آشنایی با گرایش مهندسی فضایی

الف. تعریف مأموریت مهندسی فضایی به زبان ساده

مهندسی فضایی یعنی چه؟ معمولاً این اولین سؤالی است که با بردن نام این گرایش، شنیده می‌شود. اگر بخواهیم خیلی ساده و خلاصه به این سؤال پاسخ دهیم، باید گفت که هر آنچه مربوط به طراحی و تحلیل سیستمی وسایل پرنده خارج از جو می‌شود، در حیطه کاری مهندسی فضایی است. فرایندهای نجومی, طراحی ماموریت‌های فضایی، مکانیک مدارهای فضایی و اکتشافات فضایی نیز جزو دیگری از کارهای گرایش مهندسی فضایی است.

ب. تفاوت اساسی این گرایش با چهار گرایش دیگر هوافضا

شاید بگویید که تحلیل و طراحی وسایل پرنده که در بقیه گرایش‌ها هم وجود دارد! بله، درست است. اما تفاوت اینجاست که متخصصان در گرایش مهندسی فضایی (Space Systems Engineering) بر روی تحلیل و طراحی سیستمی تمرکز می‌کنند.

برای روشن شدن این تفاوت، روند طراحی یک وسیله پرنده را مرور می‌کنیم: پس از دریافت نیاز از مشتری (به این نیاز که به‌صورت عبارات فنی بیان میشه، مأموریت یا الزامات اولیه میگویند) اولین کاری که انجام میشه، تحلیل الزامات، امکان‌سنجی و طراحی مفهومی است. خب! حالا فرض کنیم این الزامات به‌صورت زیر باشه:

حمل ماهواره‌ای به جرم ۲۰۰ کیلوگرم از نقطه‌ای با عرض جغرافیایی ۳۵ درجه شمالی، به مدار دایروی با ارتفاع ۳۰۰ کیلومتر.

حالا شما بفرمایید که طراحی موشک برای انجام این مأموریت رو باید از کجا شروع کرد؟!

چی؟….

احسنت! درسته. طراحی رو نمیشه از طراحی سازه‌ی موشک، یا شکل آیرودینامیکی اون یا از موتور اون شروع کرد. چون اصلاً هنوز هیچ اطلاعاتی از این موارد در دست نیست. پس باید کار رو از طراحی سیستمی موشک شروع کنیم. یعنی با توجه به مأموریت تعریف‌شده، و انجام محاسبات و شبیه‌سازی‌های اولیه، به این سؤال‌ها جواب بدیم:

جرم موشکی که میتونه این مأموریت رو انجام بده چه قدره؟

برای انجام این مأموریت به چه میزان نیروی تراست نیازه؟

موشک موردنظر باید چند مرحله داشته باشه؟

و ….

بعد از انجام طراحی سیستمی، تازه نوبت به متخصصان هدایت و کنترل، پیشرانش، سازه و آیرودینامیک میرسه که در این موارد اظهار نظر کنند و تحلیل‌ها و طراحی‌های موردنیاز رو انجام دهند.

پس در طراحی سیستمی، محاسبات پایه و کلی یک سیستم پرنده انجام میشه و در حقیقت، ورودی‌های تیم پیشرانش و کنترل و … تأمین میشه. طبیعتاً برای این‌که این کار به‌درستی انجام بشه، لازمه که مهندس طراح سیستم، اطلاعات خوبی درباره هر کدوم از زیرسیستمهای سیستمِ در دست طراحی داشته باشه.

فکر کنم دیگه کاملاً متوجه اهمیت موضوع شدید؛ این‌که بدون وجود طراحی سیستمی درست، همه زحمت‌های متخصصان دیگه، بی‌ثمر خواهد شد …

البته مثالی که درباره موشک ماهواره‌بر زده شد، برای هر سیستم فضایی دیگری هم وجود صادقه، مثل خود ماهواره، ایستگاه فضایی، کپسول زیستی، ….

به این نکته هم باید اشاره کرد که نزدیک‌ترین گرایش به مهندسی فضایی، گرایش مکانیک پرواز و کنترل است. در واقع مباحث هدایت و کنترل در این گرایش، جایگاه ویژه‌ای دارند.

