ماهواره خیام چه کمکی به ما می‌کند؟

به گزارش حلقه وصل روزنامه فرهیختگان نوشت:

خبر پرتاب ماهواره سنجشی خیام توسط ماهواره‌بر روسی سایوز به فضا از پایگاه «بایکونور» قزاقستان که محل فعالیت‌های هوایی مسکو است در رسانه‌های داخلی و خارجی با واکنش‌های بسیاری همراه بود. یکی از واکنش‌های مهم و بحث‌برانگیز اما واکنش وزارت امور خارجه ایالات‌متحده آمریکا به این پرتاب موفقیت‌آمیز بود. مقامات آمریکایی همواره به فعالیت‌ها و اقدامات فضایی و موشکی ایران واکنش نشان داده‌اند؛ چه به پرتاب‌های موفقیت‌آمیز بومی که در آنجا منشأ نگرانی‌ها، توانایی ساخت و توسعه موشک‌های ماهواره‌بر توسط تهران بود که به‌زعم آنها دستیابی به این تکنولوژی می‌تواند راه ایران را در توسعه برد موشک‌های قاره‌پیما افزایش دهد و چه به پرتاب‌های ناموفق بومی که بازهم با ابراز نگرانی مقامات آمریکایی همراه می‌شد. در این پرتاب موفقیت‌آمیز اما نه موشک ماهواره‌بر ایرانی بوده و نه تلاشی برای انجام این پرتاب از خاک ایران صورت گرفته است و مشخص نیست نگرانی مقامات آمریکایی این‌بار از چه بابت است.

یکی از مواردی که توسط مقامات وزارت خارجه این کشور بیان شده، همکاری رو به رشد روسیه با ایران است که به‌زعم آنها یک خطر بزرگ برای جامعه بین‌المللی محسوب می‌شود. دوم اینکه یکی از سخنگویان وزارت خارجه آمریکا مدعی شده ایالات‌متحده از اقدام روسیه در پرتاب «یک ماهواره با قابلیت چشمگیر جاسوسی از جانب ایران آگاه است.» و به اعتقاد آنها؛ «تعمیق اتحاد روسیه با ایران چیزی است که کل جهان باید آن را ببینند و آن را به‌عنوان یک تهدید عمیق در نظر بگیرند.» حال که بهانه خطر توسعه فناوری موشکی ایران در میان نیست، همکاری با روسیه و بیش از همه توانایی ایران در رصد و پایش زمین مورد هراس و نگرانی آمریکایی‌ها قرار گرفته است؛ توانایی‌ای که به‌نحوی مغرضانه نامش را جاسوسی گذاشته‌اند اما گفتنی است ماهواره‌های سنجش از راه دور بیش از هر جنبه دیگری با کارکردهای غیرنظامی‌شان شناخته می‌شوند؛ کارکردهایی ازقبیل آمایش زمین‌های کشاورزی، منابع آب و پایش پراکندگی جمعیت کشور در عرصه مدیریت منابع و مواردی همچون پیش‌بینی سیل یا مدیریت بحران درصورت وقوع سیل و زلزله به‌وسیله قابلیت‌های این ماهواره‌ها در تصویربرداری که مربوط به کاربرد ماهواره‌های سنجش از را دور در حوادث غیرمترقبه هستند.  

به‌گفته حسن ناصح، عضو هیات‌علمی پژوهشگاه هوافضای ایران، اگر کاربرد ماهواره‌های سنجش از راه دور را در ۱۰ مورد خلاصه کنیم، هفت مورد از آنها کاربردهای مهم غیرنظامی هستند. همان‌طور که حسن سالاریه، رئیس سازمان فضای ایران در نشست خبری پس از پرتاب ماهواره خیام گفت: «این ماهواره برای مدیریت منابع، مدیریت شهری و محیط‌زیست مورداستفاده قرار خواهد گرفت.» در این گزارش با کارشناسان حوزه هوافضا، هواشناسی و سازمان محیط‌زیست همراه می‌شویم تا شماری از کارکردهای غیرنظامی مهم این ماهواره‌ها را برشمرده و لزوم دستیابی ایران به توانایی سنجش و پایش محیط از فضا را مورد بررسی قرار دهیم.  

