فضایی، حمل و نقل پیشرفته

ششمین دوره از مسابقات ملی کن‌ست ایران توسط پژوهشگاه هوافضای ایران، با حمایت معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری و نظارت مرکز ملی فضایی ایران برگزار می‌شود. ثبت نام این دوره از مسابقات تا ۳۱ خرداد ماه سال جاری تمدید شده است.

مسابقات کن‌ست شامل طراحی، ساخت و آزمون یک سیستم کوچک هوافضایی است که طی آن تیم‌ها می‌توانند چرخه عمر چنین سیستمی را تجربه نمایند. مسابقات کن‌ست ایران با هدف ایجاد زمینه‌ای برای رشد کیفی دانش و تجربه دانشجویان و علاقمندان به فناوری هوافضا و علوم مرتبط با آن و شرکت در رقابتی هیجان انگیز و مطرح شدن ایده‌‌های نو، طراحی شده و برگزار می‌شود. این مسابقات شامل همگی جوانب طراحی، ساخت و آزمون یک پروژه‌ی فضایی از گزارش طراحی اولیه آن گرفته تا پیاده‌سازی در روز عملیات و ارائه نتایج پس از آن می‌باشد. مأموریت‌ها و الزامات در نظر گرفته شده در اینجا به منظور بازتاب جنبه‌های مختلف مأموریت‌های واقعی از جمله شرایط و الزامات مأموریت‌های سنجش از دور، مخابرات، زیستی و خودکارسازی در نظر گرفته شده‌اند. ارزیابی تیم‌ها بر مبنای انطباق با اصول فنی و سیستمی، طی کردن صحیح مراحل طراحی و تحویل گزارش‌های آن‌ها، برآورده کردن الزامات، انجام موفقیت‌آمیز مأموریت‌ها و ارائه مناسب نتایج خواهد بود.

کن‌ست از دو کلمه‌ی کن (Can) به معنای قوطی و ست (Sat) که مخفف کلمه (Satellite) به معنای ماهواره است، ساخته شده است. کن‌ست در حقیقت یک ماهواره‌ یا کاوشگر فضایی کوچک است که در ابعاد حدود یک قوطی، با جرم محدود و شرایطی مشابه یک پروژه فضایی اما در مقیاس کوچکتر از هر نظر، طراحی و ساخته می شود. کن ست را می‌توان با وسایلی از قبیل راکت و بالون از ارتفاع‌های مختلف رها کرد تا در ضمن فرود سالم به زمین، مأموریت موردنظر را که مشابه مأموریت یک ماهواره یا کاوشگر است به انجام برساند. در مسابقات کن ست ایران، کن‌ست ها باید در یکی از دو دسته (کلاس) وزنی و ابعادی که قید شده است طراحی و ساخته شوند. همچنین یک کن‌ست اغلب شامل تمام قسمت‌های اساسی یک ماهواره یا کاوشگر از جمله زیرسیستم‌های توان، مدیریت داده و فرمان، مخابرات، سازه و بازیابی می باشد تا به کمک آنها بتواند مأموریت خود را به انجام برساند.

تاریخچه مسابقات

اولین  دوره‌ي مسابقات كن‌ ست ايران (Iran Cansat Competition: ICC2011) با هدف ایجاد شور، اشتیاق و انگیزه‌ی علمی و عملی در میان دانشجویان و دانش‌آموزان علاقمند به حوزه‌های مرتبط با این مسابقات بوده است که به همت پژوهشگاه هوافضا در شهريور ماه ۱۳۹۰ و در سطح بین المللی برگزار گردید. در کنار این هدف والا، ایجاد و ارتقای روحیه‌ی کار تیمی در میان آینده‌سازان کشور و آشنایی آنها با فعالیت‌های تحقیقاتی و عملی به صورت تجربی از اهدافی بود که ایده‌ی برگزاری مسابقات را تقویت نمود. اهداف جانبی دیگری همچون تربیت نیروهای کارآزموده و دارای دید گسترده برای ورود به بخش‌های مختلف صنعت و حضور در عرصه‌های مختلف بین‌المللی، برگزارکنندگان را بر آن داشت تا بر تصمیم خود پافشاری کرده و اولین دوره‌ی این مسابقات را برگزار نمایند.

