تحولات پرتاب کپسول زیستی بعد از ۱۷ سال توسعه فناوری/ توضیحات سازمان فضایی برای توسعه زیست فضا
در حالی که از ۱۷ سال گذشته پرتاب کپسول‌های زیستی با هدف توسعه زیست فضا در کشور آغاز شده بود، اما این طرح متوقف شد؛ ولی رئیس سازمان فضایی ایران از سرگیری پرتاب کپسول‌های زیستی را از برنامه‌های این سازمان دانست و گفت: اولین پرتاب‌ها در سال جاری آغاز خواهد شد و در فازهای اولیه به دنبال ارسال موجود زنده نیستیم، بلکه بهینه‌سازی شرایط کپسول برای زیست موجود زنده و همچنین شتاب و فرود متناسب با شرایط انسان مد نظر است.
حسن سالاریه در گفت‌وگو با ایسنا، با بیان اینکه کپسول‌های زیستی ابزاری هستند که موجود زنده را به فضا می‌رسانند، گفت: در گذشته کپسول‌های زیستی که طراحی و ساخته شد، در سایز کوچک بوده و اگر قرار باشد در حد و اندازه انسان مورد استفاده قرار گیرد، نیاز است کپسول، شرایطی حداقلی را داشته باشد تا شرایط زیست را برای انسان در مدت زمانی که در فضا است، فراهم کند.
وی وجود تشعشعات زیاد در فضا، گرادیان‌ها و اختلاف دماهای بالا و افت فشار شدید هوا را از شرایط زیست در فضا نام برد و اظهار کرد: لازم است همه این شرایط در داخل کپسول فراهم شود، به این معنا که هم شرایط فشار و هم شرایط تنفسی و ایمنی در برابر تشعشعات در آن فراهم شود.
سالاریه، فرود آرام را از دیگر چالش‌های موجود در کپسول‌های زیستی دانست و در این باره توضیح داد: اگر قرار باشد موجود زنده‌ای مانند انسان در داخل این کپسول‌ها قرار گیرد، نیاز است تا کپسول زیستی فرود آرامی داشته باشد؛ به این معنا که شتاب‌ها و سرعت‌های کپسول زیستی متناسب با تحمل انسان باشد؛ از این رو شرایط طراحی کپسول با زمانی که از موجودات زنده‌ای مانند میمون استفاده میشود، متفاوت است و شرایط بسیار سختگیرانه در طراحی آنها حاکم است.
رئیس سازمان فضایی خاطر نشان کرد: ایجاد چنین شرایط موجب خواهد شد کپسول‌ها جرم بیشتری داشته باشند، ضمن آنکه کپسول‌ها باید هدایت پذیر باشند.
سالاریه تاکید کرد: بر این اساس در قرارداد جدیدی که برای ساخت کپسول‌های زیستی امضا شده و کار آن در حال شروع شدن است، این موارد در آن دیده شده است.
وی با بیان اینکه کپسول‌های زیستی در کلاسی هستند که کشور را برای دستیابی به زیست فضا میسر می‌کنند، اظهار کرد: گاهی اوقات این سؤال پرسیده میشود که چه ضرورتی وجود دارد که کشور به موضوع زیست فضا توجه کند. حوزه فضایی برای همه کشورها یک «باید» است. اگر کشوری نخواهد در ابعاد مختلف رشد کند، آینده‌ای هم در این حوزه نمی‌تواند برای خود متصور شود.
سالاریه ادامه داد: ما در آینده نزدیک اقدام در حوزه توریست و گردشگری فضایی و حمل و انتقال بار از طریق فضایی را در دستور کار داریم که هیچ‌یک از اینها بدون توسعه کپسول‌های زیستی امکان‌پذیر نیست.
رئیس سازمان فضایی ایران با بیان اینکه توسعه این کپسول‌ها دارای مراحل مختلفی است، تاکید کرد: در اولین پرتاب‌های ما ممکن است موجود زنده نداشته باشیم و شرایط داخل کپسول همچون شرایط فشار، گرادیان، دما و میزان اکسیژن و شتاب کپسول بهینه شود، همچنین پرتابگر نیز باید شرایطی را فراهم کند تا شتاب، قابل تحمل باشد و بازگشت کپسول نیز باید شرایط خاصی داشته باشد، چرا که موجود زنده نمی‌تواند هر شتابی را تحمل کند.