چرا حوزه محیط‌زیست و مدیریت منابع طبیعی نیازمند داده‌های ماهواره‌ای هستند؟

گفتیم که ماهواره‌های سنجش از راه دور به‌وسیله امکانات تصویربرداری خود زمین را با دقت بالا مورد کاوش قرار داده و در عرصه مدیریت منابع طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. احد وظیفه، رئیس مرکز ملی خشکسالی و مدیریت بحران سازمان هواشناسی در گفت‌وگو با «فرهیختگان» در توضیح اینکه چرا عرصه مدیریت منابع طبیعی و محیط‌زیست نیازمند ماهواره‌های سنجش از راه دور است، می‌گوید: «به چند دلیل ماهواره‌های سنجش از راه دور مورد استفاده قرار می‌گیرند. یک اینکه پوشش فضایی خیلی خوبی دارند، یعنی به‌طورکلی سنجش‌های مربوط به هواشناسی یا محیط‌زیست مثل پوشش گیاهی، جنگل‌ها و حتی جریان آب رودخانه‌ها و آب پشت سدها، توسط ماهواره‌ها سنجیده می‌شود، به این دلیل که هم پوشش فضایی خیلی خوبی ایجاد می‌کنند و هم گاهی پوشش زمانی خوبی دارند. ماهواره‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند. بخشی ماهواره‌هایی هستند که به‌اصطلاح می‌گویند مدارقطبی هستند. اینها همان ماهواره‌هایی هستند که در مدارهای لئو یا مدارهای پایین قرار دارند مثل ماهواره‌ای که ایران فرستاده که حدود ۷۰۰-۵۰۰ کیلومتر بالاتر از سطح زمین قرار گیرند و مسیر حرکت آنها حول قطب است. این ماهواره‌ها از نظر زمانی مثل هم نیستند. برخی ممکن است برای اسکن کامل زمین یک ماه زمان صرف کنند، عرض گذر زمینی که اسکن می‌کنند خیلی باریک است، تفکیک بالاست؛ اطلاعات دقیق می‌خواهند و برای مقاصد نظامی اسکن می‌کنند. برخی از اینها هم اینچنین نیست. مثل ماهواره‌هایی که سازمان نوآ دارد، آنهایی هستند که در مدار پایین پرواز می‌کنند و به نوعی اطلاعات مربوط به محیط‌زیست را جمع‌آوری می‌کنند. مثل سنجنده‌های محیط‌زیستی که در دو ماهواره اکو و ترا است و پوشش جنگلی را بسته به طول موج‌های مختلفی که دارند، برداشت می‌کنند و اطلاعات مختلفی از آنها استخراج می‌شود.»

ماهواره‌ها چه اطلاعاتی را در اختیار ما قرار می‌دهند که روی زمین قابل جمع‌آوری نیست؟

