گام بلند ایران برای اعزام انسان به فضا

به گزارش مشرق ، با پیروزی انقلاب اسلامی و بعد از سالهای دفاع مقدس که سرعت پیشرفت کشور در علوم مختلف شتاب گرفت، یکی از حوزه های مهمی که مختصصان جوان ایرانی به آن ورود پیدا کردند، حوزه فناوری‌های فضایی بود.

ارسال ماهواره‌های مختلف مانند «امید» و «رصد» و نیز ساخت دیگر ماهواره‌هایی که امروز در نوبت پرتاب قرار دارند، ازجمله مهمترین مواردی بود که جمهوری اسلامی ایران را وارد باشگاه فضایی‌ها در جهان کرد.

در کنار پرتاب ماهواره اما متخصصان جوان صنعت فضایی کشور گام‌های اولیه را نیز برای اقدام بزرگ دیگری برداشتند: اعزام انسان به فضا.

آنچه در زیر می‌خوانید مروریست بر تاریخچه پرتاب 8 کاوشگر ایرانی به روایت ویژه نامه فضانورد.

* تاریخچه کاوشگرهای ایرانی

سابقه پرتاب کاوشگرهای فضایی در کشور محدود به ده‌ سال اخیر است. نخستین کاوشگر در قالب طرح «آزمایشگاه فضایی» در پژوهشکده سامانه‌های فضانوردی (پژوهشگاه هوافضای سابق) طراحی و ساخته شد و مورد آزمایش قرار گرفت. پژوهشگران و کارشناسان این مرکز از سال 1381، فعالیت‌های مطالعاتی و آزمایشی خود را با هدف دستیابی به فناوری ساخت و توسعه کاوشگرهای فضایی، آغاز کردند و توانستند موفقیت‌های بی‌نظیری را برای جامع? علمی کشور به ارمغان آورند. از مهمترینِ این فعالیت‌ها، انجام مطالعات زیست‌فضایی در راستای ارسال حیات به فضاست.

در فاصله سال‌های 1381تا 1389، طرح آزمایشگاه فضایی در قالب توافق‌نامه‌ای که به امضای وزرای وقت علوم، تحقیقات و فناوری و دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح رسیده بود مورد حمایت قرار گرفت.

از سال 1389به بعد نیز به دلیل اهمیت و جایگاه این طرح در بین سایر پروژه‌های ملی، این برنامه تحت عنوان «طراحی، ساخت و پرتاب کاوشگرهای فضایی همراه با محفظة زیستی حامل موجود زنده» و با نظارت و سرپرستی سازمان فضایی ایران ادامه یافته است.

در حال حاضر،‌ پژوهشکده سامانه‌های فضانوردی که یکی از بخش‌های فنی سازمان فضایی ایران است، متولی اصلی انجام تحقیقات زیست‌فضایی در کشور به شمار می‌رود.

محققان این مرکز در قالب 4 گروه پژوهشی سیستم‌های فضانوردی، طراحی فضاپیما، علوم فضایی و زیست فضایی فعالیت می‌کنند و عمده‌ترین تلاش‌های ایشان بر توسعه زیرساخت‌های علمی و فناورانه لازم برای حضور فعال فضانوردان ایرانی در فضا تمرکز یافته است.

دستاورد این فعالیت‌ها تاکنون، آزمایش 8 کاوشگر فضایی است که در بازه سال‌های 1385 تا 1391، به فضا پرتاب شده‌اند.

این کاوشگرها با توجه به ویژگی‌های گوناگونی که از نظر هندسه،‌ ارتفاع، مأموریت و نوع حامل دارند در قالب چندین کلاس A (کاوشگر 1)، B (کاوشگرهای 2 و 3)، C (کاوشگرهای 4، 5، 6 و پیشگام) و کلاس D (کاوشگر پژوهش) تولید شدند و مورد آزمایش قرار گرفتند.

