تجهيز سامانه هاي هواشناسي به بالن هاي ايراني
گفت وگو با دكتر شروين اميري، عضو هيات علمي پژوهشكده برق سازمان پژوهش هاي علمي و صنعتي ايران

نويسنده: فرانك فراهاني جم

استفاده از بالن هاي هواشناسي موضوع جديدي نيست. امروزه به موازات رشد و توسعه فناوري، سيستم ها و محصولاتي که در اين زمينه توليد مي شوند، به مراتب پيشرفته تر بوده و از قابليت هاي بيشتري برخوردارند. سيستم هايي که در گذشته از آنها استفاده مي شد، در مقايسه بسيار سنگين تر بودند و با استفاده از بالن هايي بزرگ به هوا ارسال مي شدند.
اما امروزه سيستم هايي که پارامترهاي مختلف را مورد سنجش قرار مي دهند، بسيار پيشرفته هستند. بيش از 25 سال از زماني که استفاده از بالن هاي هواشناسي براي نخستين بار مورد توجه قرار گرفت، مي گذرد و اين نشان مي دهد استخراج اطلاعات لايه هاي جوي نيازي بوده است که از گذشته هاي دور ضرورت آن احساس مي شد و بشر به روش هاي مختلف به دنبال آن بوده است. تقريبا چهار سال از زمان آغاز طراحي و ساخت راديو سوند ايراني که مردم هميشه آن را با نام بالن هواشناسي مي شناسند، مي گذرد و اين روزها با ساخت بالن هاي هواشناسي ايراني، زمينه ورود اين سامانه به ساز و کار هواشناسي کشور فراهم شده است. با دکتر شروين اميري، عضو هيات علمي پژوهشکده برق سازمان پژوهش هاي علمي و صنعتي ايران درباره بالن هاي هواشناسي و کاربرد آنها گفت وگو کرده ايم.

بالن هاي هواشناسي چه هستند و چه کاربردي دارند؟
بالن هواشناسي اصطلاحي است که عام شده است. منظور از بالن هواشناسي همان سيستم راديو سوند است. سيستمي که ما در ايران توليد کرده ايم، ديجي سوند نامگذاري شده و سيستمي براي اندازه گيري پارامترهاي جوي است که به يک بالن بسته شده و به هوا ارسال مي شود. در حالي که اين بالن در حال صعود است، از طريق سيستم ديجي سوند، پارامترهاي جوي را اندازه گيري کرده و اطلاعات جمع آوري شده را از طريق سيستم فرستنده اي که روي آن نصب شده به ايستگاه هاي زميني ارسال مي کند. بنابراين آنچه تحت عنوان بالن هواشناسي از آن نام برده مي شود، در حقيقت محموله اي است که، بخش سنجشي پارامترهاي جوي است و وظيفه بالن، بالابردن اين محموله است. بالن ارسال شده به صعود خود ادامه مي دهد تا اين که به ارتفاعي مي رسد که فشار هوا در آنجا کاهش يافته و هوا رقيق مي شود. در اين شرايط، بالن بسيار بزرگ شده و در نهايت ترکيده و از بين مي رود. در نهايت سيستمي که مجهز به ديجي سوند است، سقوط مي کند و به همين علت گفته مي شود بالن هواشناسي محصول يکبار مصرف است.

بالن در حين صعود و عبور از لايه هاي جوي چه اطلاعاتي را ثبت مي کند؟
هر بار که اين بالن به هوا فرستاده مي شود، پارامترهاي مختلف جوي از جمله دما، رطوبت، فشار هوا، سرعت باد، جهت باد و بسياري از ديگر پارامترهاي مورد نياز در سيستم هاي مختلف براي پيش بيني وضعيت آب و هوا و همچنين سيستم هاي فرودگاهي را جمع آوري مي کند. هواپيماهايي که در لايه هاي مختلف جوي حرکت مي کنند، بايد اطلاعات کاملي نسبت به شرايط جوي آن کشور داشته باشند. اين اطلاعات از طريق ديجي سوندها سنجيده مي شود و از طريق سيستم هاي فرستنده براي ايستگاه هاي جو بالاارسال مي شود و در نهايت اين اطلاعات در قالب شبکه اي که عمدتا نقاط اين شبکه فرودگاه هاي کشور هستند، جمع آوري شده که همان نقشه هوايي کشور است که در آن شاخص هايي مانند دما و رطوبت استخراج شده و در يک شبکه بين المللي ارسال مي شود تا همه کشورها به آن دسترسي داشته باشند. بنابراين هواپيماهايي که به عنوان بخشي از مسير حرکتشان از روي ايران عبور مي کنند، با توجه به اين اطلاعاتي که موجود است، برنامه ريزي هاي لازم را انجام مي دهند. اگر به نوعي نقص اطلاعاتي وجود داشته باشد، مسيرهاي هوايي که از روي کشور عبور مي کنند، دچار بحران مي شوند و ممکن است براي حرکت هواپيماها در اين مسيرها محدوديت هايي در نظر گرفته شود. از اين رو مي توان گفت اين محصول، محصولي استراتژيک است.

