گزارش اختصاصی «جام‌جم» از بومی‌سازی تجهیزات پایش لایه یونوسفر کره‌زمین در یک شرکت دانش بنیان
لایه‌های جو، زیر ذره‌بین محققان ایرانی
مقایسه علوم‌پایه به مثابه علوم دیربازده و علوم فنی‌ومهندسی به‌عنوان رشتههای کاربردی و پردرآمد در همه کشورهای دنیا رایج است. همیشه وقتی صحبت از رشتههایی مثل گرایش‌های مختلف فیزیک به‌میان می‌آید خیلی از افراد جبهه میگیرند و معتقدند اگر قرار است هزینه و زمانی را برای یادگیری دانشی صرف کرد خب چه بهتر که آن را برای یادگیری علوم فنی‌ومهندسی گذاشت تا سریع‌تر نتیجه و کاربردش را هم دید.
این نگاهی است که متاسفانه پس از پشت‌سر گذاشتن سالی با عنوان دانش‌بنیان هنوز هم در کشور وجود دارد و بسیاری از مسئولان و کسانی که میتوانند با حمایتهای مالی و ارائه تسهیلات به متخصصان ایرانی، مسیر پیشرفت کشور را هموار کنند با همین دیدگاه سرمایهگذاری و پشتیبانی از این علوم را در پایینترین اولویتها قرار میدهند. یکی از این حوزههای مهم رصد و پایش بخشی از جو زمین با عنوان یونوسفر است که تهیه بانک اطلاعاتی از تغییرات آن می‌تواند در سال‌های آینده به کمک پیشبینی برخی بلایای طبیعی مثل سیل و زلزله و تشخیص دقیق‌تر آب‌وهوا بیاید. حوزهای که بسیاری از کشورهای پیشرفته جهان سال‌ها پیش سرمایهگذاری در آن را آغاز کرده‌اند زیرا باور دارند که علوم‌پایه و به‌خصوص تهیه بانکهای اطلاعاتی از بخشهای مختلف جو می‌تواند در زمانهای که تغییرات اقلیم به یکی از چالشهای بزرگ زندگی بشر تبدیل شده، موضوعی حیات و مهم باشد. یکی از شرکتهای دانش‌بنیان ایرانی تلاش کرده تجهیزات ثبت این دادهها را بومی‌سازی کند که در این مطلب به جزئیات فعالیتهای آن میپردازیم.
مولکولهای جو بالا وقتی در معرض تابش خورشید یونیزه می‌شوند ــ یعنی به یونهای مثبت و منفی تبدیل می‌شوند ــ که نوعی سپر دفاعی ایجاد میکند و جلوی ورود پرتوهای مضر خورشید به داخل جو زمین را می‌گیرد. اندازهگیری تغییرات چگالی یون‌ها و ارتفاع لایه یونوسفر برای‌مان مهم است چون تغییرات آن می‌تواند اطلاعات جالب و بسیار مهمی برای ما داشته باشد.
چرا بررسی یونوسفر جو برای‌مان مهم است؟
امیر شیخی‌ها مقدم، مدیرعامل شرکت دانش‌بنیان مستقر در پارک علم‌وفناوری دانشگاه تهران که در زمینه ساخت تجهیزات اپتیکی و صنعتی فعال است و چند سالی است با ساخت تجهیزات مورد نیاز برای ثبت اطلاعات یونوسفر فعالیتهای موثری انجام داده در پاسخ به این سؤال که اطلاعات لایه‌های مختلف جوزمین چرا برای ما اهمیت دارد، می‌گوید: «اگر ویدئوها و عکس‌های شفق قطبی را دیده باشید که به صورت نورهای رنگی در آسمان حرکت می‌کنند، در حقیقت دارید به یون‌هایی که در جو زمین هستند نگاه می‌کنید. از آنجا که میدان مغناطیسی در قطبین زمین قوی است ذرات بیشتری در جو باردار یا یونیزه می‌شوند و همین موضوع باعث ایجاد شفق قطبی می‌شود. این یون‌ها در نقاط دیگر جو هم وجود دارد اما ما آن را نمی‌بینیم و علتش هم میزان یون‌ها و جریان یافتن آنها در جو است که در قطبین باعث پیدایش شفق قطبی می‌شود و در بعضی نقاط هم قابل‌دیدن نیست.» او می‌افزاید: «یونوسفر از فاصله حدود 90 کیلومتری سطح زمین آغاز می‌شود و تا 750 کیلومتری ادامه دارد. تغییرات میزان یون‌ها در این لایه می‌تواند بر لایه زیرین آن که به جو پایینی معروف است اثرات کوتاه‌مدت و بلندمدت داشته باشد به همین دلیل است که این تغییرات برای ما اهمیت دارد و باید مورد بررسی قرار بگیرد.»
