پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله فصلنامه علوم و مهندسی زلزله 2476-6097 13 2 2026 06 22 Investigation of Space-Based Payloads for studying Earthquake Precursors and Payload Suggestion for a Domestic Satellite بررسی و تحلیل محموله‌های فضاپایه به‌منظور انجام مطالعات پیش‌نشانگری زمین‌لرزه و پیشنهاد محموله‌ی مناسب برای یک ماهواره‌ی بومی 16 1 731470 10.48303/bese.2025.2055147.1222 FA عصمت کیشانی فراهانی استادیار، پژوهشکده برق و فناوری اطلاعات، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران 0000-0003-3619-9624 آذر انوری مربی، پژوهشکده مکانیک، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران علیرضا محمودیان استادیار، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران Journal Article 2025 03 05 Satellite observations indicate a correlation between anomalies observed in the ionosphere and stratosphere and the occurrence of earthquakes. These anomalies include changes in electric and magnetic field components, variations in electron density, ions, ionic compositions, and their temperatures in the ionosphere, as well as changes in stratospheric temperature. This article investigates these space-based precursors and the payloads used to measure these anomalies. For each payload, its components, operation method, mass, power budget, and installation considerations are described. Additionally, analysis results of several earthquakes in Iran and recent global earthquakes using data from these payloads have been examined. The study of these payloads shows that the electric field detector instrument in the ULF range is one of the best for earthquake precursor detection. A double standard deviation index was considered for identifying anomalies in several earthquakes in Iran, and ULF signal amplification was observed during satellite passage over the earthquake epicenters for earthquakes larger than 5.8. Several earthquakes in Iran were also analyzed using data from the TIMED satellite's 10-channel radiometer payload, with a 1.5 standard deviation index considered for identifying anomalies. Examination of average and maximum temperatures over a one-month period showed that anomalies were observable one week before the earthquake occurrence, and for strong earthquakes above magnitude 7, a clear anomaly effect in this parameter was observed 14 to 16 days before the earthquake. Finally, after various assessments, the electric field detector payload in the ULF range, the search coil magnetometer, the tri-band beacon, and the 10-channel radiometer payload measuring stratospheric temperature were introduced as suitable payloads for earthquake precursor detection in Iran. A native platform was considered, and its subsystems were introduced. Given the mass budget, power, and stabilization and attitude control system of this native satellite, the tri-band beacon was proposed as the final payload for this platform, and its specifications were stated. It is worth noting that the electric field detector payload requires four booms longer than four meters, making it impossible to use on a platform using a gravity gradient boom for stabilization. The search coil magnetometer also requires one boom. In the native platform, due to the gravity gradient boom, using the search coil magnetometer was not possible unless used as a boom tip mass, which is feasible in composite booms but not applicable to this platform. The 10-channel radiometer also required high power and mass, which was not possible given the native platform requirements. Therefore, the tri-band beacon was ultimately specified as the satellite's final payload. This payload transmits three in-phase signals in VHF, UHF, and L-band. These signals undergo Faraday rotation and group delay while passing through the ionosphere. On Earth, these signals are received by a chain of receivers, their phase differences are processed, and based on that, a vertical profile or two-dimensional image of ionospheric electron density can be extracted. The use of the satellite’s store and forward capacity for transferring data from new ground-based seismological stations was also proposed. مشاهدات ماهواره‌‌ای حاکی از وجود ارتباط میان بی‌هنجاری‌های مشاهده شده در یونوسفر و استراتوسفر با رخداد زمین‌لرزه است. این بی‌هنجاری‌ها شامل تغییر در مؤلفه‌های میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی، تغییر در چگالی الکترون‌ها، یون‌ها، ترکیبات یونی و دمای آنها در یونوسفر و نیز تغییرات دما در استراتوسفر است. در این مقاله به مطالعه و بررسی این پیش‌نشانگرهای فضاپایه و نیز محموله‌هایی که برای اندازه‌گیری این بی‌هنجاری‌ها به کار می‌روند پرداخته شد. نتایج تحلیل چند زمین‌لرزه‌ی اخیر ایران و جهان با داده‌های این محموله‌ها بررسی گردید. اهمیت محموله‌های مختلف در پیش‌نشانگری زمین‌لرزه با در نظر گرفتن محیط فضایی کشور بررسی شد و مؤثرترین محموله‌ها برای پیش‌نشانگری زمین‌لرزه در ایران پیشنهاد شدند. در گام بعد یک ماهواره‌ی بومی موجود در نظر گرفته شد و با توجه به بودجه‌ی جرم، توان و سیستم پایدارساز آن، محموله‌ی بیکن سه فرکانسه به‌عنوان محموله‌‌‌ی نهایی آن پیشنهاد شد. این محموله، سه سیگنال هم‌فاز با فرکانس‌های مختلف را به سمت زمین ارسال می‌کند. پس از دریافت این سیگنال‌ها توسط یک زنجیره از گیرنده‌های زمینی و با پردازش اختلاف فاز آنها، پروفایل عمودی یا تصویر دو بعدی چگالی الکترون یونوسفر قابل استخراج خواهد بود. استفاده از ظرفیت بخش ذخیره و ارسال ماهواره برای انتقال داده‌ی ایستگاه‌های لرزه‌نگاری زمینی جدید نیز پیشنهاد گردید.

https://www.bese.ir/article_731470_cf4e99ae200260e72687583a0bdcf8b9.pdf