* کاوشگر 1

طراحی و ساخت اولین کاوشگر ایرانی و ورود به حوزه کاوشگرهای فضایی

مأموریت اولین محموله کاوشگرهای فضایی در آبان ماه 1385 به انجام رسید. این محموله به گونه‌ای طراحی شده بود که داده‌های ضروری در زمان اوج‌گیری ثبت و پس از بازگشت به جو و بازیابی، در سطح زمین استخراج شوند.

این محموله علمی- تحقیقاتی به تجهیزات گوناگونی برای اندازه‌گیری شرایط محیطی، تله‌متری داده‌‌ها و همچنین ارسال برخط تصاویر مجهز بود.

در لحظات اولیه این مأموریت محموله و حامل به صورت یکپارچه و بدون انحراف مسیر پروازی خود را طی کردند و داده‌های سامانه تله‌متری و تصویر پرواز محموله به صورت مطلوبی در ایستگاه زمینی دریافت می‌شد.

پس از آن ارتباط محموله با زمین قطع شد و کاوشگر در نزدیکی سکوی پرتاب سقوط کرد. دلیل ناتمام ماندن این مأموریت اشکال روی داده در اتصال بین محموله و حامل بود.

بر این اساس، مقرر شد تا قسمت‌های سازه‌ای این محموله شامل جایگاه اصلی قطعات، پوسته‌ها و بخش بازیابی بازنگری شوند و محموله بعدی با اصلاحات لازم پرتاب شود.

* کاوشگر 2

بازیابی سالم محموله بازگشتی و ارسال اولین تصاویر فضایی از محموله ایرانی

به دنبال پرتاب اولین کاوشگر و بعد از بهینه‌سازی عملکرد زیر سامانه‌ها دومین محموله کاوشگرهای فضایی در آذر ماه 1387 با موفقیت پرتاب و بازیابی شد.

اولین بازیابی یک محموله پرتابی به ارتفاع بالا و تصویربرداری فضا توسط یک سامانه کاملاً ایرانی از دستاوردهای مهم این پرتاب بود.

محموله کاوشگر 2 بلافاصله پس از پرتاب به ارسال داده و تصویر پرداخت و پس از رسیدن به ارتفاع اوج با عملکرد مطلوب سامانه‌های کاهش سرعت و چترهای بازیابی به سلامت به زمین بازگشت.

فیلم‌های ارسالی از این محموله که در حین پرواز و به صورت برخط به زمین ارسال شد در کشور بی‌همتا بود و موفقیت بی‌نظیری برای فعالیت‌های هوا فضایی کشور به شمار می‌آمد.

* کاوشگر 3

ورود به حوزه تحقیقات زیست فضایی

سومین محموله کاوشگرهای فضایی تحت عنوان کاوشگر 3 در بهمن ماه 1388 به فضا پرتاب شد که این کاوشگر توانست محفظه زیستی حامل موجودات زنده کوچک و 5 رده مختلف از سلول‌های بنیادی و سوماتیک را با خود به فضا ببرد.

بدین ترتیب با  اندازه‌گیری میزان رشد، مرگ و میر و نحوه عملکرد سلول‌ها تحت تأثیر شتاب و ارتعاش موجود در فضاهای مختلف پرواز اولین گام در شکل‌گیری تحقیقات زیست‌فضایی برداشته شد.

4 دوربین نصب شده در کاوشگر3 همزمان تصاویری از مراحل مختلف پرتاب و موجودات زنده داخل محموله را به ایستگاه‌های زمینی ارسال می‌کردند.

از دستاوردهای این پرتاب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- کسب تجربه علمی در طراحی و ساخت محموله‌های زیستی: آشنایی با شرایط و دشواری‌های آماده‌سازی، مهار و پرتاب موجود زنده

2- مطالعه تأثیر فضا بر موجودات زیستی: بررسی اثر شتاب و فازهای مختلف پرواز بر 3 نمونه از جانداران شامل موش صحرایی، لاک‌پشت و کرم خاکی

3- مطالعه تأثیر فضا بر ساختارهای زیستی: بررسی میزان رشد و مرگ و میر 5 رده مختلف سلولی شامل سلول‌های بنیادی و سوماتیک

