ماهواره ظفر چگونه و کجا سقوط کرد؟

شب گذشته ماهواره‌ی ظفر پس از مدت‌ها انتظار برفرار موشک ماهواره‌بر سیمرغ از پایگاه فضایی امام خمینی واقع در استان سمنان به فضا پرتاب شد. ماهواره‌ی ظفر که به‌دست محققان دانشگاه علم و صنعت ساخته شده، قرار بود قابلیت‌هایی چون تصویربرداری درلحظه (real-time) و ارسال پیام متنی و صوتی به‌صورت یک‌طرفه بین دو کاربر را با خود به ارمغان بیاورد.

اندکی پس از پرتاب، محمدجواد آذری جهرمی، وزیر ارتباطات از قرارنگرفتن ماهواره در مدار خبر داد. به‌گفته‌ی جهرمی پرتاب ماهواره موفقیت‌آمیز بود، اما به‌دلیل دست‌نیافتن به سرعت مورد نیاز، ماهواره در مدار قرار نگرفت و در اقیانوس هند سقوط کرد. جهرمی دراین‌باره گفت:

این ماهواره حتی از مدار ۵۳۰ کیلومتر هم عبور کرد و به مدار ۵۴۰ کیلومتری رسید، اما از نظر سرعت کم آورد و با وجود اینکه باید به سرعت ۷ هزار و ۴۰۰ کیلومتر می رسید در سرعت ۶ هزار و ۵۰۰ کیلومتر بر ساعت متوقف شد.

با این حال، شب گذشته پس از شنیده‌شدن صدایی مهیب در منطقه‌ی سرجنگل و چاه‌احمد در حومه‌ی زاهدان، محمدهادی مرعشی، معاون امنیتی انتظامی استاندار سیستان و بلوچستان از احتمال سقوط قطعات جداشده از ماهواره (یا به‌صورت دقیق‌تر موشک ماهواره‌بر) در این استان خبر داد.

تصاویر منتشرشده در شبکه‌های اجتماعی از بقایای احتمالی مرحله اول موشک سیمرغ در منطقه‌ی سرجنگل و چاه‌احمد در حومه‌ی زاهدان (برای مشاهده در ابعداد اصلی روی تصویر کلیک کنید)

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره‌ی چگونگی سقوط ماهواره و قطعات پیداشده در حوالی زاهدان با سازمان فضایی ایران تماس گرفتیم. روابط عمومی سازمان فضایی در پاسخ به پرسش زومیت، اعداد و ارقام ارائه‌شده از سوی وزیر و سقوط ماهواره در اقیانوس هند را تأیید، اما اعلام کرد که «کارشناسان سازمان هنوز درحال تحلیل داده‌های اولیه هستند و تا زمان اعلام نتایج، هرتحلیلی غیرکارشناسی است». سازمان فضایی همچنین نسبت‌دادن قطعات پیداشده در سیستان به بقایای موشک ماهواره‌بر را «حاشیه سازی» می‌داند. روابط عمومی سازمان فضایی دراین‌باره به زومیت گفت:

طبق داده‌های تله‌متری که دریافت کردیم، مسیر پرتاب کاملا مشخص است و الان می‌دانیم که [ماهواره] دقیقا کجای اقیانوس سقوط کرده است.

حتی اگر سازمان فضایی و وزیر ارتباطات ادعایی مبنی بر سقوط ماهواره در اقیانوس هند نداشتند، اعداد و ارقام ارائه‌شده از سرعت و ارتفاع موشک به‌هیچ وجه نمی‌تواند سقوط ماهواره در داخل خاک ایران را توجیه کند. پس تکلیف قطعات پیداشده در سیستان و بلوچستان چیست؟ آیا اعداد منتشرشده اشتباه هستند یا بخشی از قطعات موشک در خاک ایران و خود ماهواره در اقیانوس هند سقوط کرده است؟ در ادامه پس از آشنایی مختصر با فرایند ارسال ماهواره به‌فضا سعی می‌کنیم سناریوهای احتمالی سرنوشت سیمرغ و ظفر را بررسی کنیم.