دومین دوره‌ي مسابقات كن‌ست ايران (ICC2012) به همت پژوهشگاه هوافضا در شهريور ماه ۱۳۹۱ و در سطح بین المللی برگزار گردید. اين مسابقات در دو كلاس استاندارد و آزاد و با ماموريت اصلي بررسی اتمسفر، تصویربرداری/فیلم برداری و بازگشت به محل معین طراحی شده بود. در اين دوره از مسابقات دو مأموریت جانبی گسترش آنتن و فرود بر روی کیسه هوا نیز به عنوان مأموریت‌های جانبی تعریف شده بودند.

سومین دوره‌ی مسابقات کن‌ست ایران (ICC2013) به همت پژوهشگاه هوافضا (پژوهشکده سامانه های فضانوردی سابق) در شهریور ماه ۱۳۹۲برگزار شد. این مسابقات در دو دسته کلاسیک و حرفه ای و با 4 ماموریت با تغییراتی نسبت به سال های گذشته طراحی شده بود. دسته کلاسیک دارای دو مأموریت بررسی اتمسفر و تصویربرداری/فیلم برداری و دسته حرفه‌ای با دو مأموریت کپسول زیستی و بازگشت به محل معین تعریف شدند. 

چهارمین دوره مسابقات کن‌ست ایران (ICC2014) به همت پژوهشگاه هوافضا (پژوهشکده سامانه های فضانوردی سابق)،‌ مهرماه ۱۳۹۳ برگزار گردید. به منظور ارتقای سطح مسابقات و همچنین با توجه به تجربه‌ی برگزاری دوره‌های پیشین، دوره‌ی چهارم مسابقات با تغییرات اندک نسبت به سومین دوره در دو دسته کلاسیک و حرفه ای و با 4 مأموریت طراحی شده است. دسته کلاسیک با مأموریت بررسی اتمسفر و تصویربرداری/فیلم برداری و دسته حرفه‌ای با دو مأموریت بازیابی محموله‌ی زیستی و بازگشت به محل معین تعریف شدند.

پنجمین دوره مسابقات کن‌ست ایران (ICC2016) به همت پژوهشگاه هوافضا و با حمایت مرکز ملی فضایی ایران، ‌در بهمن ماه سال ۱۳۹۵ برگزار گردید. یکی از تفاوت‌های اساسی برگزاری مسابقات امسال نسبت به سال گذشته در سیستم اوج‌دهی کن‌ست‌ها می‌باشد. در پنجمین دوره مسابقات کن‌ست، از بالگرد بدون سرنشین (مالتی روتور) به‌عنوان سیستم اوج‌دهی استفاده شد. این سیستم جهت انجام هر دو ماموریت مجهز شد و با داشتن سیستم کنترل پیشرفته، هم از جهت تسریع در انجام مسابقات، دقت بالا و ایجاد شرایط تقریبی یکسان برای تمامی شرکت‌کنندگان و هم از جنبه جذابیت هوافضایی استقبال زیادی به‌همراه داشت. همچنین جهت پشتیبانی بیشتر، بالن هوای‌داغ نیز در محل حضور داشت که در صورت بروز مشکل در سیستم اوج‌دهی یا سیستم رها‌ساز، به‌صورت دستی از بالن استفاده شود.

