федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»
Движемся на орбиту

Движемся на орбиту

Самарский университет

Одобрены проекты первых трех наноспутников орбитальной группировки консорциума российских вузов

НИЛ-102 (НИЛ Космические исследования) Шахматов Евгений Белоконов Игорь Межвузовская кафедра космических исследований наноспутник Исследования Наука бортжурнал студенту сотруднику Полет (газета) Гранты Российский фонд фундаментальных исследований
24.12.2020 2021-06-24
Участники консорциума российских вузов и научных организаций (1), учрежденного по инициативе Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева, одобрили проекты первых трёх наноспутников (2) будущей орбитальной группировки, создаваемой силами участников консорциума и предназначенной для изучения ионосферы (3). Проекты наноспутников были представлены на заседании, прошедшем в формате онлайн 20 ноября в 22-ую годовщину начала орбитального построения МКС - запуска ФГБ "Заря".

В качестве экспертов выступили известные учёные и специалисты, представители Министерства образования и науки РФ, Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИмаш), Института прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН (ИПМ РАН), Института космических исследований РАН. Их вниманию были представлены проекты спутников, разработанных в Самарском университете, Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого и Лаборатории проектирования малых космических аппаратов "Астрономикон" (Санкт-Петербург). По итогам обсуждения все три проекта были одобрены участниками заседания.

"Для нас это очень важное событие. После публичной презентации проектов, мы переходим непосредственно к изготовлению наноспутников. На реализацию этой стадии мы отводим год. Рассчитываем, что к концу 2021 года спутники будут полностью готовы, чтобы их можно было в 2022 году запустить в космос", - подчеркнул организатор заседания консорциума, заведующий межвузовской кафедрой космических исследований Самарского университета профессор Игорь Белоконов.

Согласно представленному проекту, разработанный в Самарском университете научно-образовательный наноспутник SamSat-ION в ходе работы на орбите будет помогать учёным в проведении томографии верхней ионосферы, исследовании волновых процессов и изучении плазмы. На борту созданной экспериментальной гравитационно-аэродинамической наноспутниковой платформы разместятся навигационный приемник, выносной магнитометр на штанге оригинальной конструкции и датчик параметров плазмы совместной разработки Самарского университета и Института прикладной физики РАН, позволяющий измерять характеристики плазмы на орбите.

Наземные испытания SamSat-ION пройдут на базе Центра испытаний и отработки наноспутников Самарского университета. При этом для наземной экспериментальной отработки будет создан отдельный опытный образец наноспутника, которому вместо воды, огня и медных труб предстоит, в частности, пройти термовакуумную камеру, робота-манипулятора, вибродинамический и магнитный стенды, а также имитатор Солнца.

На этапе лётно-конструкторских испытаний SamSat-ION пройдут верификацию результаты исследований, выполненных в рамках проекта "Разработка методов и средств проведения перспективных фундаментальных космических исследований на базе наноспутников для занятия и удержания лидерских позиций в освоении и использовании космического пространства", поддержанного Минобрнауки через финансирование созданной в Самарском университете научно-исследовательской лаборатории (НИЛ-102) "Перспективные фундаментальные и прикладные космические исследования на базе наноспутников", а также исследований, выполняемых в рамках совместного гранта РФФИ и Белорусского фонда фундаментальных исследований "Теоретические основы исследования волновых процессов и явлений в ионосфере с использованием сигналов спутниковых радионавигационных систем" - первого совместного научного проекта России и Беларуси, реализуемого в Самарском университете. Самарский наноспутник предполагается запустить на солнечную синхронную орбиту высотой около 550 км. По расчётам учёных, срок существования спутника на такой орбите может составить порядка 19 лет, что не превышает предельной продолжительности в 25 лет, рекомендованной Комитетом по мирному использованию космического пространства ООН для объектов, не имеющих специальных систем увода с орбиты.

Проекты спутников из Санкт-Петербурга выполнены на единой многоцелевой платформе "Синергия", в основу которой положен блочно-модульный принцип. "Лаборатория "Астрономикон" и Санкт-Петербургский политехнический университет очень тесно между собой взаимодействуют и при создании двух их наноспутников будет использоваться единая спутниковая платформа. Отличаться спутники будут дополнительным оборудованием, полезной нагрузкой для решения разных прикладных задач", - отметил Игорь Белоконов.

По его словам, на спутнике политехнического университета, получившего название "Политехник-ИОН", будет установлен приёмник АИС для мониторинга судоходства (4), а на астрономиконовском спутнике "ХекСтек" разместят оборудование для проверки радиационной стойкости различной элементной базы. С помощью экспериментов на приёмнике АИС учёные надеются решить задачу так называемой "коллизии пакетов", когда из-за различных явлений в ионосфере идентификационные сигналы от небольших кораблей в местах плотного судоходного трафика перекрываются сигналами более крупных судов и из-за этого небольшие корабли не отображаются на виртуальных картах мониторинга судоходства. Также планируется проанализировать возникновение подобных ионосферных проблем у самолётов при использовании автоматической технологии идентификации воздушных судов АЗН-В (5). Как и самарский SamSat-ION, спутники "Политехник-ИОН" и "ХекСтек" будут изучать плазму по траектории своего полёта и проводить томографию верхней ионосферы. Полученные данные, как считают учёные, пригодятся в метеорологии и в ходе решения задач по дальнейшему освоению Арктики и Антарктики.