ج. دسته‌بندی گرایش مهندسی فضایی

در حال حاضر توی کشور ما، مهندسان فضایی به دو دسته تقسیم می‌شوند: یک دسته روی ماهواره و متعلقات اون کار می‌کنند و دسته دوم روی ماهواره‌بر و متعلقاتش. این موضوع، از سرفصل‌های موجود در گرایش مهندسی فضایی در کارشناسی ارشد هم به‌وضوح پیداست. در واقع اگر شما این گرایش را برای مقطع کارشناسی ارشد انتخاب کنید، باید از ابتدا تکلیفتان را مشخص کنید که می‌خواهید در زمینه ماهواره فعالیت کنید یا ماهواره‌بر؛ و بر اساس آن، دروس تخصصی‌تان را از بین موارد موجود انتخاب نمایید.

د. وضعیت این گرایش در دانشگاه‌های کشور

دانشگاه‌ها و مؤسسات زیر در این گرایش در مقطع کارشناسی ارشد دانشجو می‌پذیرند:

۱٫دانشگاه صنعتی شریف

۲٫دانشگاه صنعتی امیرکبیر

۳٫دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی

۴٫دانشگاه تهران

۵٫دانشگاه صنعتی مالک اشتر

۶٫دانشگاه شهید بهشتی

۷٫پژوهشگاه هوافضا

در لیست فوق، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر، نخستین دانشگاهی بود که اقدام به تأسیس این گرایش و تصویب سرفصل‌های آن در وزارت علوم نمود و دانشگاه شریف و امیرکبیر بعدازآن، این گرایش را به دانشکده هوافضای خود اضافه کردند.

دانشگاه امیرکبیر، معمولاً دانشجویان این گرایش را به‌صورت بورسیه سازمان‌های مختلف می‌پذیرد؛ یعنی شما در صورت تحصیل در این گرایش، تا چند سال به سازمان مربوط، تعهد خدمت دارید.

گروه هوافضای دانشگاه تهران (در دانشکده علوم و فنون نوین) هم در سال ۹۱ برای اولین بار، اقدام به پذیرش دانشجو در این گرایش کرده.

کیفیت این گرایش در دانشگاه های ارائه کننده هوافضا از نظر کارشناسان مشاور سایت مرکز مهندسی هوافضا به صورت زیر دسته بندی می شوند:

۱ دانشگاه صنعتی شریف

۲ دانشگاه صنعتی خواجه نصیر

۳ دانشگاه امیرکبیر

۴ دانشگاه صنعتی مالک اشتر

۵ پژوهشکده هوافضا

۶ دانشگاه شهید بهشتی

۷ دانشگاه تهران

اگر راستش را بخواهید، تعداد اعضای هیئت‌علمی این گرایش در کشور که مدرک و تخصص دانشگاهی‌شان در گرایش فضایی باشد، به تعداد انگشتان دست هم نمی‌رسد؛ اما بیشتر اساتید عزیزی که دروس تخصصی این گرایش را تدریس می‌کنند، کسانی هستند که تجربیاتی در صنایع فضایی و موشکی کشور داشته‌اند. (در برخی موارد هم دیده شده که افراد، توهم تجربه در صنایع فضایی را دارند!)

دروس تخصصی این گرایش تقریباً در همه دانشگاه‌ها طبق رویه‌های غربی ارائه می‌شود (به‌جز دانشگاه خواجه نصیر که متمایل به رویه‌های بلوک شرق است)

دانشگاه خواجه نصیر و دانشگاه مالک اشتر، دارای آزمایشگاه تحقیقات فضایی هستند و تاکنون پروژه‌های نسبتاً خوبی را به‌صورت آزمایشگاهی و صنعتی انجام داده‌اند. برای اطلاعات بیشتر می‌توانید به سایت این دو آزمایشگاه به این آدرس و این آدرس سری بزنید. در دانشگاه شریف نیز در دو زمینه سیستم های کنترل و هدایت  و سیستم های فضایی جدیداً آزمایشگاهی تاسیس شده است. دیده شده که تعداد کمی از دانشجویان و فارغ‌التحصیلان این گرایش در این آزمایشگاهها، در آزمایشگاه‌های مذکور مشغول کار شده‌اند (به طور واضح، منظور از کار، این است که از کار تخصصی شان پول هم در می‌آید).