مأموریت ها

این دوره از مسابقات در دو مأموریت سنجشی-ارتباطی و علمی-اکتشافی برگزار می‌شود. در مأموریت سنجشی-ارتباطی، کن‌ست باید علاوه بر اندازه‌گیری پارامترهای اصلی بررسی شرایط جوی شامل دما، فشار، موقعیت (طول و عرض جغرافیایی (GPS) و رطوبت، در مسیر فرود روی زمین، اقدام به تصویربرداری نماید. تصاویر باید به صورت آنی به زمین ارسال گردد و یا بر روی حافظه ذخیره شده و پس از فرود بازیابی گردند. اطلاعات بدست آمده باید از نظر کیفیت به گونه ای باشد که در آن جزئیات سطح زمین رؤیت گردد.

دومین مأموریت، علمی-اکتشافی است. این مأموریت، در واقع شبیه‌سازی مأموریت یک کاوشگر فضایی است که در نقطه مشخص شده توسط تیم برگزار کننده فرود می‌آید. تمام مراحل مأموریت کاوشگرهای فضایی شامل مراحل اوج‌دهی موجود زنده تا ارتفاع‌های زیرمداری و بازگرداندن آن به زمین در این مأموریت انجام می‌شود. کن‌ست طراحی شده دارای دو بخش پشتیبان و محموله (کپسول زیستی) است، که در آن محموله در ارتفاع حدود ۱۰۰ متری از بخش پشتیبان جدا شده و پشتیبان و محموله به صورت جداگانه به کمک زیرسیستم بازیابی خود به زمین می‌‌نشینند با در نظر گرفتن این مهم که محموله باید در نقطه‌ی مشخص شده فرود بیاید.

محموله حامل یک تخم مرغ سالم می‌باشد. این تخم مرغ در روز آزمون رهاسازی باید توسط تیم شرکت کننده به تیم داوری ارائه شده و مجدداً تحویل گرفته شود. حفظ سلامت تخم مرغ یکی از الزامات اصلی این مأموریت است. توجه شود که جرم تخم مرغ به عنوان بخشی از جرم کن ست مد نظر قرار می‌گیرد. محموله تنها شامل تخم مرغ است و  به کمک چتر خود بازیابی خواهد شد. این چتر باید داخل محفظه بخش پشتیبان قرار گیرد.

محموله طراحی شده در این مأموریت باید از محل رهایش به صورت خودکار به سمت نقطه‌ای بر روی زمین، که در روز مسابقات تعیین می‌گردد، حرکت کند. طول و عرض جغرافیایی نقطه هدف در روز عملیات به اطلاع تیم‌های شرکت کننده خواهد رسيد.

بخش اول: مأموریت سنجشی - ارتباطی

در این مأموریت کن‌ست می‏بایست بعد از رها‌شدن از ارتفاع مشخص، تا لحظه‌ی فرود بر روی زمین، پارامترهای اصلی بررسی شرایط جوی شامل فشار هوا، دما و همچنین موقعیت جغرافیایی خودرا اندازه‏گیری و ذخیره کرده و به صورت همزمان به ایستگاه زمینی خود، ارسال نماید. بر این اساس نرخ ارسال داده ‏ها به ایستگاه زمینی باید هر یک ثانیه یک بار و یا سریعتر باشد. گفتنی است که دقت حسگرها از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین، کن ست در این مأموریت می بایست امکان تصویربرداری را در مسیر فرود به زمین داشته باشد. این تصاویر باید به طور آنی به زمین ارسال گردد و یا بر روی حافظه ذخیره شده و پس از فرود بازیابی گردند. اطلاعات به دست آمده باید از نظر کیفیت به‌گونه‌ای باشد که در آن جزئیات سطح زمین، هرچه بهتر قابل مشاهده باشد. در این مأموریت ارسال اطلاعات تصویری به زمین باید مطلقاً به صورت دیجیتال انجام گیرد. معیارهای ارزیابی در این مأموریت به شرح زیر است:

