федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»
Обучение через исследование: как в Самарском университете изучают космос

Обучение через исследование: как в Самарском университете изучают космос

Самарский университет

Студенты и аспиранты вуза участвуют в научных экспериментах, а также разрабатывают, конструируют и запускают на орбиту космические аппараты

РКЦ "Прогресс" Образование Наука Исследования студенту сотруднику аспиранту наноспутник Аист-2Д Белоконов Игорь Курганская Любовь Межвузовская кафедра космических исследований институт проблем моделирования и управления Спутники дистанционное зондирование Земли разработки Партнеры НИИ космического машиностроения Калаев Михаил
27.11.2020 2020-11-27
Учеба в вузе — это уже давно не только посещение лекций и сдача сессий. Во многих профессиональных сферах тренды и методы работы опережают теоретическую базу, которую студенты получают в университете. Именно поэтому в ведущих университетах стараются делать акцент на практической работе. Один из реальных примеров такого подхода — Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва, или просто Самарский университет. Студенты и аспиранты этого вуза активно участвуют в разработках для космической отрасли, научных экспериментах и даже запускают на орбиту собственные спутники.
Дистанционное зондирование
Разрабатывать собственные космические аппараты специалисты Самарского университета начали еще в 1980-е годы, когда вуз назывался Куйбышевским авиационным институтом (КуАИ). Первые спутники "Пион" вышли на орбиту в 1989 году и изучали верхние слои атмосферы. С 1989 по 1992 год было запущено шесть спутников из этой серии.
ПИОН
 
В апреле 2016 года с космодрома "Восточный" вместе с научным спутником "Ломоносов" на орбиту был выведен малый космический аппарат (МКА) "Аист-2Д". Его разработкой занимались ученые Самарского университета совместно со специалистами ракетно-космического центра "Прогресс".
"Аист-2Д" создан для научных экспериментов и дистанционного зондирования Земли. Размещенная на его борту научная аппаратура позволяет ему также изучать влияние факторов космической среды на качество научных и технологических экспериментов, исследовать микрометеороиды, частицы "космического мусора" и многое другое.
За четыре года работы "Аиста-2Д" специалисты РКЦ "Прогресс" сняли более 8600 маршрутов. Картография — ключевая сфера, где могут быть полезны эти данные. К примеру, материалы космической съемки передают в научно-исследовательский и производственный центр "Природа" для обновления топографических карт России.
Кроме того, данные дистанционного зондирования использует Министерство лесного хозяйства, охраны окружающей среды и природопользования Самарской области. С их помощью выявляют места несанкционированных свалок твердых бытовых отходов и незаконной добычи полезных ископаемых. Для этих же целей данные с "Аиста-2Д" использовало Министерство информационных технологий и связи Кировской области. Более того, полученная информация помогла в выявлении участков повреждений леса, а также в мониторинге и борьбе с сорными и дикорастущими растениями на земельных участках, которые предназначены для сельскохозяйственных культур.
Космические аппараты нанокласса
Ученые Самарского университета и Объединенного института проблем информатики Национальной академии наук Беларуси (ОИПИ НАН Беларуси) занялись совместной разработкой способов изучения ионосферы Земли при помощи наноспутников. Ионосфера — это слой атмосферы, который из-за облучения космическими лучами насыщен заряженными частицами. Концентрация этих частиц влияет на распространение радиоволн и, как следствие, на работоспособность разнообразных технических систем, в том числе космической связи и навигации.
Разработка методов и средств обработки и преобразования информации, поступающей от систем ГЛОНАСС и GPS, необходима для того, чтобы построить динамические модели состояния ионосферы. В будущем это поможет повысить надежность и точность функционирования не только космических аппаратов, но и наземных транспортных средств. Плюс ко всему понимание того, каким образом происходят те или иные физические процессы в ионосфере, откроет новые возможности для перспективных технологий в сфере передачи информации.

"Предполагается исследование волновых процессов и выявление локальных флуктуаций плотности электронной концентрации, что позволит расширить знания о механизмах процессов, происходящих в ионосфере, — подчеркивает заведующий межвузовской кафедрой космических исследований, доктор технических наук, профессор Игорь Белоконов, ставший научным руководителем проекта со стороны Самарского университета. — Это первый совместный проект представителей научных сообществ России и Беларуси, который будет реализован в Самарском университете. Работы по этому гранту будут востребованы при реализации проекта консорциума российских вузов по созданию группировки наноспутников для изучения ионосферы, организатором которого является Самарский университет".