در حوزه محیط‌زیست یکی از سوال‌های مهم این است که چرا محتاج داده‌ها و اطلاعات ماهواره‌ها هستیم، درحالی‌که می‌توان سنجش و پایش را از روی زمین انجام داد. وظیفه در ادامه گفت‌وگو با «فرهیختگان» درباره اهمیت داده‌های ماهواره‌ای به‌عنوان یکی از مهم‌ترین منابع در محیط‌زیست این‌گونه توضیح می‌دهد: «یکی از دلایل مهمی که ماهواره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند به علت پوشش فضایی خیلی خوبی است که دارند. فرض کنید در مناطق کویری یا روی محیط دریاها تقریبا هیچ اطلاعات خاصی نداریم و نمی‌توان ایستگاه دیده‌بانی آنجا نگهداری کرد و اساسا روی دریا یا وسط اقیانوس‌ها ایستگاه سنجنده نصب کرد، درحالی‌که با ماهواره‌ها به‌خوبی می‌توان این حوزه‌ها را رصد کرد و یک‌سری اطلاعاتی که از روی امواج ماهواره یا امواجی که ماهواره‌ها دریافت می‌کنند مثل جلبک‌های روی آب که از کانال‌های مختلفی که اطلاعات دریافت می‌شود، تجزیه و تحلیل می‌شوند و به نوعی تغییرات فیزیکی و شیمیایی در محیط‌ها بررسی می‌شود یا وقتی اطلاعات بازه‌های زمانی مختلف را با هم مقایسه می‌کنیم، تغییراتی که در گستره یک پدیده همانند پوشش جنگلی، اطلاعاتی از چند سال مختلف داریم و اختلاف اینها را با هم مقایسه می‌کنیم. این‌گونه به‌راحتی می‌توان تغییراتی را که در عرصه جنگلی ایجاد شده، تشخیص داد. امروزه واقعا اطلاعات زیادی از ماهواره‌ها برداشت می‌شود. در محیط‌زیست یکی از منابع بسیار مهم اطلاعاتی را ماهواره‌ها تشکیل می‌دهند و خیلی از کشورها برنامه‌های گسترده‌ای در این زمینه دارند. اگر سراغ کشورهایی بروید که صاحب این تکنولوژی هستند و سنجش از دور را به‌صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌دهند شاید ببینید تا سال ۲۰۴۰ برنامه ارسال ماهواره‌ها را برای مقاصد مختلف موجود دارند که چه ماهواره‌ای با چه مشخصه‌ای در کدام مدار قرار می‌گیرد و قرار است کدام سنجنده روی آن نصب شود و هدف از این کار چیست.»

چرا با وجود دسترسی به داده‌های ماهواره‌های بین‌المللی، نیازمند ماهواره بومی هستیم؟

یکی از موضوعات مهمی که درباره کارکردهای ماهواره‌های سنجش از راه دور مطرح است، این است که اساسا مگر ماهواره‌های بین‌المللی مثل ماهواره‌های گوگل که دسترسی به داده‌ها و اطلاعات آن آزاد است برای استفاده در حوزه منابع طبیعی و حوزه محیط‌زیست پاسخگو نیستند که لزوم دستیابی به تکنولوژی بومی ماهواره‌های سنجش از راه دور در کشور احساس می‌شود؟ رئیس مرکز ملی اقلیم و مدیریت بحران خشکسالی در پاسخ به «فرهیختگان» می‌گوید: «اطلاعات از ماهواره‌های خارجی یا داخلی هر دو مورد استفاده است، سازمان فضایی و سازمان هواشناسی هر دو را دریافت می‌کنند، مثلا درباره اطلاعات هواشناسی از همین ماهواره‌های خارجی استفاده می‌کنند، البته رایگان هم نیست. درواقع برای این بخش یک شارژ سالانه داریم که از طریق سازمان جهانی هواشناسی پرداخت می‌کنیم یا سازمان فضایی اروپا که عمدتا ماهواره‌های آنها را استفاده می‌کنیم. برای مثال برای مقاصد محیط‌زیستی از ماهواره سنتینل که اخیرا ارسال شده یا از این جنس ماهواره‌هایی که نوآ سال‌های قبل ارسال کرده، اطلاعات از طریق همین کسانی که گیرنده زمینی و آنتن مشخصی دارند، دریافت می‌شود. سازمان فضایی هم از طریق پرتال‌ها یعنی از طریق اینترنت با یک ساعت و نیم تاخیر آن اطلاعاتی که این ماهواره‌ها در گذر برداشت کرده‌اند، می‌تواند دانلود کند و بردارد. هم به‌صورت داده می‌توانید بردارید و هم خیلی از این ماهواره‌ها پرتال خاصی دارند و می‌توانید محصول را بردارید اما اینکه چون سنجنده‌ها در ماهواره‌های مختلف وجود دارند پس سراغ بومی‌سازی این تکنولوژی نرویم، اشتباه است. این یک تکنولوژی های‌تک است. خیلی از کشورها مثل کره‌جنوبی هم این کار را انجام می‌دهند یعنی امکان دسترسی آنها به این اطلاعات وجود دارد ولی این کشور هم ماهواره‌های هواشناسی ارسال کرده و الان جزء کشورهایی است که اطلاعات مرتبط با ابر و بارندگی را تولید می‌کند و به‌واسطه سنجش‌هایی که انجام می‌دهد، درآمدزایی نیز دارد.»

