گروه دفاعی خبرگزاری تسنیم ــ 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.
جدیدترین خبرها و تحلیل‌های ایران و جهان را در کانال تلگرامی تسنیم بخوانید. (کلیک کنید)
جدیدترین خبرها و تحلیل‌های ایران و جهان را در کانال اینستاگرامی تسنیم بخوانید. (کلیک کنید)
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.
یک نمونه تصویر تولیدشده توسط رادار سار
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،
به‌عنوان مثال روی پهپادی در حد و اندازه‌های اسکن ایگل با دهانه بال 3 متر تا پهپادهایی مانند RQ-170 و MQ-4C که این دو جزو مهمترین پهپادهای دشمن هستند که فناوری‌های آنها در معرض دید متخصصان کشور قرار گرفته انواعی از رادارهای سار برای کارهای شناسایی نصب شده است.
یک نمونه رادار سار کوچک قابل استفاده در پهپادهای سبک
تصویری از اجزای بازیابی‌شده از پهپاد فوق‌پیشرفته MQ-4C تریتون آمریکایی شکارشده توسط سپاه که نشان می‌دهد یک رادار سار با آنتن نسبتاً بزرگ (کادر زرد) در آن نصب شده بود که توانایی شناسایی فوق‌العاده‌ای به آن می‌داد
در رادارهای سار اصول کلی عملکرد مانند همه رادارهای دیگر بر ارسال امواج از آنتن رادار و سپس دریافت بازتاب این امواج از اشیا است. امواج ارسالی این رادار در دفعات بالا با سرعتی زیاد به سطح مورد نظر تابیده میشود و پس از بازگشت با بهره‌گیری از الگوریتم‌های پردازشی مخصوص، تصویری دوبعدی از سطح مورد نظر را تولید می‌کند.
البته با ترکیب داده‌های دست‌کم 2 رادار سار، امروزه تصاویر سه‌بعدی نیز توسط این رادارها تولید میشود. با بهره‌گیری از این شیوه تصویربرداری، ایجاد تصویری ممکن میشود 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.
تصویری گرافیکی از نحوه ایجاد تصاویر 3بعدی با ترکیب تصاویر دو رادار سار فضاپایه
بنابراین رادار سار می‌تواند با استفاده از آنتنی کوچکتر از رادارهای معمولی به دقتی تفکیکی به‌مراتب بیشتر از آن دست یابد. دستیابی به این ویژگی گام بزرگی در بهبود کیفیت و دقت تصاویر هوایی را در پی داشت.
یک رادار سار از زیربخش‌های مختلفی شامل فرستنده، گیرنده، آنتن، پایدارساز آنتن، تولید توان، واحد ناوبری، واحد پردازشگر و مکانیزم حرکت آنتن تشکیل شده است.
در فرایند کاری رادار سار پس از جهتگیری آنتن به‌سمت منطقه هدف، بازتاب سیگنال ارسالی که توسط فرستنده ایجاد و توسط آنتن فرستاده شده است توسط آنتن دریافت و به واحدِ گیرنده ارسال میشود و با نمونه‌برداری از سینگال خروجی گیرنده، داده خام سار ایجاد میشود، این داده‌ها با الگوریتم‌های پردازشیِ تشکیل تصویر سار، در سخت‌افزار پردازش و تصویر ناحیه مورد نظر ایجاد میشود.
قابلیت‌های رادار سار سبب شده است این نوع از رادارها مورد توجه کاربران مختلف در داخل کشور قرار بگیرد و علاوه بر سپاه که گونه‌ای از این رادارها را روی پهپاد شاهد‌ــ129 به‌کارگیری کرده است، سازمان فضایی ایران نیز به‌عنوان متولی برنامه‌ریزی برای اکتساب فناوری‌های مختلف عرصه فراجوّ، پژوهشگاه فضایی ایران را مأمور توسعه فناوری‌های لازم برای ساخت رادار سار فضاپایه کند.
رادار سار به‌کارگیری‌شده توسط پهپاد شاهد‌ــ129 در نمایشگاه دائمی نیروی هوافضای سپاه
البته برای اولین بار در سال 1395 و در نمایشگاه هوایی کیش یک رادار سار هواپایه ایرانی به‌نام ابصار نمایش داده شد. این رادار به‌روی پهپاد نصب و به‌کارگیری میشود و امکان توسعه آن برای نصب روی هواپیماهای رزمی نیز وجود دارد.
رادار سار هواپایه ابصار و نمونه‌ای از تصاویر تولیدشده توسط آن
یکی از توانمندی‌های مهم رادار سار ایرانی ابصار، قابلیت تصویربرداری دورایستا است که بر این مبنا، پرنده‌های ایرانی دارای چنین سامانه‌ای، می‌توانند بدون ورود به محدوده هوایی دشمن کار شناسایی و تصویربرداری دقیق از منطقه آن را انجام دهند.
با اتکا به ویژگی‌های رادار سار خصوصاً زاویه تابش غیرعمودی امواج ارسالی، تصویربرداری به‌گونه‌ای انجام میشود که به‌نظر می‌رسد پرنده حامل رادار بر فراز منطقه مورد نظر قرار داشته است.
ویژگی‌های رادار سار سبب شده است به‌کارگیری آن به‌بیان جانشین وزیر دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح، برای کشورمان در عرصه سنجش فضاپایه امری گریزناپذیر باشد.
در این راستا برای رفع چالش‌ها و گلوگاه‌های 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.