ه. دروس تخصصی این گرایش در کارشناسی ارشد

  1. طراحی سیستمی ماهواره
  2. طراحی سیستمی ماهواره‌بر
  3. دینامیک و کنترل پرواز ماهواره
  4. دینامیک پرواز و کنترل فضاپیما ۵٫ کاربرد اطلاعات دورسنجی (اختیاری)
  5. مکانیک مدارهای فضایی پیشرفته (اختیاری)
  6. سیستم‌های اتوماتیک در فضا (اختیاری)
  7. کنترل بهینه ( اختیاری)
  8. الگوریتم های بهینه یابی ( اختیاری)
  9. هدایت و ناوبری ( اختیاری)

برای مشاهده لیست کامل دروس این گرایش، اینجا را نگاه کنید.

و. چالش‌های مهندسی فضایی در ایران

یکی از چالش‌های مهم در این گرایش، آموزش آن است؛ اگه واضح‌تر بخواهیم صحبت کنیم، رسوب دانشی خوبی در زمینه دروس تخصصی این گرایش وجود نداره. به‌عنوان کسی که جزوه چند دانشگاه رو در دروس تخصصی این رشته دیده‌ام، باید بگویم که متأسفانه آنچه که در دروس اصلی این گرایش (طراحی سیستمی ماهواره و ماهواره‌بر) در دانشگاه‌ها تدریس میشه، عمدتاً با فضای واقعی طراحی در صنعت خیلی فاصله داره و کسی که این دروس رو میگذرونه، دید جامع و سیستمی پیدا نمیکنه و نمیتونه نیازهای صنعت رو برطرف کنه.

چالش بعدی، در محیط‌های کاری مرتبط با این گرایش است. با وجود پیشرفت‌های چشمگیر کشور در عرصه هوافضا در ده سال گذشته، هنوز در بعضی از مکان‌ها در این صنایع، طراحی سیستمی را امری مستحب می‌دانند! و ارزش بالایی برای آن قائل نیستند.

ز. نرم‌افزارها و مهارت‌ها

نرم‌افزارهای خاص این گرایش، انگشت شمارند و بیشتر امور طراحی و تحلیل، با کدنویسی در زبان‌های برنامه‌نویسی متداول انجام می‌گیرد.

به‌عنوان‌مثال، یکی از امور مهم در تحلیل‌ها و طراحی سیستمی، شبیه‌سازی‌های مختلف است. موضوع شبیه‌سازی، می‌تواند جنبه‌های مختلف سامانه باشد. شبیه‌سازی دینامیکی (که به آن شبیه‌سازی n درجه آزادی هم میگویند) یکی از این موارد است؛ مواردی مثل شبیه‌سازی حرارتی، سازه‌ای و … همه در جای خود بسیار مهم هستند.

در اینجا دو نرم‌افزار مهم را نیز برای شما معرفی می‌کنیم:

۱- Satellite ToolKit (STK)

کاربردها و قابلیت‌های این نرم‌افزار:

–           طراحی مدار فضایی برای ماهواره‌ها

–           شبیه‌سازی حرکت ماهواره در مدار فضایی

–           شبیه‌سازی ماهواره‌بر از لحظه پرتاب تا تزریق به مدار

–           خروجی تصویری و محاسباتی

با جستجو در اینترنت، می‌توانید نسخه‌های جدید این نرم‌افزار و آموزش آن را پیدا کنید.

۲- Missile Datcom

این نرم‌افزار، همان‌طور که از نامش پیداست، اختصاص به طراحی موشک دارد. در این نرم‌افزار، شما می‌توانید با واردکردن مشخصه‌های مأموریت و خصوصیات هندسی قسمت‌های مختلف موشک، تخمین‌های اولیه خوبی به دست بیاورید.

نسخه‌های جدید این نرم‌افزار به‌سختی پیدا می‌شود؛ اما نسخه‌ای از آن مربوط به قبل از سال ۲۰۰۰ به همراه آموزش استفاده از آن را در اینترنت می‌توان پیدا کرد.

ج. بازار کار

اما بحث شیرین بازار کار….!

