ماهواره ناهید۲ با پرتاب موفق به مدار زمین، نقطه عطفی در مسیر خودکفایی ایران برای استقلال در پخش شبکه‌های تلویزیونی و ارتباطات مخابراتی به‌شمار می‌رود.
به گزارش تسنیم علی‌اصغر اصولی؛ روز گذشته، ماهواره ناهید‌ـ2 با استفاده از ماهواره‌بر سایوز از پایگاه وستوچنی روسیه با موفقیت به مدار زمین ارسال شد. این ماهواره که توسط متخصصان و پژوهشگران ایرانی در سازمان فضایی، پژوهشگاه فضایی وزارت ارتباطات و با همکاری شرکت‌های دانش‌بنیان کشور ساخته شده است، در مداری با ارتفاع تقریبی 500 کیلومتر (مدار LEO) مستقر شده و وزن آن حدود 110 کیلوگرم است.
براساس اطلاع‌رسانی سازمان فضایی، پرتاب و مدارگذاری این ماهواره مخابراتی را باید یکی از گام‌های مهم و زیرساختی در مسیر دستیابی ایران به فناوری‌های بومی فضایی در حوزه ارتباطات ماهواره‌ای به‌شمار آورد. مأموریت و هدف اصلی ناهید‌ـ2، آزمون عملیاتی فناوری‌های جدید در مدار و کسب تجربه برای توسعه ماهوارههای ارتباطاتی پیشرفته‌تر است. در این پروژه، فناوری‌های بومی باند KU برای نخستین بار در مدار تست می‌شوند تا بستر لازم برای ایجاد منظومه‌های ماهواره‌ای مخابراتی LEO و همچنین ماهوارههای مخابراتی GEO (زمین‌ثابت) در آینده فراهم شود.
کنار تست سامانه‌های ارتباطی، سایر فناوری‌ها از جمله کنترل وضعیت سه‌محوره، ارتباطات دوطرفه در باندهای فرکانسی مختلف، مدیریت داده و توزیع توان در این مأموریت ارزیابی می‌شوند؛ همه این موارد، زیرساخت‌های پایه مورد نیاز برای ساخت و بهره‌برداری از ماهواره مخابراتی عملیاتی را مهیا می‌کند،
با این همه، نکته اساسی آن است که ناهید‌ـ2 صرفاً یک ماهواره آزمایشی و فناوری‌پایه محسوب می‌شود و هنوز نمی‌توان آن را به‌عنوان "ماهواره مخابراتی ملی" یا یک ماهواره عملیاتی با قابلیت ارائه سرویس ارتباطی ملی و پایدار معرفی کرد.
ماهوارههای مخابراتی ملی و تجاری که امکان ارائه خدمات ارتباطی وسیع، تلویزیون سراسری، اینترنت ماهواره‌ای و پوشش گسترده دارند، معمولاً باید در مدار GEO (با ارتفاع حدود 36 هزار کیلومتر) و با توان و ظرفیت بسیار بالاتر قرار گیرند، چنین دستاوردی به فناوری، تجربه، سرمایه‌گذاری و همکاری‌های گسترده‌تری احتیاج دارد و نیازمند طی شدن گام‌های مرحله‌ای همچون تجربه‌های کسب‌شده در ناهید‌ـ2 است.
به‌گفته مسئولان فضایی، پرتاب نمونه دوم ناهید از طریق ماهواره‌بر بومی سیمرغ و اجرای پرتاب‌های بومی و بین‌المللی بیشتر در سالهای آتی در دستور کار قرار دارد تا مسیر تحقق ماهواره مخابراتی واقعی و عملیاتی برای کشور هموارتر شود.
ایران هنوز صاحب ماهواره مخابراتی ملی عملیاتی نشده اما با پرتاب ناهید‌ـ2 وارد مرحله جدیدی از بلوغ فناورانه برای رسیدن به این هدف بزرگ و استراتژیک شده است. تجربه‌های به‌دست‌آمده از این مأموریت پلی است برای توسعه ماهوارههای پیشرفته‌تر و تحقق ارتباطات پایدار ماهواره‌ای ملی در آینده.
تبیین فناوری‌های داخلی ناهید‌ـ2 و جایگاه آن در زنجیره پیشرفت فضایی کشور
ماهواره ناهید ـ2 در قامت نخستین عضو از خانواده ماهوارههای ارتباطی بومی، نقطه آغاز نسل جدیدی از تجهیزات و فناوری‌های فضایی ایران به‌شمار می‌رود. بنا به گفته رئیس سازمان فضایی ایران، دکتر حسن سالاریه، این ماهواره نه‌تنها به‌طور کامل با تکیه بر توان داخلی طراحی و ساخته شده، بلکه بناست اولین بستری باشد که زیرسیستم‌ها و فناوری‌های کلیدی بخش ارتباطات ماهواره‌ای ایران را به‌صورت عملیاتی و واقعی در فضا آزمایش می‌کند.