 
Молодые ученые
 
Совместный научный проект с ОИПИ НАН Беларуси — не единственный для специалистов Самарского университета в области наноспутников. Так, в рамках проекта ученых Самарского университета и Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН) была создана научно-исследовательская лаборатория "Перспективные фундаментальные и прикладные космические исследования на базе наноспутников".
Предполагается, что в лаборатории будут разработаны научно-технические основы создания малоразмерной научной аппаратуры для космических экспериментов в области контроля состояния околоземного пространства, а также мониторинга солнечной активности на базе наноспутников.
Исследования будут проводить и в области фундаментальных наук, и в инженерной сфере. Запланированные работы направлены на создание методов и средств изучения околоземного пространства и солнечно-земных связей с помощью космических аппаратов нанокласса. "Кроме исследований Солнца в рамках гранта мы будем заниматься изучением геофизических полей, а это и магнитное поле Земли, и ионосфера. Планируется создание опытных образцов двух научных наноспутников: первый — в конце 2021 года, второй — в 2023 году", — рассказал Игорь Белоконов, назначенный на должность заведующего лабораторией.
По задумке в лаборатории будут работать более 30 ученых, в том числе из ФИАН, Самарского отделения НИИ Радио, Ульяновского госуниверситета, Института прикладной физики РАН. Также в работу будут вовлекаться студенты кафедры космических исследований, обучающиеся по программам бакалавриата и магистратуры.
Приборы для хвостатых и крылатых "космонавтов"
Ученые Самарского университета принимают участие в разработке научной аппаратуры в рамках проекта запуска российского биологического спутника "Бион-М2". Эту орбитальную лабораторию, предназначенную для проведения исследований в области биомедицины, гравитационной биологии и биотехнологий, создают в Самарском ракетно-космическом центре "Прогресс". Как ожидается, на орбиту для проведения экспериментов отправятся мыши, мухи-дрозофилы и наборы семян с различными культурами клеток и тканей растений. Однако испытаниям подвергнутся не только биологические объекты, но и технические — различные полупроводниковые детали и приборы.

"Специалисты Научно-исследовательского института проблем моделирования и управления Самарского университета разрабатывают научную аппаратуру "Карбон-2", "МРТ-2" и "Сигма-2". С помощью этого оборудования на орбитальной лаборатории планируется провести десять технологических и медико-биологических экспериментов", — рассказала ведущий научный сотрудник НИИ проблем моделирования и управления, кандидат физико-математических наук Любовь Курганская.

По ее словам, аппаратура "Карбон-2" позволит исследовать влияние факторов открытого космического пространства на параметры и характеристики различных полупроводниковых приборных структур. "Карбон-2" будет измерять и регистрировать электрофизические и оптические параметры, а также вольтамперные, вольт-фарадные и другие характеристики образцов, которые будут находиться во время полета в открытом космосе. Оборудование "МРТ-2" предназначено для контроля температуры в локальных зонах контейнеров с научной аппаратурой, а с помощью "Сигмы-2" на борту спутника пройдут микробиологические исследования, медико-биологические эксперименты с культурами клеток in vitro и исследования влияния факторов космического полета на семена и клеточную ткань лекарственных, редких и хозяйственно-полезных растений. В подготовке этих экспериментов также участвуют ученые и специалисты Самарского государственного медицинского университета, Института медико-биологических проблем РАН, Самарского медицинского центра "Династия", Самарского НИИ сельского хозяйства РАН имени Н. М. Тулайкова.
 
Макет Бион-М
 
Оборудование для спутника "Бион-М2" разрабатывается и в Институте космического приборостроения Самарского университета. Так, три многокомпонентных датчика созданного здесь приборного комплекса "Монитор" будут измерять ускорение, температуру, давление и уровень магнитного поля внутри спускаемого аппарата, а навигационные приемники — определять пространственное положение "Биона". Комплекс "КСКМ-2" позволит проверять алгоритмы компенсации микроускорений и более точно оценивать динамику движения космического аппарата в ходе орбитального полета.

"Ученые очень заинтересованы в информации по уровню микроускорений и динамике движения в процессе полета, а также на этапе спуска и приземления спускаемого аппарата. Очень важно знать, как ведут себя биологические объекты в экстремальных условиях, какое воздействие они испытывают при старте и посадке", — подчеркнул старший научный сотрудник Института космического машиностроения Михаил Калаев.

Самарский университет также участвует в качестве соисполнителя в проекте создания, пожалуй, одного из самых важных приборных комплексов на борту будущей орбитальной лаборатории — системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖ). "Разрабатываемый нами блок управления и коммутации является как бы мозгом СОЖ — он будет постоянно контролировать и управлять подачей кислорода и удалением углекислого газа и аммиака, будет обеспечивать вентиляцию газовой смеси, контролировать температуру и давление в газовых баллонах, находящихся на поверхности космического аппарата. Блок также будет фиксировать все изменения, ведя своего рода бортовой журнал, в котором будут данные о том, как живут и чем дышат маленькие живые "космонавты", летящие на "Бионе", — отметил старший научный сотрудник Института космического приборостроения Самарского университета Дмитрий Родин.
Источник: tass.ru