در حقیقت، جایگاه اصلی مهندسان فضایی، دفاتر طراحی سیستمی سامانه‌های فضایی است. با توجه به این‌که در کشور ما بحث‌های موشکی و فضایی به‌شدت به هم تنیده است، میشه موقعیت کاری این عزیزان را در دفاتر طراحی موشکی نیز دید. در حال حاضر، صنایع دفاع (به‌خصوص بخشه‌ای مربوط به موشک‌های بالستیک و ماهواره‌بر)، صنایع مرتبط با ماهواره (مثل صاایران) و نیز پژوهشکده‌های تابع سازمان فضایی ایران، پذیرای مهندسان فضایی هستند.

البته به‌طورکلی، جایگاه‌هایی در سازمان‌های هوافضایی کشور (و مجموعه‌های خصوصی هوافضایی) وجود داره که فقط این‌که شما کارشناس ارشد هوافضا باشید و در حوزه تخصصی موردنظر آن‌ها کار کرده باشید، براشون کفایت میکنه و گرایشتان خیلی مهم نیست.

ح. معرفی کتاب‌های مربوط

Space Vehicle Design (Michael D. Griffin & James R. French)

Orbital Mechanics for Engineering Students (Howard D. Curtis)

این کتاب برای آشنایی با مکانیک مداری، به‌شدت توصیه می‌شود. در انتهای هر فصل این کتاب، تمارین خوبی وجود دارد که حل آن‌ها نیز قابل‌دسترسی است.

Orbital Mechanics (Vladimir A. Chobotov)

Space Mission Analysis and Design (Wiley J. Larson & James R. Wertz)

Fundamentals of Astrodynamics and Applications (David A. Vallado & Wayne D. McClain)

Fundamentals of Astrodynamics (Roger R. Bate & Donald D. Mueller & Jerry E. White)

Elements of Spacecraft Design (Charles D. Brown)

مقدمه‌ای بر اصول طراحی ماهواره (حسین بلندی- کامران دانشجو- محمد سلیمانی- محمدعلی شرکت معصوم- محمد نصیری- مجید قاسمی)

مقدمه ای بر طراحی موشک (مهران میرشمس- حسن کریمی مزرعه شاهی- جعفر روشنی یان)

برای آشنایی بیشتر با کلیه کتب هوافضایی اینجا کلیک کنید. 

15 دیدگاه درباره “آشنایی با گرایش مهندسی فضایی

  1. حسین

    سلام
    ممنون بالاخره به مخاطب ها جواب دادید

    ۱) ارشد دینامیک پرواز بخونیم چه فرقی می کنه ؟

    ۲)حقوقش چطوره؟

    ۳)استخدام هاش کدوم سازمان ها هستند؟(مرتبط یا غیر مرتبط با فضا)

    ۴)مراکز مرتبط با فضا نظامی اند اکثرا” ؟

    ۵)من الآن کارشناسی مکانیک ام . برای ارشد فعلا” تصمیم دارم دینامیک پرواز یا فضایی انشالله بخونم…
    به نظرتون کجا ها رو بیشتر وقت بذارم ؟منظورم مرتبط هاست نه به صورت کلی(درسهای کارشناسی رو تا حد خوبی بلدم…آشنایی نه ها …تا حدی بلدم!)

    ۶)فضایی گفتین زیاد تو ایران رسوب علمی نداره….دانشگاه های با رسوب علمی جهان کجا ها هستند توی این فیلد و دینامیک پرواز؟

    ۷)آیا خروج از کشور حتما” لازمه …یا نه مثلا” مثل سازه که تقریبا” ایران توش قوییه مشکل از جایی غیر از آموزشه؟

    بازهم ممنون!

    دینامیک پرواز فراموش نشود! لطفا”!

