تجهیز ماهواره‌های ایرانی به چشمان تیز «سار» /حیاط خلوت قدرت‌ها زیر ذره بین ایران

ساخت رادارهای تصویربرداری با فناوری روزنه مصنوعی (SAR: Synthetic Aperture Radar) را می‌توان یکی از مهمترین رخدادها در عرصه سامانه‌های شناسایی چه در کاربردهای نظامی و چه غیرنظامی محسوب کرد.

این ادعا گزاف نیست اگر توجه داشته باشیم که این رادارها قابلیت ایجاد تصویر از منطقه تحت پایش را در تمام ساعات شبانه‌روز و تمام شرایط جوی حتی از پشت ابر و گرد و خاک دارند، به‌علاوه امکان شناسایی اشیای فلزی از پشت پوشش‌های استتار نیز برای این رادارها مقدور است در حالی که دوربین‌های تصویربرداری مرسوم در سامانه‌های شناسایی به‌صورت ذاتی فاقد قابلیت‌های مذکور هستند.

میزان تفکیک‌پذیری در رادارهای سار در صورت استفاده از منبع توان با قدرت کافی از ارتفاع استقرار رادار مستقل می‌شود. این رادارها روی انواع سکوهای هوایی از هواپیماهای سرنشین‌دار و بدون سرنشین و بالگرد و حتی ماهواره‌ها مستقر می‌شوند که این امر نیز به‌نوبه خود سبب گسترش بیش از پیش توجه کشورهای مختلف به این فناوری شده است.

توانمندی‌های رادارهای سار سبب شده است این سامانه جای پای خود را در امور نظامی و همچنین کاربردهای تجاری و غیرنظامی از به‌کارگیری در بلایای طبیعی زلزله و سیل گرفته تا اقیانوس‌شناسی، رصد منابع طبیعی و جنگلداری، پایش تغییرات محیطهای شهری و روستایی، مرزبانی و نقشه‌برداری باز کند.

امکان رسیدن به تفکیک‌های بسیار بالا در حد سانتی‌متر در نمونه‌های نظامی و جاسوسی از این رادار و امکان ساخت این رادار در ابعاد بسیار کوچک در حدی که با پهپادهای کوچک قابل حمل باشد از دیگر نکات قابل ذکر پیرامون این رادارها است.

به عنوان مثال روی پهپادی در حد و اندازه های اسکن ایگل با دهانه بال ۳ متر تا پهپادهایی مانند RQ-۱۷۰ و MQ-۴C که این دو جزو مهمترین پهپادهای دشمن هستند که فناوری های آنها در معرض دید متخصصان کشور قرار گرفته انواعی از رادارهای سار برای کارهای شناسایی نصب شده است.

در رادارهای سار اصول کلی عملکرد مانند همه رادارهای دیگر بر ارسال امواج از آنتن رادار و سپس دریافت بازتاب این امواج از اشیاء است. امواج ارسالی این رادار در دفعات بالا با سرعتی زیاد به سطح مورد نظر تابیده شده و پس از بازگشت با بهره‌گیری از الگوریتم های پردازشی مخصوص، تصویری دو بعدی از سطح مورد نظر را تولید می‌کند.

البته با ترکیب داده های دستکم ۲ رادار سار، امروزه تصاویر سه بعدی نیز توسط این رادارها تولید می شود. با بهره گیری از این شیوه تصویربرداری، ایجاد تصویری ممکن می‌ شود که اندازه سلول تصویری آن در جهت آنتن، مستقل از فاصله آنتن رادار از هدف است. این اندازه با دقت تفکیک رادار رابطه مستقیم دارد که آن هم به طول موج رادار وابسته است.

بنابراین رادار سار می‌تواند با استفاده از آنتنی کوچکتر از رادارهای معمولی به دقت تفکیکی به مراتب بیشتر از آن دست یابد.

"با بهره گیری از این شیوه تصویربرداری، ایجاد تصویری ممکن می‌ شود که اندازه سلول تصویری آن در جهت آنتن، مستقل از فاصله آنتن رادار از هدف است"دستیابی به این ویژگی گام بزرگی در بهبود کیفیت و دقت تصاویر هوایی را در پی داشت.