4- مطالعه تأثیر فضا بر فرآیندهای زیستی: بررسی اثرات ناشی از استرس پرتاب بر شکل و عملکرد رده‌های سلولی مختلف

5- ایجاد بستر لازم برای تحقیقات زیستی در کاوشگرهای بعدی: بررسی امکان حیات، مطالعه و تصویربرداری از رفتار موجود زنده و ثبت علائم حیاتی در حین پرتاب

* کاوشگر 4

طراحی، ساخت و آزمایش اولین کپسول زیستی بومی

به دنبال پرتاب موفق کاوشگر 3، ماموریت جسورانه و جدیدی برای اعزام یک موجود زنده انسان‌نما از خاک ایران به فضا تعریف شد.

کاوشگر 4 که نخستین گام اساسی در ارسال حیات به فضا بود، در 24 اسفند ماه 1389 پرتاب شد.

در این ماموریت، اولین کپسول زیستی برای پشتیبانی حیات موجود زنده به همراه کاوشگر تا لایه‌های فوقانی جو در ارتفاع حدودا 135 کیلومتری بالا رفت و پس از حدود 15 دقیقه با عملکرد مناسب سامانه بازیابی، به زمین بازگشت.

پرتاب کاوشگر 4 با هدف تحقق بخشی از فرایند اکتساب فرایند اکتساب فناوری‌های لازم برای ارسال موجود زنده به فضا و به منظور آزمودن عملکرد سامانه و تعدادی از زیرسامانه‌های مورد نیاز در تحقیقات زیست فضایی صورت گرفت.

در این آزمایش، کپسول زیستی به همراه یک شبیه‌ساز موجود زنده به فضا پرتاب شد تا زمینه آشنایی محققان، کسب تجربه عملی و درک شرایط و دشواری‌های آماده‌سازی، مهار و ارسال موجود زنده به فضا فراهم شود.

همچنین با توجه به اهمیت پشتیبانی حیات موجود زنده در مدت زمان ماموریت عملکرد زیرسامانه‌های مورد نیاز برای کنترل پارامترهای محیطی، تامین شرایط حیاتی، ثبت بر خط علائم زیستی و بازگشت سالم محموله به زمین آزمایش شد.

زیرسامانه‌های جدایش و چترهای بازیابی استفاده شده در این ماموریت نیز عملکرد مطلوبی داشتند.

از جمله دستاوردهای مهم این پرتاب می‌‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

- عملکرد دقیق سامانه‌های الکترونیکی شامل ارسال داده و تصویر از ارتفاع 135 کیلومتری سطح زمین

- ارسال و اجرای مطمئن و دقیق فرامین جدایش دماغه، موتور و چترها

- عملکرد موفق سامانه بازیابی و سامانه‌های کاهنده سرعت در بازگشت محموله به زمین

- آزمودن موفق داده ‌برداری از کپسول زیستی و عملکرد سامانه‌های پشتیبان حیات

- شبیه‌سازی ضربان قلب و تولید دی‌اکسید کربن موجود زنده

- عملکرد موفق سازه و پوشش‌های حرارتی در مراحل رفت و بازگشت محموله

- مدیریت 3 ایستگاه زمینی ثابت و سیار در ارتباط راه دور با محموله در مراحل مختلف پرواز

- انجام مانور انتقال و آماده‌سازی موجود زنده قبل از پرتاب و احیای آن پس از بازیابی

- هدایت و مدیریت عملیات گسترده لجستیک در سطح میدان و ناحیه فرود

* کاوشگر 5

ارسال اولین میمون به فضای زیرمداری کشور

در فاصله کمتر از 6 ماه پس از پرتاب موفق کاوشگر 4، پنجمین کاوشگر با هدف ارسال موجود زنده تا ارتفاع 120 کیلومتری سطح زمین طراحی و ساخته شد.

بدین ترتیب در تاریخ 16 شهریور ماه 1390 برای نخستین بار در ایران کاوشگر به همراه یک موجود زنده انسان‌نما (میمون) توسط یک حامل سوخت جامد به فضا ارسال شد.