در این گام، آزمون‌ها و تست‌هایی برای اطمینان از عملکرد صحیح سامانه‌های مختلف ماهواره، از جمله سیستم‌های مدیریت داده، توزیع توان، کنترل حرارت و کنترل وضعیت سه‌محوره، صورت می‌گیرد تا این زیرسیستم‌ها برای نسل‌های جدیدتر ارتقاء یابند.
تمرکز روی فناوری باند KU؛
یکی از مهمترین نوآوری‌های ناهید‌ـ2، استفاده از فناوری ارتباطی در «باند فرکانسی KU» است که این امکان را می‌دهد ارتباطات پهن‌باند (Broadband) برای انتقال داده‌های حجیم و سریع در مدار فضایی تست شود. KU باندی از فرکانس‌های امواج رادیویی (تقریباً بین 12 تا 18 گیگاهرتز) است که معمولاً برای تلویزیون‌های ماهواره‌ای، اینترنت ماهواره‌ای و ارتباطات پرظرفیت استفاده می‌شود.
در قیاس،
باند S (2 تا 4 گیگاهرتز) برای مأموریت‌های فضاپایه، دریافت داده از فضاپیماها و برخی ارتباطات رادیویی کوتاه‌برد مورد استفاده است.
باند U در برخی منابع معادل باند **UHF (Ultra High Frequency)** و معمولاً محدوده 300 مگاهرتز تا 3 گیگاهرتزاست که برای ارتباطات تلفنی بی‌سیم و ارسال و دریافت داده‌هایی با سرعت پایین‌تر در مدار پایین کاربرد دارد.
باند V هم فرکانس‌های بالاتر (40 تا 75 گیگاهرتز)را دربرمی‌گیرد که ظرفیت بالاتری دارد اما فناوری پیچیده‌تر و حساسیت بیشتری نسبت به شرایط جوی دارد.
حسن سالاریه؛ رئیس سازمان فضایی ایران اعلام کرده است: در ماهواره ناهید-2 در کنار فناوری KU، تا حد زیادی زیرسیستم‌های ارتباطی در باندهای S و U و V نیز ارتقاء یافته و قرار است در شرایط واقعی فضا آزمایش شوند تا عملکرد آنها در مدار تثبیت شود و زیرساخت لازم برای ماهوارههای مخابراتی آینده فراهم شود.
گام‌به‌گام تا ماهواره عملیاتی
رئیس سازمان فضایی ایران می‌گوید محور اصلی این پروژه، توسعه و آزمون فناوری ارتباطات در باند KU است که نقشی کلیدی در دستیابی به ماهوارههای مخابراتی عملیاتی (چه در قالب منظومه‌های ماهواره‌ای LEO با پوشش سراسری، چه ماهوارههای GEO عملیاتی با سرویس دائمی و تجاری) دارد.
اجرای موفقیت‌آمیز این فناوری‌ها باعث شد نسل بعدی ماهواره‌ها با نام ناهید-3 با پهنای باند بیشتر و امکانات ارتقاءیافته طراحی و ساخته شود تا مسیر ایران به سمت ماهواره مخابراتی ملی عملیاتی و قدرتمند هموار شود.
روند پایش ماهواره و دریافت سیگنال‌های سلامت از باندهای مختلف آغاز شده و در هفته‌های پیش رو تمامی عملکردها و زیرسیستم‌ها تست خواهد شد. همچنین نمونه دوم ناهید 2 آماده پرتاب با ماهواره‌بر داخلی سیمرغ است تا قابلیت‌ها در یک سناریوی کاملاً ملی نیز سنجیده شوند. طبق اعلام مسئولان، کلیه جزئیات فنی و نتیجه تست‌ها، به صورت مستمر از مبادی رسمی مانند سایت سازمان فضایی ایران به اطلاع مخاطبان تخصصی و کارشناسان خواهد رسید.
با اتکا به فناوری بومی، ایران وارد فصل جدیدی از توسعه ماهوارههای مخابراتی شده، اما دستیابی به خدمات ماهواره‌ای عملیاتی، نیازمند طی فرآیند آزمایش، توسعه و ارتقاء سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در چند مرحله است. ناهید-2 سکوی پرتابی است به سوی آن هدف نهایی که در مدار GEO به تحقق خواهد پیوست.