سرمایهگذاری فعلی برای بهره‌برداری در آینده
دو روش برای شناسایی تغییرات یونوسفر وجود دارد. یکی با کمک اطلاعات ماهوارهای و روش جیپیاس که ارتباط ماهواره امواجی را ارسال می و انعکاس آن را دریافت میکند و از الگوهای به‌دست‌آمده می‌شود وضعیت یونوسفر زمین را به دست آورد. به گفته شیخی‌ها مقدم، بیشتر کشورهای پیشرفته ماهواره اختصاصی برای این کار دارند اما ایران با همت این شرکت دانش‌بنیان فعلا از آنتن‌های زمینی برای این کار استفاده میکند. او می‌گوید: «در حقیقت برای مطالعه و کار تحقیقاتی به چند دوره اطلاعات نیاز داریم. مثلا بررسی یونوسفر حدود 20 سال بانک اطلاعاتی می‌خواهد. رادار ساخت شرکت ما درحال‌حاضر در هرساعت چهار بار آسمان را پایش و چگالی الکترون‌ها را ثبت میکند. این دادهها باید ثبت شود و به کمک متخصصان مورد تحلیل و بررسی قرار بگیرد و از آن بانک‌اطلاعاتی تهیه شود.» وی با اشاره به این‌که آمریکا هم با در پروژه هارپ در حال بررسی علمی همین موضوعات است می‌گوید: «این پروژه پژوهشی برای مطالعه تغییرات لایه یونوسفر کره‌زمین است که متاسفانه آن قدر اطلاعات غلط و تخیلی دربارهاش ارائه شده که بر مفهوم علمی آن سایه انداخته است.» این پروژه با عنوان کامل «High-frequency Active Auroral Research Program» که به معنای برنامه پژوهشی یونوسفر فعال با فرکانس بالاست از سال 1993 آغاز شده و تاسیسات آن در آلاسکا قرار دارد. شیخی‌ها مقدم، لزوم داشتن بانک اطلاعاتی از تغییرات لایه‌های مختلف جو به‌خصوص یونوسفر را ا ین‌طور توضیح می‌دهد: «اگر تاثیرات طبیعی خورشیدی را از یونوسفر خارج کنیم تاثیرات غیرخورشیدی مشخص خواهد شد و یافتن این اختلالات غیرطبیعی می‌تواند به ما کمک کند تا منابع آن را شناسایی کنیم. این امکانات قابلیت شناسایی حدودی زمینلرزه، توفانها و برخی دیگر از بلایای طبیعی را هم دارد. این به معنای پیشبینی قطعی نیست بلکه به معنای یافتن شواهدی است که می‌تواند احتمال وقوع آنها که امیدواریم با تهیه بانک اطلاعاتی بتوانیم در سال‌های آینده از آن به‌خوبی استفاده کنیم.»