این کاوشگر به گونه‌ای طراحی شده بود که شرایط لازم برای زنده ماندن یک جاندار کوچک نظیر میمون را در مدت زمان ماموریت فراهم کرد.

بدین منظور کپسول زیستی به یک سامانه پشتیبان حیات شامل زیرسامانه تولید اکسیژن و حذف دی‌اکسید کربن و تجهیزات سنجش و ثبت پارامترهای محیطی و علائم حیاتی موجود زنده مجهز شد.

از جمله فعالیت‌های اصلی در این کاوشگر آماده‌سازی، حساسیت‌زدایی و سازگارسازی موجود زنده با شرایط پرتاب بود که از این بین می‌توان به مقاوم کردن حیوان در برابر نیروهای شتاب، بی‌وزنی، تکان‌ها، چرخش‌ها و صوت ناشی از پرتاب اشاره کرد.

این ماموریت با موفقیت نسبی همراه بود و طی آن داده‌های محیطی و حیاتی کپسول زیستی به زمین مخابره شد و داده‌های ارسالی نیز نشان می‌داد که موجود زنده تا قبل از فرود از علائم حیاتی قابل قبولی برخوردار بوده است.

* کاوشگر 6

بهبود فناوری ارسال کاوشگرهای زیستی

فعالیت‌های کاوشگر 6 بلافاصله بعد از پرتاب محموله کاوشگر 5 آغاز شد و هدف از این فعالیت‌ها بهبود فناوری‌های مورد نیاز برای ارسال کاوشگرهای فضایی بود.

این کاوشگر که از مجموعه‌ای همچون پشتیبان حیات، رهگیری، بازیابی و تله‌متری تشکیل شده بود، در 18 شهریور ماه1391 به فضا پرتاب شد.

در این مأموریت، با استفاده از ایستگاه‌های زمینی ثابت و سیار مستقر در سایت پرتاب، نظارت و کنترل بر تمامی مراحل عملیات کاوشگر 6 انجام شد و عملکرد مشاهده شده از سامانه‌های الکترونیکی، مکانیکی و آیرودینامیکی در لحظه پرتاب بسیار مطلوب بود.

مطابق برنامه‌ریزی‌های انجام شده، فرآیند ارسال داده و تصویر از محموله کاوشگر، بلافاصله بعد از پرتاب آغاز شد.

داده‌های ارسال شده در طول مسیر از طریق ایستگاه‌های زمینی ثابت و سیار دریافت و همزمان توسط رایانه پرواز کاوشگر ذخیره می‌شد.

کارکرد کپسول زیستی نیز در تمامی طول مسیر پرواز مطلوب بود به گونه‌ای که بر اساس مشاهدات تصویری و داده‌های دریافتی موجود زنده تا آخرین لحظه دریافت اطلاعات زنده و ضربان قلب آن در محدوده مجاز قرار داشت.

در این مأموریت، انجام عملیات پرتاب به شکلی مطلوب و بر اساس سناریو و زمان‌بندی از پیش تعیین شده صورت گرفت و تنها انجام نشدن صحیح یکی از رخدادهای پرتابی اخلال در فرآیند بازیابی سالم محموله را سبب شد.

* کاوشگر پیشگام

ارسال اولین میمون فضایی ایران به فضای زیرمداری و بازگشت سالم آن به زمین

در 9 بهمن ماه 1391 کاوشگر «پیشگام» توانست به کمک یک حامل سوخت جامد سرنشین خود را که میمونی از نژاد «رزوس» (Rhesus) بود، تا ارتفاع 120 کیلومتری سطح زمین حمل کند و به سلامت بازگرداند و بدین ترتیب، رکورد جدیدی برای دستاوردهای فضایی کشور ثبت شد و ایران جزو معدود کشورهایی قرار گرفت که توانمندی ارسال موجود زنده به فضای ماوراء جو (ارتفاع بالاتر از  100 کیلومتر) و بازگشت سالم آن بهره‌مندند.