    پاسخ
    • مسعود طالبیان نویسنده پست

      سلام
      پاسخ۱) اگر ارشد دینامیک پرواز بخوانید، دانشتان در علم کنترل و دینامیک پرواز، بیشتر شده ولی در عوض درسهای طراحی سیستمی ماهواره و ماهواره بر را نمیگذرانید.
      پاسخ۲) حقوق مهندسان هوافضا، معمولا ارتباطی با گرایش تحصیلیشان ندارد. به عبارت دیگر، کارشناس ارشد هوافضا در صنعت، میزان حقوق نسبتاً مشخصی دارد.
      پاسخ۳ و ۴) اگر در زمینه ماهواره متخصص شوید، در صاایران و برخی مراکز محدود دیگر میتوانید مشغول به کار شوید؛ و اگر در زمینه ماهواره بر متخصص شوید، در صنایع موشکی نیز جایگاه کاری دارید.
      پاسخ۵) اگر منظورتون برای کنکور ارشد هست، هیچ تفاوتی بین گرایشها نیست. اما اگه منظورتون دروس تخصصیه که بعدا به کارتون بیاد، میتونید از کتابهای معرفی شده در متن استفاده کنید.
      پاسخ۶) انشاءالله در پستهای بعدی، چند کورس درسی مناسب رو درباره گرایش فضایی از دانشگاههای معتبر جهان معرفی میکنیم. نقداً میتوانید به سایت دانشگاه MIT سر بزنید و از دوره های مرتبط آن استفاده کنید.
      پاسخ۷) به دلیل مسائل تحریم و … در حال حاضر هیچ ایرانی حق تحصیل در رشته هوافضا را در هیچ کشور خارجی ندارد، چه رسد به گرایش فضایی…
      موفق باشید.

      پاسخ
  2. کاپیتان

    واقعا” جالبه تو مقالتون هیچ اسمی از مهندسی هوافضای دانشگاه آزاد واحد علوم وتحقیقات نبرده اید
    در صورتی که اساتید این دانشگاه و مخصوصا” رشته ی مکانیک و هوافضا اکثرا” تحصیل کرده امریکا هستند و بسیاری از اساتید هم با دانشگاه شریف مشترک هستند و سطح علمی و رنکینگ این دانشگاه از بعضی دانشگاه های مذکور بسیار بالاتر هست و در مسابقات کشوری( ساخت گلایدر و…) معمولا” رتبه نخست در اختیار دانشجو های هوافضای علوم و تحقیقات هست.
    ولازم به ذکر نیست که این رشته در مقاطع کارشناسی-ارشد -دکتری و اگر اشتباه نکنم حتی فوق دکترا ارائه میشه.
    متاسفانه این مطلب شما جامع نیست لطفا” در اطلاعات خودتان تجدید نظر فرمایید و مطالب را از سایت های زرد(!) کپی نکنید.
    به جز دانشگاه علوم و تحقیقات ، مقطع ارشد در دانشگاه هایی نظیر دانشگاه اصفهان و…. هم وجود دارد هر چند قابل قیاس با دانشگاه علوم و تحقیقات، شریف یا امیر کبیر نباشد.

    پاسخ
    • مسعود طالبیان نویسنده پست

      لطفاً یک بار دیگه مقاله رو با دقت بیشتر مطالعه بفرمایید.
      در این نوشته، فقط دانشگاههایی که گرایش مهندسی فضایی رو ارائه میدهند، نام برده شده است.
      وگرنه نویسنده، مطلع هست که دانشگاههای متعدد دیگری در کشور، از جمله تربیت مدرس، علم و صنعت، صنعتی شیراز، آزاد علوم تحقیقات، آزاد رامسر و …. دارای رشته هوافضا در مقاطع مختلف هستند.
      موفق و دقیق باشید.

      پاسخ
    • دانشجو

      شرایط دانشگاه علوم تحقیقات اصلا جالب نیست.
      محور همه چیز پول گرفتن از دانشجوست.
      بی نهایت سخت نمره می دهند. (چون هرچقدر دانشجو یک درس را بیافتد به ترمهایش اضافه میشود و از دانشجو بیشتر پول میگیرند. شاید باور نکنید ولی تقریبا هیچ کس به موقع فارغ التحصیل نمی شود!!! )
      تحقیقات معنا ندارد.
      کارگاهی که برای ساخت گلایدر استفاده می شد را فروخته اند.
      غیر از دو نفر در بخش ایرودینامیک، (دکتر داوری و یکی از اساتید جوان ولی بسیار باسواد که الان کارگاه های ایرو را تدریس میکنند) و دکتر ساداتی که دروس ریاضیات و دینامیک را تدریس میکنند، بقیه ی اساتید به هیچ وجه خوب نیستند.
      از نظر بازدیدهای علمی کاملا صفر است.
      از نظر تجهیزات صفر است.
      از نظر برنامه ریزی کلاس ها صفر است.