1. باند KU و کاربردهایش
الف) ماهوارههای تلویزیونی در باند KU
باند KU یکی از پرکاربردترین باندهای فرکانسی در جهان ارتباطات ماهواره‌ای به شمار می‌رود. ماهوارههای تلویزیونی که وظیفه پخش مستقیم کانال‌های تلویزیونی به منازل را برعهده دارند، عمدتاً در این باند فعالیت می‌کنند. در ایران و سراسر جهان، تقریباً تمامی سیستم‌های ماهواره‌ای خانگی (دیش‌هایی که روی پشت‌بام‌ها نصب می‌شوند) مبتنی بر باند KU طراحی شده‌اند.
فرآیند:
فرآیند انتقال سیگنال به این صورت است که ابتدا سیگنال تلویزیونی از استودیو یا شبکه‌های مختلف به ایستگاه زمینی مرکزی ارسال می‌شود. این ایستگاه، سیگنال‌ها را به ماهواره‌ای که در مدار ژئو (GEO) در ارتفاع 36 هزار کیلومتری زمین قرار گرفته، منتقل می‌کند. سپس ماهواره، سیگنال دریافتی را به منطقه وسیعی از سطح زمین، مانند خاورمیانه، اروپا، آفریقا یا آسیا، بازمی‌تاباند. در نهایت، کاربران در خانه یا محل کار با استفاده از یک دیش کوچک (معمولاً به قطر 60 تا 90 سانتی‌متر) و یک گیرنده ماهواره‌ای می‌توانند کانال‌ها را دریافت کنند.
چرا KU؟
استفاده گسترده از باند KU مزایای قابل توجهی دارد؛ از جمله کوچک بودن قطر دیش‌ها، هزینه پایین، کیفیت مناسب تصویر و سهولت نصب و جابه‌جایی. علاوه بر این، این باند ظرفیت بالایی برای پخش همزمان کانال‌های مختلف در فرمت‌های HD و SD فراهم می‌کند و سبب شده است انتخاب اول برای تامین تلویزیون ماهواره‌ای در خانه‌ها باشد.
ب) اینترنت ماهواره‌ای در باند KU
اینترنت ماهواره‌ای به معنای دریافت و ارسال اطلاعات اینترنتی بدون نیاز به کابل یا خطوط زمینی و تنها از طریق ماهواره است. در این فناوری، کاربران، چه در مناطق روستایی و دورافتاده و چه در مناطق شهری، با استفاده از یک آنتن کوچک KU و یک مودم مخصوص، به صورت مستقیم با ماهواره ارتباط برقرار می‌کنند. سیگنال اینترنتی از طریق آنتن KU به ماهواره مخابراتی ارسال می‌شود و ماهواره این سیگنال را به یک «هاب» یا مرکز زمینی که به شبکه جهانی اینترنت متصل است، منتقل می‌کند. همین فرآیند به کاربر امکان می‌دهد تا داده‌ها را به سرعت ارسال و دریافت کند.
در سطح جهانی، نمونه‌هایی مانند خدمات اینترنت ماهواره‌ای استارلینک (که ترکیبی از باندهای KU و KA را به کار می‌برد)، Viasat و HughesNet همگی از این فناوری برای ارائه اینترنت پرسرعت به نقاط مختلف جهان بهره می‌برند.
چرا KU؟
باند KU به دلیل ظرفیت و پهنای باند بالا نسبت به باندهای فرکانسی پایین‌تر مانند S و U، گزینه‌ای مطلوب برای ارائه خدمات اینترنت ماهواره‌ای است. این باند امکان اشتراک‌گذاری ویدئو، مرور وب، کنفرانس‌های آنلاین و سایر خدمات اینترنتی را با کیفیت مناسب فراهم می‌کند. البته باید توجه داشت که باند KU تا حدی نسبت به شرایط آب و هوایی نامساعد، به ویژه بارش شدید، حساس است و ممکن است در این شرایط کیفیت ارتباط با کاهش روبه‌رو شود.
ج) ارتباطات پهن‌باند در باند KU
پهن‌باند (Broadband) به معنای امکان انتقال حجم بالایی از داده‌ها در مدت زمان کوتاه است؛ مانند اینترنت پرسرعت، ویدئو کنفرانس، انتقال همزمان اطلاعات و پرداخت‌های بانکی. باند KU به دلیل ظرفیت و سرعت بالای خود، بستری مناسب برای برقراری ارتباطات پهن‌باند فراهم می‌کند.
