تمكّنت منظمة الطاقة الذرية الإيرانية من تصميم وتصنيع نظام لقياس دفع المحركات النبضية بمقياس الميكرونيوتن، في خطوة استراتيجية نحو تطوير محركات كهربائية للتحكم في موقع الأقمار الصناعية الصغيرة والمجموعات القمرية التي ستشكل مستقبل الصناعة الفضائية، التي شملت: نظام “قياس الدفع الالتوائي” لقياس محركات البلازما النبضية، ونظام قياس الدفع الإلتوائي لمحركات البلازما النبضية، والذي يُعد أداة إستراتيجية لتطوير أنظمة الدفع الكهربائي في الصناعة الفضائية.
وفي ظل التوسع المتزايد للأقمار الصناعية الصغيرة لمختلف التطبيقات، ازدادت الحاجة بشكل كبير لمحركات دفع ذات قوة منخفضة لتعديلات مدارية محدودة أو للتحكم في الموضع المداري (التحكم باتجاه القمر). في مثل هذه التطبيقات، يصبح قياس الدفع بدقة ضمن نطاقات صغيرة جداً تصل إلى ميكرونيوتن أمراً بالغ الأهمية.
في هذا المشروع، تمكنت منظمة الطاقة الذرية الإيرانية من خلال تصميم وبناء ميزان التواء لقياس الدفع Torsional Balance Thrust Stand من قياس الدفع الكلي “الاندفاع” الناتج عن محرك بلازما نبضي Pulsed Plasma Thruster. وتم تصنيع هذا المحرك في مختبر ديناميك البلازما وتم اختبار أدائه بدقة عالية.
* مواصفات النظام الفنية:
يتكوّن ميزان الإلتواء من ذراع دوّار يتحرك بحرية حول محور. ويتم تركيب الدافع عند نهاية الذراع. عند التشغيل، تسبب قوة الدفع دوران الذراع حول المحور. كما يتم موازنة هذا الدوران بقوة استرجاعية من نابض لولبي Torsional Spring مثبت في نقطة اتصال المحور بالذراع. بعد إيقاف الدافع، يعود الذراع إلى موضعه الأصلي ويتم حساب قوة الدفع من خلال قياس الانزياح.
* مجال التطبيق والسوق المستهدف:
التطبيق الرئيسي لهذا النظام في صناعة الفضاء الجوي. ومن بين أهم استخداماته اختبار أداء أنظمة الدفع في نطاق الملينيوتن المستخدمة في الأقمار الصناعية المكعبة الصغيرة CubeSats. ويتميز النظام بقدرته على قياس الدفع بدقة وحساب الدفع النوعي Specific Impulse لمحركات الدفع، وهو عامل حاسم في تصميم وتحسين المهام الفضائية.
* آفاق التطوير:
في ظل النمو المتسارع لصناعة الأقمار الصناعية الصغيرة والأبراج الفضائية Satellite Constellations، تزداد الحاجة يومياً لتطوير محركات دفع كهربائية ذات قوة دفع منخفضة جداً “في نطاق الميكرونيوتن وحتى النانويوتن”، حيث يؤثر دقة القياس في هذا المجال بشكل مباشر على جودة تصميم وتشغيل أنظمة الدفع.
خطوات التطوير المستقبلية لتحقيق دقة أعلى تشمل:
– زيادة طول ذراع الميزان مما يتطلب بناء حجرات تفريغ هواء بأبعاد أكبر
– استخدام مجسات إزاحة بدقة أعلى
– تقليل الاحتكاك الميكانيكي للنظام عبر استبدال المحامل الكروية بمحامل مرنة Flexural Bearings
وبتحقيق هذه التحسينات، سيصبح الوصول إلى ميزان التواء بدقة تصل إلى النانويوتن أمراً ممكناً. كما يهدف المشروع مستقبلاً إلى تصميم قاعدة تركيب Stand تتوافق بسهولة مع حجرات التفريغ القياسية.
ويمثل هذا النظام شاهداً على نضج القدرات العلمية والتقنية الإيرانية في تصميم معدات فضائية دقيقة، قادرة على تلبية متطلبات البنية التحتية للتكنولوجيات المتقدمة دون الاعتماد على الخارج.