Как напомнил Игорь Белоконов, в рамках Федеральной космической программы по заказу Роскосмоса реализуется проект "Ионозонд", предполагающий развёртывание группировки научных космических аппаратов для мониторинга гелиогеофизической обстановки. На первом этапе развёртывания в 2021 году предполагается вывести два научных спутника "Ионосфера", на втором этапе в 2023 году - ещё два спутника "Ионосфера" и научный спутник "Зонд". В случае успешного вывода в космос в 2022 году наноспутников консорциума они станут весьма полезным научным дополнением к группировке проекта "Ионозонд".

Подводя итоги презентации проектов спутников, научный руководитель Самарского университета член-корреспондент РАН Евгений Шахматов поблагодарил участников заседания за высказанные замечания и пожелания. "Прекрасно, что работу консорциума поддерживают такие организации, как Роскосмос, Институт космических исследований РАН и другие. Было бы хорошо разработать совместные в этой сфере планы Роскосмоса, Минобрнауки, Российской академии наук, к реализации которых могли бы подключаться вузы - чтобы каждый студент, принимающий участие в проектах консорциума, понимал, что это не внутреннее дело университета или кафедры, а задача государственного масштаба", - сказал Евгений Шахматов.

"Минобрнауки России всецело поддерживает инициативу консорциума по созданию группировки наноспутников и будет всемерно сотрудничать в этом направлении со всеми заинтересованными организациями. Можно только положительно оценить гигантский объём работы, проведённой в рамках этой инициативы. Думаю, что в ближайшее время будет сформирована специальная рабочая группа по части стимулирования активности вузов по разработке малых космических аппаратов", - отметил начальник отдела координации и сопровождения деятельности государственных научных центров департамента инноваций и перспективных исследований Минобрнауки РФ Дмитрий Поспехов.

"В следующем году, если позволит ситуация, мы хотели бы провести четвёртый российский симпозиум по наноспутникам RusNanoSat и в его рамках проанализировать текущее состояние работ по нашим проектам. Возможно, к тому времени свои проекты по наноспутникам появятся у кого-то ещё из участников нашего консорциума", - выразил надежду Игорь Белоконов.

Очередная рабочая встреча участников консорциума планируется в декабре 2020 - январе 2021 года.


Для справки:
  1. Соглашение о консорциуме российских вузов и научных организаций по созданию группировки наноспутников для исследования ионосферы Земли было заключено в 2018 году. Инициатива создания консорциума принадлежит Самарскому университету. Идея объединения ведущих российских вузов для совместного исследования ионосферы была поддержана Роскосмосом, Институтом прикладной геофизики Росгидромета, Институтом космических исследований РАН. В консорциум в настоящее время входит девять университетов, две малые компании и институт физики Земли РАН.

    Вузы-участники:
    • Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева;
    • Сибирский государственный университет науки и технологий;
    • Амурский государственный университет;
    • Омский государственный технический университет;
    • Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова;
    • Ульяновский государственный университет;
    • Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого;
    • Уральский федеральный университет;
    • Южный федеральный университет.
    Компании:
    • ОАО "Технологии ГЕОСКАН";
    • Лаборатория проектирования малых космических аппаратов "Астрономикон".
    Научно-исследовательский институт:
    • Институт физики Земли РАН.
  2. К наноспутникам относят космические аппараты с массой от 1 до 10 кг. Как правило создающиеся в стандарте кубсат.
  3. Ионосфера - это насыщенный заряженными частицами высотный слой в диапазоне от 60 км до 1000 км, концентрация которых зависит от активности Солнца, природных и техногенных процессов, происходящих на Земле, влияющий на распространение радиоволн и оказывающий заметное влияние на работоспособность технических систем. Понимание физических процессов, происходящих в ионосфере, открывает возможности для новых перспективных технологий передачи информации.
  4. Автоматическая идентификационная система, (англ. AIS Automatic Identification System) — система в судоходстве, служащая для идентификации судов, их габаритов, курса и других данных с помощью радиоволн диапазона УКВ.
  5. Технология АЗН-В (автоматическое зависимое наблюдение-вещание, англ. ADS-B - Automatic dependent surveillance-broadcast) представляет собой безрадарный метод наблюдения воздушных судов, при котором самолет самостоятельно при помощи средств спутниковой навигации определяет свое местоположение и сообщает о своем местонахождении всем участникам воздушного движения. Эта технология позволяет наблюдать движение воздушных судов с большей точностью, чем это было доступно ранее, и используется на многих сайтах в Интернете, в том числе на известном веб-сервисе Flightradar24.