«مدار زمین» در انتظار فضاپیمایی با «سرنشین ایرانی»

در حوزه فضایی این مهم در کشور ما با تدوین و اجرای سند چشم انداز ۱۴۰۴ ایران، برنامه‌های ۵ ساله توسعه کشور، نقشه جامع علمی کشور، سند جامع توسعه هوافضای کشور و مصوبات شورای عالی فضایی صورت پذیرفته و در حال انجام است.

این اسناد بالادستی در واقع نقش هدایت‌گر و راهنمای بخش‌های مختلف دانشگاهی، پژوهشی، صنعتی را در ترسیم برنامه‌های آتی خود ایفا می‌کند.

با توجه به این اسناد بالادستی، واضح است که نه تنها دستیابی به فناوری‌های بخش فضا امری بدیهی و ضروری است، بلکه کسب جایگاهی درخور، به عنوان خواسته‌ای مهم و یک تکلیف در آنها مطرح شده است. در حوزه فضانوردی نیز، انجام مأموریت‌های فضایی سرنشین دار و قراردادن انسان در مدار زمین به عنوان یک هدف، از خواسته‌های این اسناد است.

در کنار این موارد شاهد بروز قدرت‌های نوظهور و بازگشت تمرکز قدرت‌های پیشین فضایی بر مأموریت‌های سرنشین دار هستیم. در چنین فضای رقابتی و دشوار در منطقه، آسیا و جهان و با نگاه به شرایط اقتصادی کشور می‌توان دریافت که اسناد بالادستی شتاب آرامی را برای رشد برنامه‌های فضایی کشور پیش بینی کرده‌اند که البته با بهبود وضع اقتصادی در سال‌های آینده می‌توان برنامه‌های مفصل‌تری را نیز در دستور کار بخش فضایی کشور قرارداد.

به عبارت دیگر تحقق اهداف اسناد بالادستی مبنی بر قراردادن انسان در مدار زمین در یک دهه آینده و لزوم سرعت بخشیدن به این برنامه، با تداوم حمایت‌های برنامه‌ای بیش از پیش ملموس خواهد شد. باید اذعان داشت همانطور که در این عرصه توانسته‌ایم ثابت کنیم تحقق چنین رویاهایی برای جمهوری اسلامی ایران دور از دسترس نیست، این نکته را نیز نباید فراموش کردکه ادامه این مسیر دشوار نیازمند عزم جزم و اراده‌ای مستحکم‌تر از قبل خواهد بود.

مروری بر نسل جدید فضاپیمای سرنشین دار ایرانی
ارسال حیات به فضای زیرمداری با به کارگیری کاوشگرها و برآوردن اهداف اصلی در مطالعات زیست فضایی، نیازمند توانمندی‌های خاص و فناوری‌های جدیدی است که دستیابی به هر یک از آنها با چالش‌های متعددی روبه رو است. این در حالی است که پژوهشگران پژوهشکده سامانه‌های فضانوردی توانسته‌اند، در کمتر از یک دهه، موفقیت چشم گیری را در ماموریت ارسال موجود زنده به فضای زیرمداری تجربه کنند.

به دنبال موفقیت در ارسال و بازیابی سالم کاوشگرهای پیشین و در راستای تحقق بخشی از برنامه اعزام انسان به فضا، این پژوهشگران با امید و انگیزه دو چندان، آماده سازی فضاپیمای سرنشین دار دیگری را در دستور کار قرار دادند.

پروژه فضاپیمای سرنشین دار ایرانی، در راستای تحقق نقشه جامع علمی کشور، مصوب شورای عالی انقلاب فرهنگی و سند چشم انداز بیست ساله کشور است. به عبارت دیگر این پروژه نخستین گام از نقشه راه توسعه فناوری‌های فضایی ایران در راستای پروژه اعزام انسان به فضا است که به سازمان فضایی ایران ابلاغ شده است. در یک جمله می‌توان این مأموریت را به صورت زیر بیان کرد:

آزمایش فضاپیمای سرنشین دار زیر مداری یک تنی همراه با مطالعات زیست فضایی
اگر چه مأموریت اولین فضا پیمای سرنشین دار ایرانی در راستای راهبرد اعزام انسان به فضا طراحی شده‌است، اما انجام موفقیت آمیز آن، قابلیت‌های مهم دیگری را نیز به مجموعه توانمندی‌های علمی و فناوری جمهوری اسلامی ایران اضافه خواهد کرد.