اهمیت اقتصادی تولید بومی داده‌ها و اطلاعات ماهواره‌ای 

این کارشناس محیط‌زیست و هواشناسی درباره مزایای تولید اطلاعات و داده‌ها از ماهواره‌های بومی توضیح داد: «صرفا به‌واسطه اینکه از یک بستر بین‌المللی این اطلاعات قابل وصول و دسترسی است نافی این نیست که نباید به این سمت برویم که خود ما جزء کشورهایی شویم که این اطلاعات را تولید می‌کنیم. به این خاطر که وقتی بخش علمی جامعه یعنی بخش آکادمیک و سازمان‌هایی که در زمینه محیط‌زیست، آب‌وهوا و... کار می‌کنند خود درگیر این مسائل می‌شوند به‌نوعی کنترل‌کردن ماهواره و ساخت آن هم آسان‌تر می‌شود. این یک بحث است و استفاده از آن اطلاعات هم بحث مهم دیگری است. وقتی درگیر چنین فضاهایی می‌شوند خود تولید توانمندی و اطلاعات می‌کند که به‌نوعی تولید دانش است. درواقع بخش خیلی مهم کار تولید دانش با استفاده از این اطلاعات است. روشن است کشورهایی که به‌سراغ این دانش می‌روند که خود اطلاعات را تولید کنند از باقی کشورها که فقط مصرف‌کننده اطلاعات هستند، به‌طرز ملموسی جلوتر قرار می‌گیرند. فروش این اطلاعات به کشورهای دیگر و دستگاه‌ها و پژوهشگاه‌های مختلف از نظر اقتصادی نیز حائزاهمیت است، کمااینکه برخی ممکن است ماموریت‌هایی داشته باشند که انجام دادن آن نیازمند ماهواره‌های سنجش از راه دور باشد. مثلا پایش یک محیطی یا وضعیت خاصی از نظر کشاورزی، محیط‌زیست و... این اطلاعات سطح‌بندی دارند و چه از نظر زمانی و چه از نظر تفکیک فضایی سطح‌بندی می‌شوند. امیدوارم کم‌کم کشور ما هم جزء کشورهایی باشد که در تولید این اطلاعات و به‌خصوص استفاده از این اطلاعات کشور توانمندی شود، چون امروزه داده‌های سنجش از دور به‌خصوص در زمینه پایش و نگهداری اطلاعات و دورسنجی در جامعه رسوخ کرده و کاربردهای مختلفی دارد و این عرصه‌ها بسیار زیاد هستند. در گذشته اینچنین نبوده است، الان این اطلاعات به‌نسبت ارزان‌تر و وسیع‌تر است و حجم اطلاعاتی که تولید می‌شود قابل قیاس با اطلاعاتی که از منابع زمینی تولید می‌شود، نیست. با اطلاعات ماهواره‌ای هر پیکسلی از زمین را در نظر بگیرید می‌توانید از آن اطلاعات استخراج کنید، درحالی که با ایستگاه‌های زمینی چنین امکانی وجود ندارد.»