رادار سار نمایش‌داده‌شده در سال 1396 که آنتن آن در کادر آبی و سامانه‌های پردازشی در کادر زرد مشخص شده است
اولین نمونه از رادارهای سار در این پژوهشگاه در سال 1396 ساخته شد که در نمایشگاه هفته جهانی فضا در مهر آن سال بخش‌هایی از آن در معرض دید عموم قرار گرفت.
تا اسفند آن سال کار بخش‌هایی از آزمایش پروازی این نمونه با هواپیمای Y-12 به انجام رسید و تصاویر بسیار مطلوبی مطابق با سطح انتظارات طراحی ثبت کرد.
در یکی از آزمایش‌های مذکور امواج با زاویه 64 درجه به منطقه هدف تابانده شد ولی همان‌طور که در عکس زیر قابل مشاهده است زاویه تصویر حالت عمودی دارد که از ویژگی‌های ناشی از تصویربرداری راداری است. در آزمایش مذکور تصاویری تا تفکیک 1 تا 1.5 متر ثبت شده‌اند.
مقایسه تصاویر تولیدشده توسط رادار سار پژوهشگاه فضایی (سمت راست) و تصویر ماهواره‌ای گوگل (سمت چپ) در آزمایش اسفند 1396 بر فراز نخلستان‌های اطراف شهر جهرم
لازم به ذکر است که از نظر الگوریتم‌های 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 میشود روی تصاویر خام تولیدشونده توسط رادار به‌شدت مؤثر است،
در نتیجه نیاز است با استفاده از مجموعه‌ای از حسگرهای حساس موقعیت‌سنج، کلیه لرزشهای پرنده با دقت ثبت شود و با الگوریتم‌های جبران‌ساز، روی داده‌های دریافتی توسط آنتن تغییرات لازم اعمال شود تا تصاویر واضح به دست آید.
به‌عوض در رادار سار فضاپایه هرچند این مشکل وجود ندارد اما با توجه به حجم بالای داده‌های تولیدی و نیز محدودیت‌های میزان ارسال داده‌ها از ماهواره به ایستگاه‌های زمینی، لزوم فشرده‌سازی اطلاعات از اهمیت بالایی برخوردار است که آن هم با لزوم حفظ کیفیت داده‌ها، پیچیدگی‌های خاص خود را دارد.
تصویر دیگری از رادار سار هواپایه ساخت پژوهشکده مکانیک شیراز از زیرمجموعه‌های پژوهشگاه فضایی ایران (سمت چپ) و تصاویر ماهواره‌ای گوگل (سمت راست)
فناوری‌های کلیدی توسعه‌یافته در پروژه ساخت رادار سار هواپایه به‌نام ISRC_SAR در پژوهشگاه فضایی ایران شامل فرستنده و گیرنده باند ایکس با پهنای باند 200 مگاهرتز و محدوده دینامیکی 80 دسیبل، آنتن با باند عملکردی وسیع با پهنای پرتو 5 درجه و ساختار مسطح و فشرده و همچنین نمونه‌برداری 16بیتی با سرعت 1 GSPS است.
یک نمونه از آنتن‌های رادار سار مجهز به پایدارساز ساخت پژوهشگاه فضایی ایران
این رادار که با هدف توسعه فناوری ساخته شده است حالت تصویربرداری نواری، باند فرکانسی ایکس، پردازش آن‌لاین، سرعت وسیله حامل 72 تا 216 کیلومتر بر ساعت، زاویه برخورد 30 تا 70 درجه، تفکیک‌پذیری 1 تا 2 متر، ارتفاع وسیله حامل تا 4 کیلومتر و بیشینه عرض نوار تحت پوشش در هر موقعیت آنتن برابر 4000 متر دارد. بیشینه برد این رادار 14 کیلومتر و بیشینه پهنای باند سیگنال آن 200 مگاهرتز اعلام شده است.
زیرسامانه‌های رادار سار ساخت پژوهشگاه فضایی
پس از آزمایش موفق نمونه رادار سار پژوهشگاه فضایی و کارهای تکمیلی آن در سال 97، تصمیم به توسعه یک نمونه تجاری از آن گرفته شد. در این نمونه تجاری قابلیت استخراج برخط (Online) تصاویر، کوچک‌سازی و بهینه‌سازی در وزن و ابعاد محصول و همچنین قابلیت نصب و بهره‌برداری روی هواگردهای مختلف مدنظر قرار گرفت. این رادار از آبان سال 1398 در فرایند ساخت قرار گرفت و خبر اتمام موفق آزمون‌های پروازی این رادار نیز در اواسط آبان 1399 توسط ریاست پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران رسانه‌ای شد.
نمونه جدید و تجاری رادار سار ساخت پژوهشگاه فضایی با نام ISRC_SAR
تصویر دیگری از زیرسامانه‌های مربوط به رادار ISRC_SAR
با تکمیل آزمایش‌های پروازی این رادار و تأیید عملکرد آن علاوه بر ایجاد امکان تولید انبوه آن برای به‌کارگیری 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 گام‌های مهمی از توسعه فناوری رادار سار خبر خوشی در جهت تکمیل فناوری‌های لازم برای روزی است که ماهواره‌های کشور با روند پرتاب مناسبی در مدار قرار گیرند و وارد مرحله کاربردی شوند.
آماده شدن ماهواره پیشرفته و 150کیلوگرمی تصویربرداری پارس‌ــ1 نیز خبر خوش فضایی دیگری بود که در هفته‌های اخیر منتشر شد و امید می‌رود با پرتاب هرچه سریع‌تر این ماهواره‌ها بستر فناوری فضایی کشور برای ماهواره‌های کاربردی با طول عمر بالا چه از انواع سنجشی اپتیکی و راداری و چه مخابراتی آماده شود.
انتهای پیام/+