ماهواره‌ها چطور درمدار قرار می‌گیرند

ماهواره‌ها برای قرارگرفتن در مدار زمین باید با استفاده از موشک‌های ماهواره‌بر به ارتفاع و سرعت مشخصی دست پیدا کنند. سرعت مداری ماهواره مستقل از جرم و زاویه‌ی مداری آن است و تنها به ارتفاع مدار ماهواره بستگی دارد. با استفاده از فرمولی ساده یا ابزارهای آنلاین می‌توان به‌راحتی سرعت موردنیاز برای هر ماهواره‌ای را در ارتفاع مشخص محاسبه کرد. ماهواره‌ی ظفر قرار بود در ارتفاع ۵۳۰ کیلومتری قرار بگیرد که درنتیجه سرعت موردنیاز آن برابر با ۷/۶ کیلومتربرثانیه بود.

شمایی از ساختار داخلی موشک سیمرغ. قسمت‌های خاکستری مربوط‌به مخزن سوخت مایع موشک و قسمت آبی مربوط‌به مخزن اکسیژن مایع (LOX) است.

توضیح اینکه چرا موشک‌های ماهواره‌بر چندمرحله‌ای هستند و نمی‌توان با استفاده از موشک تک‌مرحله‌ای محموله‌ای قابل‌توجه به فضا فرستاد، خود نیازمند مقاله‌ای مفصل و مجزا است؛ اما اگر علاقه دارید در این‌باره بیشتر بدانید، می‌توانید این مقاله را مطالعه کنید.

چرا ماهواره‌ها در مدار قرار نمی‌گیرند؟

قرارگرفتن ماهواره در مداری مشخص نیازمند دقت بسیار بالای موشک است؛ به‌طوری‌که اگر موتور موشک حتی چند ثانیه زودتر یا دیرتر خاموش شود، ماهواره به مدار موردنظر نمی‌رسد یا در مداری متفاوت قرار می‌گیرد. مدارهای LEO (که ماهواره‌ی ظفر قرار بود در آن قرار بگیرد) معمولا دایره‌ای هستند یا خروج از مرکز بسیار پایینی دارند؛ اما ماهواره‌ها قبل از رسیدن به این مدار، در مداری بیضوی قرار می‌گیرند. در این حالت به بالاترین نقطه‌ی مداری «اوج» (apogee) و به پایین‌ترین نقطه‌ی مداری «حضیض» (perigee) گفته می‌شود. وقتی موتور موشک به هر دلیلی عملکرد موردانتظار را نداشته باشد، ماهواره در مداری بیضوی قرار می‌گیرد و بسته به نقطه‌ی حضیض آن ممکن است تا چند روز همچنان در مدار باقی بماند. برای مثال در سال ۲۰۱۲ پس از خاموش شدن یکی از ۹ موتور موشک فالکون ۹، ماهواره‌ی Orbcomm نتوانست به مدار موردنظر برسد؛ اما توانست دو روز در مدار باقی بماند بیش از ۲۰ بار به دور زمین بچرخد.

برای آشنایی با چند نمونه از پرتاب‌هایی که به‌دلیل مشکلات موتور موشک و نرسیدن به سرعت کافی نتوانستند در مدار تعیین‌شده قرار بگیرند، می‌توانید این مقاله را مطالعه کنید.

پس از پرتاب، چه بر سر مراحل مختلف موشک می‌آید؟

به‌طور کلی مراحل مختلف موشک پس از به‌اتمام‌رسیدن سوخت‌شان به‌ترتیب از باقی قسمت‌های موشک جدا می‌شوند و پس از طی‌کردن مسیری بالستیک با زمین برخورد کرده یا وارد اقیانوس می‌شوند. اینکه پس از پرتاب ماهواره، چه بر سر قطعات و مراحل مختلف موشک می‌آید، بستگی به وزن و نوع ماهواره، نوع موشک ماهواره‌بر و مکان پرتاب آن دارد. برای مثال بیشتر پرتاب‌ها در آمریکا از پایگاه فضایی کندی در فلوریدا (شرق ایالات متحده) یا پایگاه وندنبرگ در کالیفرنیا (غرب ایالات متحده) انجام می‌شود. هر دو این پایگاه‌ها در مجاورت اقیانوس قرار دارند و درنتیجه قطعات باقی‌مانده از موشک‌ها در اقیانوس سقوط می‌کنند. 

بقایای موشک سایوز در سیبری روسیه (راست) و بقایای موشک ساترن ۵ در اعماق اقیانوس (چپ)

این درحالی است که پایگاه‌های فضایی بعضی کشورها مانند روسیه و چین، کیلومترها داخل خاک کشور قرار دارد و درنتیجه ضایعات موشکی ناشی از پرتاب ماهواره در داخل خاک کشور سقوط می‌کند. در این حالت نیز مکان سقوط بوستر و دیگر قطعاتی که از موشک جدا می‌شود ازقبل کاملا مشخص است و سازمان‌های فضایی براساس پروتکل‌های امنیت محدوده (Range Safety) پیش از پرتاب به ساکنان نزدیک به این نواحی هشدار می‌دهند. 

به‌عنوان نمونه، بوسترهای سایوز پس از پرتاب، درفاصله‌ی ۳۴۸ کیلومتری پایگاه فضایی بایکونور در داخل خاک قزاقستان سقوط می‌کنند. همچنین دماغه‌ی محافظ موشک و مرحله‌ی دوم آن نیز به‌ترتیب در فاصله‌ی ۵۲۷ و ۱۵۷۰ کیلومتری از محل پرتاب به زمین برخورد می‌کنند.

محل سقوط قطعات مختلف موشک سایوز (برای مشاهده در ابعاد اصلی کلیک کنید)

به‌عنوان نمونه‌ای دیگر، مرحله‌ی اول موشک‌های فالکون ۹ اسپیس ایکس معمولا در فاصله‌ای کمتر از ۱۰۰۰ کیلومتری از محل پرتاب، روی قایق‌های خودکار اسپیس ایکس که در میانه‌ی اقیانوس اطلس یا آرام (بسته به محل پرتاب) قراره گرفته‌اند، فرود می‌آیند. درتصویر زیر یکی از دورترین محل‌های فرود که در سمت راست نقشه مشخص شده، مربوط به پرتاب ماهواره‌ی Arabsat 6A است که بوستر آن در فاصله‌ی ۹۷۰ کیلومتری فرود آمد.

باتوجه‌به فاصله‌ی تقریبا هزار کیلومتری مناطق چاه‌احمد و سرجنگل در استان سیستان و بلوچستان با پایگاه فضایی امام خمینی در استان سمنان، سقوط مرحله اول موشک در این ناحیه چندان دور از انتظار نیست و جای تعجب ندارد؛ اما نکته اینجا است که در تماسی که با یک مقام آگاه در سازمان فضایی ایران داشتیم، وی ادعا داشت فرایند استیجینگ (جداشدن مراحل موشک از یکدیگر) اصلا برفراز سیستان انجام نشده است. این یعنی سازمان فضایی نه‌تنها سقوط مرحله‌ی دوم موشک یا خود ماهواره در داخل خاک ایران را منتفی می‌داند، بلکه حتی عقیده دارد مرحله‌ی اول یا بوستر موشک نیز در ایران سقوط نکرده است.

نتیجه‌گیری

در رابطه با نتیجه‌ی پرتاب اخیر، بهتر است باتوجه به عرف و استانداردهای جهانی از واژه‌های موفقیت و شکست استفاده کنیم. اگر موشکی نتواند ماهواره را به سرعت موردنیاز برساند، بسته به سرعت نهایی، ماهواره ممکن است در مداری بیضوی قرار بگیرد و چندین دور به‌دور زمین گردش کند و بعد وارد اتمسفر شود؛ یا در بدترین حالت بدون قرارگرفتن در مدار و کامل کردن حتی یک گردش، در آن سوی زمین وارد اتمسفر ‌شود. در هر دو صورت (مخصوصا حالت دوم) مأموریت موفقیت‌آمیز تلقی نمی‌شود. بنابراین از مسئولان سازمان فضایی و رسانه‌ها انتظار می‌رود از اصطلاح «پرتاب موفقیت‌آمیز» استفاده نکنند؛ چراکه صرف بلندشدن موشک از سکوی پرتاب به‌معنای پرتاب موفق نیست.

در رابطه با موضوع سقوط موشک در خاک ایران، باتوجه به اینکه در تصاویر منتشر شده در شبکه‌های اجتماعی خبری از بقایای ظفر نیست، حتی در صورت درست بودن صحبت‌های معاون استاندار سیستان و بلوچستان و صحت تصاویر، احتمالا بقایای سقوط کرده در سرجنگل مربوط به بوستر موشک است؛ نه مرحله‌ی دوم یا خود ماهواره. در تماسی که امروز با سازمان فضایی ایران داشتیم، از روابط عمومی این سازمان درخواست کردیم تا اطلاعاتی ازجمله زمان استیجینگ و سرعت و ارتفاع موشک درلحظه‌ی جداشدن مراحل دراختیار ما قرار بدهند، تا بتوانیم تحلیل دقیق‌تری از آنچه ممکن است اتفاق افتاده باشد داشته باشیم. در پاسخ، روابط عمومی سازمان اعلام کرد که به‌زودی (تا ظهر امروز) اطلاعات تکمیلی منتشر خواهد شد. این درحالی‌است که در زمان انتشار این مطلب، آخرین مطلب سایت سازمان فضایی ایران درباره‌ی توییت وزیر ارتباطات است. همچنین جدیدترین مصاحبه‌ی مرتضی برابری، رئیس سازمان فضایی نیز اطلاعات جدیدی درباره‌ی سرنوشت ظفر به‌دست نمی‌دهد. 

از آن‌جایی‌که مدت‌ها است اخباری درباره‌ی برنامه‌ی ساخت پایگاه فضایی در چابهار می‌شنویم، به‌نظر می‌رسد سازمان فضایی ایران نیز از مخاطرات پرتاب موشک ماهواره‌بر از عمق خاک ایران باخبر است. اگر تصاویر منتشرشده از سیستان واقعا مربوط به بقایای مرحله‌ی اول موشک سیمرغ باشد، از سازمان فضایی ایران انتظار می‌رود محل و زمان تقریبی برخورد بوستر را پیش از پرتاب اطلاع‌رسانی کند.

به‌روزرسانی: مرتضی براری رئیس، سازمان فضایی ایران طی مجموعه توییتی جزئیات بیشتری از پرتاب ماهواره ظفر ارائه داد. آقای براری در حساب توییتر خود نوشت:

ماهواره ظفر با ماهواره‌بر سیمرغ در روز یکشنبه ۲۰ بهمن ۱۳۹۸، ساعت ۱۹:۱۵ از پایگاه پرتاب حضرت امام خمینی (ره) پرتاب شد. بعد از عملکرد موفق مرحله اول و جدایش مطلوب مرحله دوم، ماهواره بر و ماهواره به ارتفاع بیش از ۵۴۰ کیلومتر با سرعت بیش از ۶۵۰۰ متر بر ثانیه رسید. حین پرتاب ماهواره ظفر به مدت ۸ دقیقه، اطلاعات موقعیت خود و سرعت حرکت را ارسال کرد که با کمک سه ایستگاه (یک ایستگاه سیار در پایگاه پرتاب و ایستگاه‌های قشم و بوشهر) دریافت شد. عمل جدایش توسط ماهواره تشخیص داده شد و ضمن پیوستگی در ارسال داده‌های موقعیت، داده‌های مانیتورینگ ماهواره شامل داده‌های سلامت تمام تجهیزات، حسگرها، وضعیت باس‌ها و مدیریت مودهای ماهواره به مدت ۶ دقیقه و ۴۵ ثانیه، از طریق لینک تله‌متری ماهواره ارسال و در ایستگاه قشم دریافت شد.موتور مرحله اول ماهواره‌بر: مدت زمان کارکرد: ۱۰۲ ثانیهسرعت: ۲۴۰۰ متر بر ثانیهارتفاع: حدود ۸۵ کیلومترعملکرد: موفق موتور مرحله دوم:مدت زمان کارکرد: ۳۷۳ ثانیهسرعت: حدود ۶۵۰۰ متر بر ثانیهارتفاع: ۵۴۱ کیلومتررفع مشکل حرارتی پرتاب قبلی مشاهده ایراد در عملکرد سیستم پیشرانش در ثانیه‌های نهایی پرواز و عدم دستیابی به سرعت ۷۴۰۰ متر بر ثانیه. نتیجه: با توجه به تحقیقاتی بودن فرآیند پرتاب و تحقق بیش از ۹۵ درصد از اهداف طرح ریزی شده، لذا فرآیند پرتاب موفق بوده است. ارتباط ماهواره با ایستگاه‌ها به مدت ۱۴ دقیقه و ۴۵ ثانیه و دریافت داده‌های موقعیت، صحت عملکرد تجهیزات و ماهواره. نتیجه: با توجه به عملکرد صحیح ماهواره و تجهیزات آن در شرایط خلا و فضا، ماموریت در این مرحله کاملا موفق بوده و عملا ۵۴ تجهیز از ۸۶ تجهیز، دارای سابقه عملکردی در فضا شدند.