نقش ماهواره‌ها در تشخیص مخاطرات طبیعی

ماهواره خیام یک ماهواره ۶۰۰کیلوگرمی است که در مدار ۵۰۰کیلومتری زمین قرار می‌گیرد تا از داده‌ها و تصاویر ارسالی آن در حوزه‌های کشاورزی، منابع‌طبیعی، محیط‌زیست، منابع آبی، معادن و پایش مرزها و مدیریت حوادث غیرمترقبه تا پنج‌سال آینده استفاده شود. وظیفه، رئیس مرکز ملی خشکسالی و مدیریت بحران سازمان هواشناسی درباره کارکرد ماهواره‌های سنجش از راه دور همچون خیام در مدیریت منابع‌طبیعی و آب گفت: «در تحولات آب‌وهوایی امروزه از داده‌های ماهواره‌های هواشناسی که معمولا به‌صورت مستقیم و برخط هستند، استفاده می‌شود. حتی وقتی یک ابر و توفانی را در جایی می‌بینید که شروع شده داده‌هایی که از آن دراختیار داریم، مهم‌ترین ابزاری است که مسیر حرکت و شدت تغییرات و... را تشخیص می‌دهد. در زمینه هواشناسی نیز اینچنین است. درمورد محیط‌زیست پایش جنگل‌هایی همچون آمازون و جنگل کانادا حتی با ایستگاه‌های زمینی امکان‌پذیر نیست. اینها با استفاده از ماهواره‌های سنجنده محیط‌زیست است که اگر چهار درخت از محیطی قطع شود با کم و زیاد توالی یک جنگل می‌توانند تغییر پوشش جنگل را با دقتی که دارد، تشخیص دهند. ضمن اینکه با توجه به گستره فضایی که پوشش می‌دهند حتی برخی بیماری‌های گیاهی که در جایی حادث می‌شود، آنالیز شده و با مقایسه با نمونه‌های زمینی گستره فضای آن را تشخیص می دهند. اصولا این نوع ماهواره‌ها کاربردهای متنوعی دارد که در بحث کوتاه ما نمی‌گنجد.»

مدیریت بحران و حوادث غیرمترقبه با داده‌های ماهواره‌ای

رئیس مرکز ملی اقلیم و مدیریت بحران خشکسالی همچنین در توصیف نقش ماهواره‌های سنجش از راه دور در حوادث غیرمترقبه و مدیریت بحران هنگام وقوع این دست حوادث، گفت: «در حوادث غیرمترقبه مشخصا درمورد سیل وقتی سیلاب رخ می‌دهد جایی که زیر سیلاب می‌رود و باقی‌مانده سیل مثل گل‌ولای می‌ماند به‌خوبی قابل تشخیص است و می‌توان از این اطلاعات استفاده کرد به‌خصوص برای برآورد خسارت. درمورد زلزله گاهی مواقع اعلام می‌کنند فلان شهر و روستا این میزان تخریب شده است. اگر امکان استفاده از اطلاعات ماهواره‌ای باشد می‌توان به‌خوبی تخمین زد که کجاها بیشترین خسارت را دیده و حتی در موضوع پرداخت خسارت و جبران خسارت دیده‌ها و کمک به آسیب‌دیده‌ها این اطلاعات می‌تواند در مدیریت پس از حادثه و قبل از حادثه در زمینه هواشناسی موثر باشد. اگر قرار است جایی سیل بیاید یا بارش‌های سنگین رخ دهد، می‌توان از این اطلاعات استفاده کرد و به‌نوعی در کوتاه‌مدت مثلا در بازه یک یا چندساعته این اطلاعات به‌کار گرفته شود. امروز بدون این اطلاعات چنین امکاناتی به‌خصوص هشدارهایی که درمورد سیل و آتش‌سوزی جنگل و گردوخاک و... داده می‌شود، امکان تحقق ندارد. ماهواره‌های سنجش از راه دور در تولید این اطلاعات و اطلاع‌رسانی درمورد مکان و شدت آن کمک موثری می‌کنند، ضمن اینکه سرعت ماهواره‌های بین‌المللی بعضا به‌قدری نیست که بشود هنگام مدیریت بحران از آنها کمک گرفت، اما درخصوص داده‌های ماهواره‌های بومی این قبیل محدودیت‌ها جهت دسترسی به اطلاعات وجود ندارد.»

کاربردهای غیرنظامی ماهواره‌های سنجش از راه دور

۱-مدیریت منابع طبیعی از طریق بازبینی زمانی

۲-نظارت بر اهداف مشخص در زمان مشخص

۳-تشخیص تغییرات در زمین از طریق کالیبراسیون سنسور

۴-نقشه‌کشی با استفاده از معیارهای همپوشانی

۵-انجام ماموریت‌های هواشناسی با اسکن پوشش منطقه‌ای

۶-آمایش زمین‌های کشاورزی و سنجش مقدار منابع آب