• تحویل پارامترهای اندازه گیری شده، مطابق قالب داده‌ها پس از دریافت به صورت آنی و یا بازیابی از روی حافظه
• نمایش مناسب داده‌های دریافت شده به صورت آنی در ایستگاه زمینی
• دقت مقادیر اندازه‌گیری شده
• نرخ به روز رسانی
• صحت ارتباط مخابراتی بین کن‌ست و ایستگاه زمینی
• کیفیت و ابعاد تصویر
• تعداد و نرخ فریم‌های تصویر (یا ویدیوی) ارسالی
• صحت ذخیره‌سازی و بازیابی داده‌ها پس از عملیات
• صحت ارتباط مخابراتی بین کن‌ست و ایستگاه زمینی

بخش دوم: مأموریت علمی - اکتشافی

این مأموریت در واقع شبیه‌سازی مأموریت اکتشافی‌ کاوشگرهای حامل موجود زنده است که در آنها یک موجود زنده، تا یک ارتفاع زیرمداری مشخص، ارسال شده و سپس با سرعت و شتاب کنترل‌شده به سلامت فرود می آید. در این مأموریت، تحویل محموله ی زیستی به مکان از پیش تعیین شده نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. در مأموریت بازیابی محموله‌ی زیستی، کن‌ست دارای دو بخش محموله‌ی زیستی و پشتیبان است، که پس از اوج‌دهی و رهاسازی از ارتفاع زیاد، کن‌‌ست باید فرود خود را به کمک زیرسیستم بازیابی آغاز کرده و در ارتفاع ۱۰۰ متری از سطح زمین، محموله و پشتیبان به صورت خودکار از یکدیگر جدا شده و هر یک به کمک زیرسیستم بازیابی خود به زمین بنشینند. محموله‌ی زیستی باید حامل یک تخم مرغ سالم و خام باشد که سالم ماندن آن در انتهای عملیات و پس از فرود، جزو الزامات اصلی مأموریت است. هر یک از تیم‏های شرکت‏کننده در این بخش می‏بایست در روز عملیات یک تخم مرغ با مشخصات فوق جهت بارگذاری در کن‌ست خود، به همراه داشته باشند که پیش از آغاز عملیات اوج‏دهی، وزن آن توسط تیم داوری اندازه‏گیری شده و در انتهای مأموریت نیز وضعیت آن از نظر سالم بودن و خام بودن توسط تیم داوری بررسی خواهد شد. جرم تخم مرغ در جرم کن‌ست مد نظر قرار‌ می گیرد. محموله به کمک چتر خود بازیابی خواهد شد و این چتر باید داخل محفظه کن‌ست قرار گیرد. موارد زیر در ارزیابی این مأموریت مد نظر خواهد بود.

• سلامت کامل محموله زیستی (تخم مرغ) و سایر بخش‌های کن‌ست پس از فرود
• جدایش کامل و موفق بین محموله و بخش پشتیبان در ارتفاع حدود ۱۰۰ متری از سطح زمین
• صحت ارتباط مخابراتی بین کن‌ست و ایستگاه زمینی
• تحویل داده‌های سنجش وضعیت داخل محموله زیستی شامل دما، فشار، میزان غلظت اکسیژن و دی اکسید کربن و نمایش آنی آن‌ها در ایستگاه زمینی
• کنترل دمای داخل محموله و حفظ آن در ۲۵ درجه سانتیگراد
• تصویر برداری از داخل محفظه محموله با وضوح مناسب به طوری که سلامت محموله قابل تشخیص باشد.
• تهیه حداقل یک تصویر و یا ویدیو از محموله توسط بخش پشتیبان پس از انجام جدایش تا هنگام فرود 
• تعیین شتاب لحظه‌ای در سه محور و موقعیت جغرافیایی کن‌ ست

از آنجا که مأموریت فوق از نوع علمی- اکتشافی است، هر کدام از تیم های شرکت کننده باید سناریوی اکتشافی منحصر به فردی را با فرض اینکه سطح سیاره ی مورد نظر برای اولین بار توسط همان تیم تسخیر شده، تهیه کنند.