راديو سوند ها از چه طريقي اطلاعات را جمع آوري و به ايستگاه ها ارسال مي کنند؟
روي ديجي سوند ها تعدادي حسگر وجود دارد که هر کدام از اين حسگرها يکي از اين پارامترهاي جوي مختلف از جمله دما، رطوبت و فشار هوا را اندازه گيري مي کند. علاوه بر اين، روي ديجي سوند يک حسگر GPS يا سيستم موقعيت ياب جغرافيايي هم وجود دارد که مي توان موقعيت و ارتفاع سيستم را از اين حسگر استخراج کرد. در نهايت همه اين اطلاعات دريافتي را از طريق يک مجموعه پردازشگر ـ که روي سيستم وجود دارد ـ جمع آوري مي کنيم و با فرستنده اي که روي باند فرکانس UHF کار مي کند، اطلاعات را به پايين ارسال مي کنيم. در پايين يک گيرنده زميني و همچنين ايستگاه ديجي سوند داريم که بالن را در فضا رديابي کرده و اطلاعات آن را استخراج و جمع آوري مي کند. حتي در شرايطي که بالن بيش از 200 کيلومتر از ايستگاه ديجي سوند دور شود نيز همچنان با آن در ارتباط است و مي تواند اطلاعات لازم را دريافت و نقشه هاي هواشناسي را استخراج کند.

آيا قبلاهم سازمان هواشناسي از اين بالن ها استفاده مي کرد ؟
قبلاهم از اين محصول استفاده مي شد که البته وارداتي بود . اين کار به اختصاص ارز و بودجه قابل توجهي نياز داشت و سازمان هواشناسي هزينه قابل توجهي را به انجام اين کار اختصاص مي داد. در اصل لازم است براي استفاده از اين بالن ها، حدود 12 ايستگاه جو بالاداشته باشيم تا اين بالن ها را به فضا ارسال کنند. در يک شبانه روز بايد اين بالن ها از لايه هاي مختلف جوي نمونه برداري کنند.

بنابراين روزانه به 24 بالن هواشناسي نياز داريم. اگر اين تعداد بالن را در تعداد روزهاي يک سال ضرب کنيم، به عدد قابل توجهي مي رسيم. به طور متوسط هر سال به بيش از ده هزار بالن هواشناسي نياز داريم.
با توجه به اين که نمونه هاي خارجي اين محصول قيمت بالايي دارد، تامين اين بالن ها مستلزم صرف هزينه قابل توجهي از طرف سازمان هواشناسي و ديگر سازمان ها و ارگان ها مانند صنايع نظامي مختلف، صنايع موشکي و سازمان هاي فضايي است که به اطلاعات جو بالانياز دارند که خوشبختانه اين محصول در کشور ما بومي شده و مي تواند پاسخگوي نياز سازمان هاي مختلف باشد.

آيا عملکرد بالن هاي هواشناسي که داخل کشور توليد مي شود، با نمونه هاي خارجي متفاوت است؟
خير. در فاز نيمه صنعتي کار، تعداد زيادي راديو سوند ساختيم و آنها را در شرايط و فصول مختلف، ساعت هاي مختلف شب و روز، سرما و گرما مورد آزمايش و بررسي قرار داديم. بررسي مقايسه اي با انواع و نمونه هاي خارجي اين محصول نشان مي دهد محصول داخلي با نمونه هاي خارجي از نظر عملکرد هيچ تفاوتي ندارد و به اين ترتيب در نهايت بالن هاي هواشناسي داخلي به عنوان يک محصول آماده توليد معرفي شده است.