کاربرد KU:
در این بستر، ارتباط سریع میان دو شعبه یک بانک، دفاتر مرکزی یا ادارات مختلف در سراسر کشور، بدون نیاز به فیبر نوری و تنها از طریق تجهیزات ماهواره‌ای، امکان‌پذیر می‌شود. همچنین، این فناوری به مدارس و ادارات مناطق محروم کمک می‌کند تا جلسات ویدئوکنفرانس خود را به‌سادگی برگزار کنند. علاوه بر این، انتقال داده در شرایط اضطراری و برای خدمات فوریت‌های پزشکی، مانند اتصال آنلاین آمبولانس‌ها یا بیمارستان‌های سیار در هنگام بحران، از دیگر کاربردهای مهم پهن‌باند در باند KU به شمار می‌رود.
2. باند S و کاربردهایش
الف) مخابرات ماهواره‌ای در باند S
باند S یکی از باندهای کلیدی در مخابرات ماهواره‌ای محسوب می‌شود که برای برقراری تماس‌های صوتی و داده‌ای امن، با هزینه کم و به شکل ساده در مناطقی که زیرساخت زمینی وجود ندارد، به کار می‌رود. از مهمترین کاربردهای این باند می‌توان به ارتباط میان هواپیماها یا کشتی‌ها با مراکز کنترل، ایجاد ارتباط ویژه نظامی یا صنعتی در موارد اضطراری و نیز ارسال اطلاعات سنجش از دور یا دریافت داده‌های پایه از ماهوارههای علمی و تحقیقاتی کوچک اشاره کرد.
ب) ایستگاه زمینی در باند S
ایستگاه‌های زمینی یا Gatewayها، وظیفه ارسال و دریافت داده با ماهواره را بر عهده دارند و پرتکرارترین انتخاب برای این ارتباط، باند S است. دلیل اصلی این انتخاب، پایداری کیفیت سیگنال، پایین بودن میزان نویز و تأثیرپذیری اندک از شرایط آب و هوایی است. این باند معمولاً برای کنترل و پایش وضعیت ماهواره‌ها، دریافت سیگنال‌های اولیه و نیز ارسال دستورات به سامانه‌های فضایی استفاده می‌شود.
ج) GPS و ناوبری در باند S
سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS) عمدتاً روی باندهای L و S فعالیت می‌کند. گیرنده‌های GPS با دریافت امواج ماهوارههای مربوط، موقعیت جغرافیایی را برای کاربر محاسبه می‌کنند. مزیت مهم باند S در این حوزه، توانایی نفوذ امواج درون ابرها و حتی ساختمان‌ها و ارائه دقت و پایداری بالاست.
د) پخش رادیویی و داده در باند S
اگرچه پخش رادیویی ماهواره‌ای در باند S بسیار رایج نیست، اما برخی کشورها بخشی از پخش دیجیتال رادیویی خود را روی این باند انجام می‌دهند. علاوه بر این، باند S برای ارسال داده‌های حسگر و سنجش از دور، به ویژه در ماهوارههای هواشناسی یا ماهوارههای کوچک، کاربرد فراوان دارد و امکان انتقال مطمئن اطلاعات به ایستگاه‌های زمینی را فراهم می‌سازد.
وضعیت فعلی رادیو و تلویزیون ایران
در زمان حاضر، پخش رادیو و تلویزیون رسمی ایران (صداوسیما) به دو روش اصلی انجام می‌شود: پخش زمینی و پخش ماهواره‌ای. اکثر شبکه‌های سراسری و محلی در داخل کشور از طریق فرستنده‌های زمینی (آنتن‌های دیجیتال، برج‌های مخابراتی و گیرنده‌های ست‌تاپ‌باکس خانگی) در دسترس مردم قرار می‌گیرند. این شیوه در مناطق شهری و بسیاری از مناطق روستایی که پوشش فرستنده مطلوب است، روش غالب دریافت شبکه‌ها محسوب می‌شود.
در مقابل، پخش ماهواره‌ای عمدتاً محدود به شبکه‌های برون‌مرزی صدا و سیما مانند الکوثر، پرس‌تی‌وی و آی‌فیلم است که با هدف مخاطبان خارج از کشور و برخی مناطق مرزی پوشش داده می‌شود. این شبکه‌ها از ترانسپوندرهای اجاره‌ای بر روی ماهوارههای بین‌المللی بهره می‌برند. با این حال، شبکه‌های سراسری داخلی ایران به صورت عمومی روی ماهواره‌ها پخش نمی‌شوند تا رقابت با شبکه‌های فارسی‌زبان خارجی محدود بماند و دسترسی به شبکه‌های داخلی صرفاً از طریق پلتفرم‌های مجاز داخل کشور انجام شود.
