تولید محصول را کاهش دهیم تا محصول با قیمت پایین‌تری عرضه شود و به نوعی صرفه اقتصادی داشته‌ باشد.

فرانک فراهانی‌جم ‌- گروه دانش