یک رادار سار از زیربخش های مختلفی شامل فرستند، گیرنده، آنتن، پایدارساز آنتن، تولید توان، واحد ناوبری، واحد پردازشگر و مکانیزم حرکت آنتن تشکیل شده است.

در فرایند کاری رادار سار پس از جهت گیری آنتن به سمت منطقه هدف، بازتاب سیگنال ارسالی که توسط فرستنده ایجاد و توسط آنتن فرستاده شده توسط آنتن دریافت شده و به واحد گیرنده ارسال می شود و با نمونه برداری از سینگال خروجی گیرنده، داده خام سار ایجاد می شود. این داده ها با الگوریتم های پردازشیِ تشکیل تصویر سار، در سخت افزار پردازش شده و تصویر ناحیه مورد نظر ایجاد می شود.

قابلیت های رادار سار سبب شده تا این نوع از رادارها مورد توجه کاربران مختلف در داخل کشور قرار گرفته و علاوه بر سپاه که گونه ای از این رادارها را روی پهپاد شاهد-۱۲۹ به کارگیری کرده، سازمان فضایی ایران نیز به عنوان متولی برنامه ریزی برای اکتساب فناوری های مختلف عرصه‌ی فرا جو، پژوهشگاه فضایی ایران را مأمور توسعه فناوری های لازم برای ساخت رادار سار فضاپایه کند.

البته برای اولین بار در سال ۱۳۹۵ و در نمایشگاه هوایی کیش یک رادار سار هواپایه ایرانی به نام ابصار نمایش داده شد. این رادار بر روی پهپاد نصب و به کار گیری می شود و امکان توسعه آن برای نصب روی هواپیماهای رزمی نیز وجود دارد.

یکی از توانمندی های مهم رادار سار ایرانی ابصار، قابلیت تصویربرداری دورایستا است که بر این مبنا، پرنده های ایرانی دارای چنین سامانه ای، می توانند بدون ورود به محدوده هوایی دشمن کار شناسایی و تصویربرداری دقیق از منطقه آن را انجام دهند.

با اتکا به ویژگی های رادار سار خصوصاً زاویه تابش غیرعمودی امواج ارسالی، تصویربرداری به گونه ای انجام می شود که به نظر می رسد پرنده حامل رادار بر فراز منطقه مورد نظر قرار داشته است.

ویژگی های رادار سار سبب شده تا به کارگیری آن به بیان جانشین وزیر دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح، برای کشورمان در عرصه سنجش فضاپایه امری گریز ناپذیر باشد.

در این راستا برای رفع چالش ها و گلوگاه های دانشی و فناوری مربوط، ابتدا رادار سار هواپایه در پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران در چند نسل ساخته و برخی از آنها آزمایش نیز شده است.

اولین نمونه از رادارهای سار در این پژوهشگاه در سال ۱۳۹۶ ساخته شد که در نمایشگاه هفته جهانی فضا در مهر آن سال بخش هایی از آن در معرض دید عموم قرار گرفت.

تا اسفند آن سال کار بخش هایی از آزمایش پروازی این نمونه با هواپیمای Y-۱۲ به انجام رسیده و تصاویر بسیار مطلوبی مطابق با سطح انتظارات طراحی ثبت کرد.

در یکی از آزمایش های مذکور امواج با زاویه ۶۴ درجه به منطقه هدف تابانده شد ولی همانطور که در عکس زیر قابل مشاهده است زاویه تصویر حالت عمودی دارد که از ویژگی های ناشی از تصویربرداری راداری است. در آزمایش مذکور تصاویری تا تفکیک ۱ تا ۱.۵ متر ثبت شده اند.

لازم به ذکر است که از نظر الگوریتم های پردازشی، رادار سار هواپایه پیچیدگی بالاتری نسبت به سار فضاپایه دارد زیرا لرزشهای حاکم بر وسیله پرنده حامل رادار که از عوامل مختلفی خصوصاً شرایط جوی ناشی می شود روی تصاویر خام تولید شونده توسط رادار به شدت مؤثر است.

در نتیجه نیاز است تا با استفاده از مجموعه ای از حسگرهای حساس موقعیت سنج، کلیه لزرشهای پرنده با دقت ثبت شده و با الگوریتم های جبران ساز، روی داده های دریافتی توسط آنتن تغییرات لازم اعمال شود تا تصاویر واضح به دست آید.

در عوض در رادار سار فضاپایه هر چند این مشکل وجود ندارد اما با توجه به حجم بالای داده های تولیدی و نیز محدودیت های میزان ارسال داده ها از ماهواره به ایستگاه های زمینی، لزوم فشرده سازی اطلاعات از اهمیت بالایی برخوردار است که آن هم با لزوم حفظ کیفیت داده ها، پیچیدگی های خاص خود را دارد.

فناوری های کلیدی توسعه یافته در پروژه ساخت رادار سار هواپایه به نام ISRC_SAR در پژوهشگاه فضایی ایران شامل فرستنده و گیرنده باند ایکس با پهنای باند ۲۰۰ مگاهرتز و محدوده دینامیکی ۸۰ دسی بل، آنتن با باند عملکردی وسیع با پهنای پرتو ۵ درجه و ساختار مسطح و فشرده و همچنین نمونه برداری ۱۶ بیتی با سرعت ۱ GSPS است.

این رادار که با هدف توسعه فناوری ساخته شده حالت تصویربرداری نواری، باند فرکانسی ایکس، پردازش آنلاین، سرعت وسیله حامل ۷۲ تا ۲۱۶ کیلومتر بر ساعت، زاویه برخورد ۳۰ تا ۷۰ درجه، تفکیک پذیری ۱ تا ۲ متر، ارتفاع وسیله حامل تا ۴ کیلومتر و بیشینه عرض نوار تحت پوشش در هر موقعیت آنتن برابر ۴۰۰۰ متر دارد. بیشینه برد این رادار ۱۴ کیلومتر و بیشینه پهنای باند سیگنال آن ۲۰۰ مگاهرتز اعلام شده است.

پس از آزمایش موفق نمونه رادار سار پژوهشگاه فضایی و کارهای تکمیلی آن در سال ۹۷، تصمیم به توسعه یک نمونه تجاری از آن گرفته شد.

در این نمونه تجاری قابلیت استخراج برخط (Online) تصاویر، کوچک سازی و بهینه سازی در وزن و ابعاد محصول و همچنین قابلیت نصب و بهره برداری روی هواگردهای مختلف مد نظر قرار گرفت. این رادار از آبان سال ۱۳۹۸ در فرایند ساخت قرار گرفته و خبر اتمام موفق آزمون های پروازی این رادار نیز در اواسط آبان ۱۳۹۹ توسط ریاست پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران رسانه ای شد.

با تکمیل آزمایش های پروازی این رادار و تأیید عملکرد آن علاوه بر ایجاد امکان تولید انبوه آن برای به کارگیری روی انواع وسائل پرنده برای کاربردهای مورد نیاز و روزمره، گام بزرگی از مقدمات لازم برای توسعه رادار سار فضاپایه نیز برداشته شد.

موفقیت متخصصان عرصه فضایی کشور در گام های مهمی از توسعه فناوری رادار سار خبر خوشی در جهت تکمیل فناوری های لازم برای روزی است که ماهواره های کشور با روند پرتاب مناسبی در مدار قرار گرفته و وارد مرحله کاربردی شوند.

آماده شدن ماهواره پیشرفته و ۱۵۰ کیلوگرمی تصویربرداری پارس-۱ نیز خبر خوش فضایی دیگری بود که در هفته های اخیر منتشر شد و امید می رود تا با پرتاب هر چه سریع تر این ماهواره ها بستر فناوری فضایی کشور برای ماهواره های کاربردی با طول عمر بالا چه از انواع سنجشی اپتیکی و راداری و چه مخابراتی آماده شود.

۱۷۲۷۲۱۵