وابستگی به ماهوارههای اجاره‌ای خارجی
در شرایط فعلی، ایران فاقد ماهواره مخابراتی فعال اختصاصی (GEO) برای پخش تلویزیون و رادیو است. تمامی شبکه‌های برون‌مرزی صدا و سیما برای پخش، از ظرفیت ترانسپوندرهای اجاره‌ای متعلق به شرکت‌ها و مالکان خارجی استفاده می‌کنند. این وابستگی چالش‌برانگیز است؛ به‌ویژه در مواقعی که تحت فشارهای سیاسی یا تحریم‌ها، شرکت‌های بین‌المللی اقدام به قطع یا محدود کردن پخش شبکه‌های ایرانی (مانند پرس‌تی‌وی، شبکه افق، و … ) کرده‌اند. همچنین، هزینه سالانه اجاره این ترانسپوندرها نیز قابل توجه است.
علت توجه ویژه به توسعه ماهواره مخابراتی ملی، دستیابی به استقلال کامل در پخش تلویزیون و رادیو است. این موضوع نه‌تنها مانع از قطع یا تحریم در شرایط فشار سیاسی بین‌المللی می‌شود، بلکه امکان ارائه خدمات تلویزیونی، رادیویی، اینترنتی و امدادی را برای مناطق دورافتاده کشور و حتی کشورهای منطقه و همسایه فراهم می‌کند. داشتن ماهواره پخش ملی، نقطه عطفی در توسعه زیرساخت ارتباطات کشور و گامی اساسی برای ورود به عصر نوین فناوری فضایی به شمار می‌رود.
وضعیت فعلی برنامه ناهید2
ماهواره ناهید2 نخستین نمونه آزمایشی ماهواره ارتباطی ایران است که اخیراً با هدف تست فناوری باند KU به مدار پایین زمین (LEO) پرتاب شده است. این ماهواره قرار است زیرساخت فنی و تجربیات اولیه لازم برای توسعه ماهوارههای GEO (مدار ثابت) را فراهم کند. اما هنوز این ماهواره در مدار LEO فعالیت می‌کند و عملیات پخش تلویزیونی سراسری یا جایگزینی برای ماهوارههای پخش‌کننده تلویزیون و اینترنت ملی مانند بدر، هاتبرد یا یوتلست نیست. پروژه ناهید 2 اساساً در فاز تحقیق و توسعه، تست و بومی‌سازی فناوری‌های کلیدی و آماده‌سازی برای پرتاب ماهوارههای عملیاتی آینده قرار دارد.
هدف نهایی، دستیابی به "ماهواره کامل مخابراتی/تلویزیونی" و استقرار آن در مدار GEO (36 هزار کیلومتری زمین) است. این کار نیازمند توسعه فناوری ماهوارههای پیچیده، توان‌افزایی ماهواره‌برها، تهیه بلوک‌های انتقال مداری مانند سامان و تأمین منابع مالی و همکاری‌های بین‌المللی است. تا امروز، هیچ ماهواره مخابراتی مستقل ایرانی به صورت عملیاتی در GEO قرار نگرفته؛ اما تلاش‌ها از طریق پروژه‌های ناهید 2 و طراحی ناهید 3 آغاز و تقویت شده است. هدف، ایجاد زنجیره‌ای از پیشرفت‌هاست: ابتدا تست باند KU و سپس توسعه امکانات بیشتر جهت پرتاب ماهوارههای ملی مخابراتی به مدار ثابت.
در زمان حاضر، رسانه ملی ایران برای پخش شبکه‌های تلویزیونی ماهواره‌ای، وابسته به ماهوارههای اجاره‌ای خارجی است و هنوز ماهواره GEO بومی برای پخش تلویزیونی یا مخابراتی عملیاتی نشده است. پرتاب ناهید2، در حقیقت نخستین مرحله برای آزمون فناوری‌های ارتباطی فضایی به‌شمار می‌رود، اما هنوز جایگزین واقعی برای ماهوارههای GEO و شبکه پخش ملی نشده است.
هدف نهایی، دستیابی به استقلال کامل در حوزه تلویزیون، رادیو و ارتباطات ملی از طریق دسترسی به ماهواره مخابراتی ملی در مدار GEO در سالهای آتی است؛ مسئله‌ای که پیش‌نیاز آن توسعه فناوری، تأمین بودجه و ساخت ماهوارههای قدرتمند داخلی است.