بومی‌سازی تجهیزات رادار سونداژ یون دانشگاه تهران
شیخی‌ها مقدم از رصدخانه سونداژ یون که حدود 50سال پیش با تلاش دکتر حسابی و همکاران‌شان در دانشگاه تهران احداث شده یاد میکند و می‌گوید: «تجهیزات این رصدخانه 20 سال است از کار افتاده و متاسفانه هیچ داده‌ای از زمان کارش هم بایگانی نشده است.» این درحالی‌است که ثبت دادهها در این رصدخانه یونی میتوانست امروز به کمک محققان ایرانی بیاید. اکنون شیخی‌ها مقدم به کمک همکارانش در شرکت دانش‌بنیان توانسته ابزارها و تجهیزات این رصدخانه را مجددا بسازد تا رصدخانه دوباره کارش را آغاز کند. او دراین‌باره این‌طور توضیح می‌دهد: «ما تلاش کردیم با هماهنگی‌هایی که با دانشگاه تهران و بیت رهبری انجام دادیم این مرکز را دوباره راه بیندازیم. خیلی از دستگاهها از بین رفته و برخی هم مفقود شده بود بنابراین در حقیقت شرکت ما دستگاههای مورد نیاز این مرکز را مجددا ساخت.» وی همچنین در پاسخ به این سؤال که آیا تمام مراحل ساخت نرمافزارها و سختافزارهای مورد نیاز رصدخانه در ایران انجام شده یا برخی از کشورهای خارجی وارد شده می‌گوید: «موسسه ژئوفیزیک و سازمان جغرافیا در تلاش بودند که دستگاههای سونداژ یونی را خریداری کنند اما به‌دلیل تحریمهای گسترده حتی با قیمت چندین برابر موفق به خرید این ابزارها از روسیه و چین و دیگر کشورها نشدند. برای همین متخصصان ما تلاش کردند تا دانش فنی ساخت این تجهیزات را بومی‌سازی کنند. بومی‌سازی شامل طراحی سخت‌افزار و تولید نرمافزارهای مخصوص آن می‌شود. سونداژ یونی امروز در شرکت ما صفر تا صد به دست متخصصان داخلی ساخته شده است.»
مولکولهای جو بالا وقتی در معرض تابش خورشید یونیزه می‌شوند ــ یعنی به یونهای مثبت و منفی تبدیل می‌شوند ــ که نوعی سپر دفاعی ایجاد میکند و جلوی ورود پرتوهای مضر خورشید به داخل جو زمین را می‌گیرد. اندازهگیری تغییرات چگالی یون‌ها و ارتفاع لایه یونوسفر برای‌مان مهم است چون تغییرات آن می‌تواند اطلاعات جالب و بسیار مهمی برای ما داشته باشد.
چرا بررسی یونوسفر جو برای‌مان مهم است؟
امیر شیخی‌ها مقدم، مدیرعامل شرکت دانش‌بنیان مستقر در پارک علم‌وفناوری دانشگاه تهران که در زمینه ساخت تجهیزات اپتیکی و صنعتی فعال است و چند سالی است با ساخت تجهیزات مورد نیاز برای ثبت اطلاعات یونوسفر فعالیتهای موثری انجام داده در پاسخ به این سؤال که اطلاعات لایه‌های مختلف جوزمین چرا برای ما اهمیت دارد، می‌گوید: «اگر ویدئوها و عکس‌های شفق قطبی را دیده باشید که به صورت نورهای رنگی در آسمان حرکت می‌کنند، در حقیقت دارید به یون‌هایی که در جو زمین هستند نگاه می‌کنید. از آنجا که میدان مغناطیسی در قطبین زمین قوی است ذرات بیشتری در جو باردار یا یونیزه می‌شوند و همین موضوع باعث ایجاد شفق قطبی می‌شود. این یون‌ها در نقاط دیگر جو هم وجود دارد اما ما آن را نمی‌بینیم و علتش هم میزان یون‌ها و جریان یافتن آنها در جو است که در قطبین باعث پیدایش شفق قطبی می‌شود و در بعضی نقاط هم قابل‌دیدن نیست.» او می‌افزاید: «یونوسفر از فاصله حدود 90 کیلومتری سطح زمین آغاز می‌شود و تا 750 کیلومتری ادامه دارد. تغییرات میزان یون‌ها در این لایه می‌تواند بر لایه زیرین آن که به جو پایینی معروف است اثرات کوتاه‌مدت و بلندمدت داشته باشد به همین دلیل است که این تغییرات برای ما اهمیت دارد و باید مورد بررسی قرار بگیرد.»