      فقط یک نفر از دانشجویان توانسته با تلاش خودش وارد ام آی تی شود و این یکی از چند افتخار محدود دانشگاه در رشته ی هوافضا شده است!

      پاسخ
  3. احسان

    سلام دوستان
    دانشگاه آزاد اسلامي واحد الكترونيكي نيز اين رشته گرايش را نيز به تازگي ارائه ميده
    فقط جهت اطلاع عرض كردم
    يا حق

    پاسخ
  4. احمد

    سلام مهندسی فضایی در کل چند گرایش دارد در تمام دنیا؟ در این رشته چه سایت هایی وجود داره که بشه به ان مراجعه کرد واز مطالبش استفاده کرد؟ در ایران در این رشته دکتراش وجود داره که بشه ادامه داد؟ الان که در این رشته رسوب دانشی خوبی وجود ندارد دانشجوی این رشته برای با لا بردن مهارتش باید چه کند در ایران؟

    پاسخ
    • مسعود طالبیان نویسنده پست

      به طور کلی، تقسیم بندی گرایشها در دانشگاههای مختلف، یکسان نیست؛ اما شما میتونید با کلیدواژه “Space Systems Engineering” در سایت دانشگاههای مختلف سرچ کنید و گرایشها و سرفصل دروس رو ببینید (دانشگاههایی مثل MIT، Princeton، Alabama و …)
      این مقطع رو در دکتری هم میتونید در ایران ادامه بدید.
      اگر دانشجویی طالب یادگیری و افزایش مهارت خودش باشد، حتما راههای زیادی پیدا میکند. ولی قدم اول این است که به یک استاد و کلاس و جزوه، بسنده نکند… در همین پست، کتابها و نرم افزارهای خوبی برای افزایش دانش و مهارت شما ذکر شده که میتونید استفاده کنید.

      پاسخ
  5. Mihrab

    سلام
    با تشکر فراوان از اطلاعات خوبی که در اختیارمون میذارید
    شما الان گرایش های \یشرانش و ایرو و سازه و فضایی رو معرفی کردین
    ازتون تقاضا دارم یه معرفی هم برای گرایش مکانیک \رواز بذارید…
    خیلی ممنون

    پاسخ
  6. فراز

    خیلی عالی توضیح میدید، واقعا ممنونم.
    من الان ترم آخر مهندسی هوافضای دانشگاه آزاد علوم و تحقیقات هستم و کنکور که شرکت کردم، امیدوارم با توجه به درصد هام، بتونم گرایش فضایی خواجه نصیر که از ابتدا در ذهن داشتم، قبول بشم.
    فقط یک سوالی که داشتم، الان بین انتخاب دو دانشگاه خواجه نصیر و مالک اشتر مردد هستم.
    اگه بتونم در دوران تحصیل ارشد به عنوان دانشجوی فعال و به قول معروف درسخون ظاهر بشم، در کدوم دانشگاه شانس بیشتری برای اشتغال در صنعت، با توجه به وضع کنونی استخدامها در صنایع خواهم داشت؟
    یک دنیا ممنون

    پاسخ
  7. mojtaba

    با سلام و خسته نباشید . در مورد گرایش مکانیک و کنترل هم توضیح بفرمایید . مهندسین مکانیک که به مهندسی هوافضا علاقه دارند چجور باید خودشون رو برای کنکور ارشد آماده کنند ؟ و دروس تخصصی مهندسی هوافضا که در دوره کارشناسی رو نخوندن باید چکار کنن ؟ مهندسین مکانیک اگر ارشد برن هوافضا سطح علمیشون از خود هوافضایی ها کمتر نیست ؟

    پاسخ
  8. مهسا

    سلام.کسی که در زمینه مهندسی فضایی تحصیل کرده امکان اپلای داره بعد از تحصیلش؟یا این رشته برای ایرانی ها در همه کشورها ممنوعه؟

    پاسخ

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *