Инженеры Самарского университета разрабатывают научную аппаратуру для российско-китайских исследований

Самарский университет разрабатывает научную аппаратуру для работы на околоземной орбите в рамках сотрудничества с Пекинским институтом инженерии космического пространства. Базой для этого стал накопленный вузом опыт создания и испытания научных приборов в условиях открытого космоса на собственной действующей группировке малых космических аппаратов (МКА) серии "АИСТ", а также на научно-исследовательских спутниках серии "Фотон" и "Бион". 

Вузы объединили свои компетенции для того, чтобы оснастить космические аппараты современной научной аппаратурой для космической миссии, запланированной на 2021 год. 

В Пекинском институте инженерии космического пространства собираются и тестируются 80% космических аппаратов и все пилотируемые корабли Китая. Самарский же университет является одним из основных научно-образовательных центров российской космонавтики.

"В соответствии с контрактом с Пекинским институтом мы разрабатываем и изготавливаем макеты научной аппаратуры для мониторинга параметров высокоскоростных пылевых частиц — микрометеороидов и частиц "космического мусора" в околоземном космическом пространстве. Планируется, что после испытаний и соответствующих доработок будут созданы окончательные варианты научных приборов для проведения совместных научных исследований на Китайской космической станции в 2021 году в рамках российско-китайского проекта", — рассказал руководитель института космического приборостроения Самарского университета Константин Воронов.

Самарский университет, единственный в России имеющий действующую группировку МКА серии "АИСТ" на протяжении нескольких лет проводит программу научных экспериментов на базе, установленной на борту МКА аппаратуры. И существенную ее часть занимают исследования частиц "космического мусора" и частиц естественного происхождения.

"Подобные исследования — это тренд, в последнее время появилось довольно большое количество выступлений, публикаций и предложений, посвященных проведению экспериментов в данном направлении. При этом интерес к результатам измерения параметров частиц как естественного, так и искусственного происхождения постоянен, — отметил Константин Воронов. — Причины такого интереса — задачи как прикладного характера, среди которых оценка воздействия факторов космического пространства на элементы космического аппарата. Так и задачи чисто научного плана — исследование метеорного вещества. Данные исследования помогают понять как вело себя это вещество вне Земли, как зарождалась жизнь во вселенной. По данной теме есть множество теоретических исследований и гипотез, а вот практических результатов по итогам проведенных в космосе экспериментов недостаточно".

Среди научной аппаратуры Самарского университета, установленной на МКА серии "АИСТ" — комплекс "Метеор-М". Он предназначен для изучения потоков микрометеороидов и частиц "космического мусора". Причем комплекс не только регистрирует факт соударения с микрометеороидом (размером от 0,5 до 100 мкм), но и определяет энергию и скорость частицы. Используя данные орбитального движения МКА, появляется возможность для "картографирования" микрометеороидных потоков, для определения нежелательных орбит, где много техногенного "космического мусора". Полностью переработанный прибор нового поколения — "Метеор-М1" — предполагается использовать в совместных с Пекинским институтом исследованиях.

Еще один научный прибор, создаваемый специально для российско-китайского проекта — датчик частиц "ДЧ-Оптика". Он исследует влияние различных факторов космического пространства на материалы, оптические элементы и микросхемы. В ходе экспериментов на его предшественнике — "ДЧ-01″ на МКА серии "АИСТ" — ученые зафиксировали осаждение на поверхность оптических элементов газовой составляющей — в виде тонкой пленки. В связи с этим у исследуемых оптических элементов изменились характеристики с точки зрения прохождения излучения, но при этом сами элементы не разрушились. Полученные результаты были учтены инженерами вуза при создании прибора следующего поколения "ДЧ-Оптика" — для совместных с китайскими партнерами исследований.

"Мы существенно увеличили чувствительность, разрешение и измерительные возможности и "ДЧ-Оптика", и комплекса "Метеор-М1″. Чем больше у нас опыта по итогам экспериментов в космосе, тем более конкурентоспособный продукт мирового уровня мы можем создавать, получать данные, представляющие интерес для мирового научного сообщества. Крайне важно, что это научное направление поддерживают и руководство Самарского университета, и руководство АО "РКЦ "Прогресс", — добавил руководитель института космического приборостроения.

Третий прибор для изучения факторов космического пространства, который самарские инженеры разрабатывают вместе с китайскими коллегами — это масс-спектрометр "Спектр". Это новый аппарат, испытанный пока только в лабораторных условиях — на стенде моделирования факторов космической среды Самарского университета. "Спектр" предназначен для исследования химического элементного состава пылевых частиц, будь то частицы "космического мусора" — алюминия, частички топлива, разрушенных КА, краски, или микрометеороиды — частицы естественного происхождения. 

В качестве метода исследования ученые используют здесь ударную масс-спектрометрию — в процессе удара частицы о мишень происходит ионизация вещества, прибор раскладывает ионы на спектры и оценивает его элементный состав.

"Спектр" — самый интересный из представленных приборов. Состав космических микрочастиц, диапазон их параметров — огромен. И мы рассчитываем, что наш масс-спектрометр позволит определить из чего они состоят. Сейчас мы испытываем два созданных нами образца на электродинамическом ускорителе, где бомбардируем их высокоскоростными микрочастицами", — пояснил ученый.

Подобные совместные исследования, по словам Константина Воронова, интересы и России, и Китаю: "Мы учимся, совершенствуем свои возможности в создании научной аппаратуры, создаем приборы нового поколения для новых МКА серии "АИСТ", "Фотон" и "Бион", рассчитываем, в будущем, на проведение длительных исследований на борту МКС и Китайской космической станции. А наши иностранные коллеги учатся вместе с нами, получают возможность совместного проведения экспериментов. В совокупности наше партнерство позволяет получить новые знания, продвинуть мировую науку вперед", — заключил ученый. 

Для справки

Самарским университетом совместно со стратегическим партнером АО "РКЦ "Прогресс" создана группировка малых космических аппаратов (МКА) научно-образовательного назначения серии "АИСТ", успешно функционирующая на орбите.

Данная группировка является частью распределенной научно-образовательной лаборатории с наземным и космическим сегментами. Помимо МКА дистанционного зондирования Земли "АИСТ-2Д", в ее состав также входят два МКА "АИСТ" первого поколения. На них в качестве целевой аппаратуры установлены приборные комплексы разработки института космического приборостроения Самарского университета.