به گفته وی، پروژه کپسول‌های زیستی متوقف شده بود و اولین کپسول زیستی با ویژگی‌های جدید در سال جاری پرتاب خواهد شد تا جایگاه ایران در زیست فضا در دنیا تثبیت شود.
اولین گام‌ها برای توسعه کاوشگرها
کاوشگرهای فضایی، راکت‌های عمود پروازی هستند که برای حمل آزمایشگاه‌های فضایی به ارتفاعات بالای جو غلیظ – ارتفاع بین ۵۰ تا ۳۰۰ کیلومتر – و بازیابی سالم آنها به کار می‌روند. کاوشگرها کاربردهای بسیاری دارند که از آن جمله می‌توان بررسی خواص اتمسفر، آزمایش وسایل کنترلی مورد استفاده در ماهواره‌ها و ماهواره‌برها، کسب اطلاعات هواشناسی و پیش‌بینی هوا و انجام تحقیقات زیست فضایی و نجوم را نام برد.
در حقیقت، محموله‌های آزمایشگاه فضایی در کاوشگرها، اجزای پیچیده سامانه‌های فضایی و موجودات زنده را در معرض آزمایش و بررسی قرار می‌دهند.
طراحی و ساخت اولین کاوشگر ایرانی و ورود به حوزه کاوشگرهای فضایی در آبان ۱۳۸۵ صورت گرفت. 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 ـ 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 ایجاد شده 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 مورد بازنگری قرار گیرند و محموله بعدی با اصلاحات لازم، آماده پرتاب شود.
کاوشگر ۲
به دنبال پرتاب اولین کاوشگر و بعد از بهینه‌سازی عملکرد زیرسامانه‌ها، دومین محموله کاوشگرها در آذرماه ۱۳۸۷ با موفقیت پرتاب و بازیابی شد. محموله کاوشگر ۲، بلافاصله بعد 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.
کاوشگر ۳
سومین محموله کاوشگرهای فضایی تحت عنوان کاوشگر ۳ در بهمن‌ماه ۱۳۸۸ به فضا پرتاب شد. این کاوشگر توانست محفظه زیستی حامل موجودات زنده کوچک و پنج 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 فازهای مختلف پرواز، اولین گام در شکل‌گیری تحقیقات زیست‌فضایی برداشته شد.
کاوشگر ۴
به دنبال پرتاب موفق کاوشگر ۳، مأموریت جسورانه و جدیدی برای اعزام یک موجود زنده انسان‌نما از خاک ایران به فضا تعریف شد. در ۲۴ اسفندماه ۱۳۸۹ کاوشگر ۴ پرتاب شد و در این مأموریت اولین کپسول زیستی برای پشتیبانی حیات موجود زنده در شرایط فضایی، طراحی و ساخته شد. این محموله آزمایشی بدون موجود زنده به همراه کاوشگر تا لایه‌های فوقانی جو، در ارتفاع حدود ۱۳۵ کیلومتری بالا رفت و پس از حدود ۱۵ دقیقه، با عملکرد مناسب سامانه بازیابی به زمین بازگشت.
پرتاب کاوشگر ۴ با هدف تحقق بخشی از 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.
کاوشگر ۵
در فاصله کمتر از ۶ ماه پس از پرتاب موفق کاوشگر ۴، پنجمین کاوشگر با هدف ارسال موجود زنده تا ارتفاع ۱۲۰ کیلومتری سطح زمین طراحی و ساخته شد و در ۱۶ شهریور ماه ۱۳۹۰ برای نخستین بار در ایران کاوشگر حامل یک موجود زنده انسان‌نما توسط یک پرتابگر حاوی 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 مأموریت فراهم می‌کرد. 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.
کاوشگر ۶
فعالیت‌های کاوشگر ۶ بلافاصله بعد از پرتاب محموله پنجم آغاز شد. هدف از این فعالیت‌ها، بهبود فناوری‌های مورد نیاز برای ارسال کاوشگرهای فضایی بود. کاوشگر اخیر که از مجموعه‌هایی همچون پشتیبانی حیات، رهگیری، بازیابی و تله‌متری تشکیل شده بود، در ۱۸ شهریور ۱۳۹۱ مورد آزمایش پرتابی قرار گرفت.