بدین ترتیب کشور، علاوه بر پیشرفت در راه اعزام انسان به فضا، می‌تواند از طریق انجام مأموریت‌های آزمایشی آتی، در ابتدا ملزومات پیشرفت در حوزه‌های پیشرفته علمی و فناوری را فراهم آورد و سپس از طریق دریافت سفارش انجام آزمایش‌های مختلف، برای کشور کسب درآمد داشته و گامی در جهت تبدیل علم به ثروت و توسعه اقتصاد دانش بنیان بردارد.

با انجام مأموریت فضاپیمای سرنشین دار ایرانی کشور علاوه بر پیشرفت در راه اعزام انسان به فضا، می‌تواند از طریق انجام مأموریت های آزمایشی آتی، کسب درآمد داشته و گامی در جهت تبدیل علم به ثروت و توسعه اقتصاد دانش بنیان بردارد.

مأموریت‌های مشابه سایر کشورها
انجام مأموریت‌های مداری در مقایسه با مأموریت‌های زیرمداری، فعالیتی دشوارتر است. تجهیزات و سیستم‌های مورد نیاز برای انجام چنین مأموریتی به خصوص حامل مورد نیاز، دارای پیچیدگی‌های فراوانی است.

از این جهت، در قدم‌های ابتدایی روند توسعه سیستم‌های فضایی همواره انجام مأموریت‌های زیرمداری به عنوان یک گزینه مطرح بوده است. در پیشینیه توسعه فضاپیماهای سرنشین دار اولیه، هیچ گاه یک فضاپیما صرفا برای انجام مأموریت‌های زیرمداری طراحی و ساخته نشده است.

تنها ایالات متحده آمریکا پیش از اعزام اولین فضانورد خود به مدار زمین، ۲ مأموریت زیرمداری را به انجام رساند. اما امروزه و با گسترش بازار نوپای مأموریت نهایی آنها زیر مداری است و به صورت مداوم به فضا پرتاب شده و آزمایش‌های مختلفی را انجام می‌دهند.

اولین فضاپیمای سرنشین دار ایرانی (در قالب کلاس E) نیز به عنوان یکی از قدم‌های اصلی کشور برای رسیدن به هدف اعزام انسان به فضا، طراحی شده است اما در عین حال توانایی انجام مأموریت‌های زیرمداری به منظور انجام آزمایش‌های علمی- تحقیقاتی را نیز خواهد داشت. همچنین در نسل‌های آتی این فضاپیما که امکان قرار دادن فضانورد در آن با قابلیت اطمینان بالا فراهم آید، می‌توان از این فضاپیما به عنوان وسیله‌ای جهت انجام پروازهای گردشگری فضایی نیز استفاده کرد.

اهداف و مشخصات مأموریت
به طور کلی اهداف این پروژه را به غیر از جنبه‌های اثبات و توسعه فناوری‌های استفاده شده می‌توان از جنبه‌های علمی و اکتشافی و همچنین جنبه‌های برنامه‌ای مورد توجه قرار دارد.

بررسی بی‌وزنی بر عملکرد رده‌های سلولی تحت شرایط جاذبه پایین‌تر از مهمترین اهداف علمی واکتشافی فضاپیمای سرنشین دار ایرانی است. از سوی دیگر، اهداف برنامه‌ای این فضاپیمای ایرانی عبارتند از: توسعه فناوری به منظور بهره برداری در ماموریت اعزام انسان به فضا مطابق برنامه راهبردی پژوهشکده سامانه‌های فضانوردی، انجام مطالعات زیستی برای شناخت مشکلات فضانوردان در طول مأموریت‌های فضایی و پس از بازگشت و ارائه راهکارهای مناسب و انجام مطالعات زیستی به منظور استفاده در کاربردهای پزشکی و بهداشت عمومی.

تفاوت و ویژگی های خاص
اولین فضاپیمای سرنشین دار ایرانی در مقایسه با فضاپیماهای پیشین پژوهشکده سامانه‌های فضانوردی تفاوت‌هایی اساسی دارد.

مهم‌ترین ویژگی خاص این فضاپیما تغییر پیکره بندی کلی آن از شکل استوانه‌ای به شکل مخروط- استوانه- بلانت است.

بدین ترتیب یک قدم بزرگ برای طراحی و ساخت فضاپیمایی که امکان بازگشت از مدار و تحمل فشارهای شدید فاز بازگشت به جو را داشته باشد، برداشته می‌شود. همچنین با توجه به افزایش ابعاد این فضاپیما می‌تواند قرارگیری یک فضانورد را فراهم آورد.