در مسير ساخت بالن هاي هواشناسي ايراني با چه چالش هايي مواجه بوديد و چگونه توانستيد اين چالش ها را از ميان برداريد؟
فاز پژوهشي اين طرح در سازمان علمي و پژوهشي ايران انجام شده است. فاز نيمه صنعتي با همکاري مشترک سازمان هواشناسي و سازمان پژوهش هاي علمي و صنعتي انجام شده است. فاز توليد نيز با سرمايه گذاري سازمان هواشناسي انجام شده است. برنامه بعدي ما اين است که با شکل گيري يک شرکت دانش بنيان و انتقال دانش فني، محصول به توليد انبوه برسد. در حال حاضر بيشتر درگير منابع مالي مورد نياز هستيم. در اين زمينه ما با هيچ محدوديت فني مواجه نشديم چراکه دانش فني اين کار را در اختيار داشتيم. در صورتي که منابع مالي مورد نياز تامين شود، بزودي خط توليد بالن هاي هواشناسي در کشور راه اندازي مي شود.

با توجه به اين که اين محصول به طور انحصاري در تعدادي از کشورها ساخته مي شود، حالاکه به دانش فني ساخت و توليد آن دست يافته ايد، براي تجاري سازي چه تدابيري انديشيده ايد؟
در تجاري سازي يک بحث تامين بازارهاي داخلي است که با توجه به اين که سازمان پژوهش هاي علمي و صنعتي شناخته شده است، در اين زمينه مشکلي وجود ندارد. اما يکي از بحث هاي ديگر، صادرات محصول است که کشورهاي ديگر مي توانند از اهداف ما به عنوان بازار هدف باشند.
اين محصول با محصولات خارجي قابل رقابت است. چند سالي است سازمان پژوهش هاي علمي و صنعتي ايران با همکاري سازمان هواشناسي روي اين پروژه کار کرده و پس از عبور از فازهاي پژوهشي و نيمه صنعتي در حال حاضر ساخت مدل توليدي اين بالن ها مورد نظر است که اميدوارم اين طرح هم هر چه زودتر عملياتي شود.

بالن هاي هواشناسي ايراني در آسمان چه مي کنند؟
مي توان در زمينه هاي ديگري هم از بالن هاي هواشناسي استفاده کرد. يکي از اين طرح ها، سنجش لايه ازن زمين است. حتي براي سنجش آلودگي ها و اندازه گيري ميزان آلاينده هاي جوي هم مي توان از راديو سوند ها استفاده کرد.
همچنين در سنجش گرد و غبار مي توان از بالن هاي هواشناسي استفاده کرد. به نظر مي رسد سازمان هايي مانند سازمان محيط زيست نيز از چنين طرح هايي حمايت کنند. در حقيقت بالن ها ايستگاه هايي هستند که مي توانند در لايه هاي مختلف جو ميزان گرد و غبار را اندازه گيري کنند.
همه اين پروژه ها در جهت همين پروژه قابل تعريف است. مي توان به اين محصول حسگرهاي ديگري اضافه کرد که به اين ترتيب قابليت هاي آن تا حد زيادي افزايش پيدا مي کند. يکي از اين حوزه ها همان طور که گفته شد، اندازه گيري ميزان گرد و غبار در لايه هاي مختلف جدي است. علاوه بر اين، از حسگرهاي اختصاصي براي سنجش تشعشات هم مي توان استفاده کرد.
به هر حال اين سيستم يک سيستم سنجش از راه دور است که از زمين کنترل مي شود. مانند کاربردهاي ماهواره اي که يک سيستم سنجنده روي ماهواره نصب مي شود.
در اينجا از يک بالن به عنوان حامل استفاده مي کنيم. در حقيقت ماهواره نيز يک حامل است که روي آن، مجموعه اي از حسگر ها قرار مي گيرد.
اما نکته مهم اين است که در بالن هاي هواشناسي ما مجبوريم با توجه به يکبار مصرف بودن سيستم تا حد امکان هزينه هاي توليد محصول را کاهش دهيم تا محصول با قيمت پايين تري عرضه شود و به نوعي صرفه اقتصادي داشته باشد.

روزنامه جام جم، شماره 3721 تاريخ 30/3/92، صفحه 12