عملکرد مشاهده شده از سامانه‌های الکترونیکی، مکانیکی و آیرودینامیکی، در لحظه پرتاب این کاوشگر بسیار مطلوب بود و مطابق برنامه‌ریزی‌های انجام شده فرآیند ارسال داده و تصویر از محموله کاوشگر بلافاصله بعد از پرتاب آغاز شد. علاوه بر آن کارکرد کپسول زیستی نیز در تمامی طول مسیر پرتاب مطلوب بوده، به گونه‌ای که بر اساس مشاهدات تصویری و داده‌های دریافتی، موجود زنده تا آخرین لحظات دریافت اطلاعات، زنده بود و ضربان قلب آن در محدوده مجاز قرار داشت.
کاوشگر پیشگام
در نهم بهمن ماه ۱۳۹۱ کاوشگر پیشگام توانست به کمک یک پرتابگر سوخت جامد، سرنشین خود را که میمونی از نژاد «رزوس» بود، تا ارتفاع ۱۲۰ کیلومتری سطح زمین حمل کند و به سلامت فرود آورد. با اجرای این طرح ایران در ردیف معدود کشورهایی قرار گرفت که از توانمندی ارسال موجود زنده به فضای ماورای جو (ارتفاع بالاتر از ۱۰۰ کیلومتر) و بازگشت سالم آن برخوردار هستند. هدف از انجام این مأموریت، بررسی و مطالعه دقیق‌تر شرایط پروازی و اثر آن بر مجموعههای فنی محموله و زمینه‌سازی مناسب برای تحقیقات زیست‌فضایی کشور بود.
پرتاب کاوشگر حامل موجود زنده «پیشگام» به فضا
کاوشگر «پیشگام» که با مدیریت یکپارچه سیستمی و تلاش دانشمندان سازمان فضایی ایران ساخته شده است، با استفاده از حامل سازمان صنایع هوا فضا تا ارتفاع مورد نظر، پرتاب شد و پس از طی مراحل پیش‌بینی شده و رسیدن به سرعت، شتاب و ارتفاع مورد نظر، مجددا به زمین بازگشته و موجود زنده این کاوشگر (میمون از نژاد رزوس) با موفقیت بازیابی شد.
کاوشگر پژوهش
به دنبال موفقیت کاوشگر پیشگام در ارسال اولین میمون فضایی ایران به فضا و در راستای تحقق بخشی از برنامه اعزام انسان به فضا، کارشناسان و پژوهشگران «پژوهشگاه هوافضا» آماده‌سازی کپسول فضایی دیگری برای ارسال دومین میمون فضایی ایران به فضا را در دستور کار قرار دادند. پرواز «فرگام» به ارتفاع ۱۲۰ کیلومتری سطح زمین، یعنی ۲۰ کیلومتر بالاتر از مرز فضا، پای ایران را برای دومین‌بار به حوزه کاوش‌های علمی فراجوی باز کرد.
پرتاب کاوشگر پژوهش
این محموله سرنشین‌دار که «کاوشگر پژوهش» نام دارد، پس از بهبود و توسعه زیرسامانه‌های کاوشگر پیشین و افزایش قابلیت اطمینان آن، برای پرتاب با یک حامل سوخت مایع در روز شنبه، ۲۳ آذرماه ۱۳۹۲ آماده شد.
مطابق برنامه‌ریزی، «کاوشگر پژوهش» در این روز در پایگاه پرتاب‌های فضایی ایران واقع در سمنان، روی سکوی پرتاب مستقر شد و همان‌طور که انتظار می‌رفت، دومین میمون فضایی ایران را به فضای زیرمداری ارسال کرد و پس از مدت زمان حدود ۱۵ دقیقه سالم به زمین بازگرداند.
اکنون برنامه «زیست فضا» در دستور کار سازمان فضایی قرار گرفته تا به صورت مبسوط‌تری در این زمینه مطالعات ادامه یابد.