در کنار این موارد، افزایش جرم فضاپیما، امکان توسعه تکنولوژیکی زیرسیستم‌های مختلف را جهت نزدیک شدن به نقطه مرجع اعزام انسان به فضا، به وجود می‌آورد. در یک کلام می‌توان گفت با انجام موفقیت آمیز این ماموریت، از بسیاری جهات فنی، قدمی بزرگ به پیش برداشته می شود و فاصله توانمندی‌های مجموعه فضایی کشور با هدف نهایی برنامه به حداقل می‌رسد.

معرفی پروژه
پروژه فضاپیمای سرنشین دار ایرانی از ۵ مرحله اصلی تشکیل شده است که مرحله اول آن طراحی مفهومی است و شامل امکان سنجی و مطالعات مفهومی، طراحی سیستمی و توسعه مفهوم است.

از اهداف این مرحله می‌توان به تولید طیف وسیعی از ایده‌ها و گزینه‌ها برای انتخاب طرح‌های جدید و همچنین تعیین امکان پذیری و و مطلوبیت سیستم پیشنهادی جدید و انتخاب طرح برتر به منظور ایجاد یک خط مبنای اولیه سازگار با برنامه‌های راهبردی سازمان فضایی اشاره کرد.

مرحله دوم آن طراحی اولیه است که شامل تعریف پروژه با جزئیات کافی به منظور ایجاد یک خط مبنای اولیه برای برآورده کردن نیازهای ماموریتی است.

مرحله سوم طراحی دقیق، ساخت، مونتاژ و تست‌های نمونه غیر پروازی است که هدف از این مرحله تکمیل طراحی تفصیلی و زیر سامانه‌های مرتبط با آن و ساخت سخت افزارها و نوشتن کدهای نرم افزاری، مونتاژ و انجام تست نمونه‌های غیرپروازی است.

مرحله چهارم ساخت، مونتاژ، یکپارچه سازی و تست نمونه‌های پروازی و ایجاد سیستم همراه با توسعه اطمینان از توانایی سیستم دربرآورده ساختن الزامات خواهد بود.

مرحله پنجم عملیات پرتاب و تحلیل نتایج است که هدف آن، انجام مأموریت‌ها و برآورده ساختن نیازهای تعریف شده در ابتدای پروژه و پشتیبانی از آنها است. گام نهایی پیاده سازی برنامه، خاتمه پروژه و تحلیل داده‌ها و نتایج به دست آمده به منظور بهره برداری برای پروژه آتی است.

معرفی مدل ماکاپ
یکی از ابزارهای تحقق محصول، تهیه مدل ماکاپ است. مدل ماکاپ ساده شده طرح واقعی است که می‌تواند از جنس‌های مختلفی متناسب با هزینه و شرایط ساخت و کاربردی که از آن انتظار می‌رود ساخته شود البته مدل ماکاپ نیازی به معادل سازی جرم با حالت واقعی ندارد ولی ابعاد حتماً باید با ابعاد طرح واقعی یکسان باشد. به عنوان مثال در صنایع خودروسازی، ماکاپ برای بررسی هندسه و پیچیدگی‌های سطح بیرونی بدنه و یا طراحی داخلی اتاق استفاده می‌شود.

هدف ماکاپ در پروژه‌های فضایی بررسی ملاحظات مونتاژ پذیری و چیدمان مجموعه‌های داخلی و همچنین بررسی سطح دسترس پذیری تجهیزات است.

با وجود اینکه مدل سازی‌های ۳ بعدی کامپیوتری حس نسبتا خوبی به تیم طراحی می‌دهد اما ساخت نمونه ماکاپ با مقیاس واقعی حس فیزیکی ملموسی را برای تیم طراح فراهم می‌کند. از دیگر کاربردهای ماکاپ اصلاح چیدمان تجهیزات و مجموعه‌های متناسب با شرایط واقعی دسترسی و مونتاژپذیری است که معمولا موجب بهبود مدل ۳ بعدی کامپیوتر می‌شود.

در طرح اولین فضاپیمای سرنشین دار ایرانی پس از طی روند طراحی مفهومی و اولیه، ساخت ماکاپ مدنظر قرار گرفت تا مونتاژ پذیری قطعات و دسترسی فضانورد به تجهیزات بررسی شود.