سرمایهگذاری فعلی برای بهره‌برداری در آینده
دو روش برای شناسایی تغییرات یونوسفر وجود دارد. یکی با کمک اطلاعات ماهوارهای و روش جیپیاس که ارتباط ماهواره امواجی را ارسال می و انعکاس آن را دریافت میکند و از الگوهای به‌دست‌آمده می‌شود وضعیت یونوسفر زمین را به دست آورد. به گفته شیخی‌ها مقدم، بیشتر کشورهای پیشرفته ماهواره اختصاصی برای این کار دارند اما ایران با همت این شرکت دانش‌بنیان فعلا از آنتن‌های زمینی برای این کار استفاده میکند. او می‌گوید: «در حقیقت برای مطالعه و کار تحقیقاتی به چند دوره اطلاعات نیاز داریم. مثلا بررسی یونوسفر حدود 20 سال بانک اطلاعاتی می‌خواهد. رادار ساخت شرکت ما درحال‌حاضر در هرساعت چهار بار آسمان را پایش و چگالی الکترون‌ها را ثبت میکند. این دادهها باید ثبت شود و به کمک متخصصان مورد تحلیل و بررسی قرار بگیرد و از آن بانک‌اطلاعاتی تهیه شود.» وی با اشاره به این‌که آمریکا هم با در پروژه هارپ در حال بررسی علمی همین موضوعات است می‌گوید: «این پروژه پژوهشی برای مطالعه تغییرات لایه یونوسفر کره‌زمین است که متاسفانه آن قدر اطلاعات غلط و تخیلی دربارهاش ارائه شده که بر مفهوم علمی آن سایه انداخته است.» این پروژه با عنوان کامل «High-frequency Active Auroral Research Program» که به معنای برنامه پژوهشی یونوسفر فعال با فرکانس بالاست از سال 1993 آغاز شده و تاسیسات آن در آلاسکا قرار دارد. شیخی‌ها مقدم، لزوم داشتن بانک اطلاعاتی از تغییرات لایه‌های مختلف جو به‌خصوص یونوسفر را ا ین‌طور توضیح می‌دهد: «اگر تاثیرات طبیعی خورشیدی را از یونوسفر خارج کنیم تاثیرات غیرخورشیدی مشخص خواهد شد و یافتن این اختلالات غیرطبیعی می‌تواند به ما کمک کند تا منابع آن را شناسایی کنیم. این امکانات قابلیت شناسایی حدودی زمینلرزه، توفانها و برخی دیگر از بلایای طبیعی را هم دارد. این به معنای پیشبینی قطعی نیست بلکه به معنای یافتن شواهدی است که می‌تواند احتمال وقوع آنها که امیدواریم با تهیه بانک اطلاعاتی بتوانیم در سال‌های آینده از آن به‌خوبی استفاده کنیم.»
بومی‌سازی تجهیزات رادار سونداژ یون دانشگاه تهران
شیخی‌ها مقدم از رصدخانه سونداژ یون که حدود 50سال پیش با تلاش دکتر حسابی و همکاران‌شان در دانشگاه تهران احداث شده یاد میکند و می‌گوید: «تجهیزات این رصدخانه 20 سال است از کار افتاده و متاسفانه هیچ داده‌ای از زمان کارش هم بایگانی نشده است.» این درحالی‌است که ثبت دادهها در این رصدخانه یونی میتوانست امروز به کمک محققان ایرانی بیاید. اکنون شیخی‌ها مقدم به کمک همکارانش در شرکت دانش‌بنیان توانسته ابزارها و تجهیزات این رصدخانه را مجددا بسازد تا رصدخانه دوباره کارش را آغاز کند. او دراین‌باره این‌طور توضیح می‌دهد: «ما تلاش کردیم با هماهنگی‌هایی که با دانشگاه تهران و بیت رهبری انجام دادیم این مرکز را دوباره راه بیندازیم. خیلی از دستگاهها از بین رفته و برخی هم مفقود شده بود بنابراین در حقیقت شرکت ما دستگاههای مورد نیاز این مرکز را مجددا ساخت.» وی همچنین در پاسخ به این سؤال که آیا تمام مراحل ساخت نرمافزارها و سختافزارهای مورد نیاز رصدخانه در ایران انجام شده یا برخی از کشورهای خارجی وارد شده می‌گوید: «موسسه ژئوفیزیک و سازمان جغرافیا در تلاش بودند که دستگاههای سونداژ یونی را خریداری کنند اما به‌دلیل تحریمهای گسترده حتی با قیمت چندین برابر موفق به خرید این ابزارها از روسیه و چین و دیگر کشورها نشدند. برای همین متخصصان ما تلاش کردند تا دانش فنی ساخت این تجهیزات را بومی‌سازی کنند. بومی‌سازی شامل طراحی سخت‌افزار و تولید نرمافزارهای مخصوص آن می‌شود. سونداژ یونی امروز در شرکت ما صفر تا صد به دست متخصصان داخلی ساخته شده است.»
مریم ملی - گروه دانش و سلامت
