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

Свежие новости

События

Первая в мире сверхлегкая оптика для наноспутников пройдет испытания в космосе

Первая в мире сверхлегкая оптика для наноспутников пройдет испытания в космосе

Самарский университет

Запуск на орбиту запланирован на 20 марта с космодрома Байконур

фонд содействия инновациям Гранты Видео сотруднику студенту кафедра технической кибернетики НИЛ-35 разработки Исследования Наука Ивлиев Николай Сойфер Виктор Скиданов Роман дежурный по планете
19.03.2021 2021-03-23

Сверхлегкие оптические системы дистанционного зондирования Земли, разработанные учеными Самарского университета имени Королёва*, пройдут испытания в космосе на борту российских наноспутников Cube SX-HSE и Cube SX Sirius HSE**. Как сообщал ранее Роскосмос, запуск этих наноспутников планируется осуществить 20 марта с космодрома Байконур в составе кластера полезной нагрузки ракеты-носителя "Союз-2.1а". Вместе с российскими космическими аппаратами на орбиту должны отправиться спутники из Великобритании, Германии, Италии, Канады, Японии, Саудовской Аравии, ОАЭ, Республики Корея, Израиля, Таиланда, Бразилии, Нидерландов, Аргентины, Венгрии, Испании, Словакии и Туниса.

"Цикл наземных испытаний пройден нормально, но эти испытания касались, в первую очередь, устойчивости к перегрузкам и температурам. Посмотрим теперь, как будет работать оптика на орбите, это будет зависеть в первую очередь, от систем стабилизации спутников", - рассказал ведущий сотрудник Института систем обработки изображений РАН, профессор кафедры технической кибернетики Самарского университета Роман Скиданов.

Разработка сверхлегкой оптической системы для дистанционного зондирования Земли велась учеными совместно с компанией ООО "Локус" в рамках гранта Фонда содействия инновациям при поддержке правительства и министерства экономического развития и инвестиций Самарской области. В основе системы — созданная в университете плоская дифракционная линза, способная заменить систему линз и зеркал современных телеобъективов и обладающая очень малым весом.

При производстве дифракционной линзы на поверхность кварцевого стекла наносится резист — фоточувствительное вещество толщиной 10 микрометров (для сравнения, толщина человеческого волоса 40-90 микрометров). На резисте с помощью лазерного луча создается 256-уровневый микрорельеф. С его помощью происходит "приближение" объекта, а компенсацию искажений обеспечивает компьютерная обработка получаемых изображений на основе нейронных сетей глубокого обучения. Ранее оптика на основе дифракционных линз в космосе не использовалась.

Летные испытания в космосе должны будут показать возможности подобных оптических систем, выявить возможные направления доработки технологии. По словам разработчиков, кроме малого веса и размера, оптика на дифракционной линзе выгодно отличается и с точки зрения цены: так, например, стандартный зарубежный объектив для кубсата Gecko Imager стоит около 23 тысячи евро, самарская оптическая система на порядок дешевле.

Планируется, что снимки с наноспутников Cube SX-HSE и Cube SX Sirius HSE будут после приема с орбиты передаваться для компьютерной обработки в Самарский университет.

"У нас уже готовы нейросети, обученные под эти камеры на дифракционных линзах. Понятно, что снимки из космоса будут значительно отличаться от тех, на которых проходило обучение на Земле. Опыт покажет, как здесь сработает искусственный интеллект", - отметил старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории автоматизированных систем научных исследований, доцент кафедры технической кибернетики Самарского университета Николай Ивлиев.

Как отмечают самарские ученые, миниатюрные оптические системы наноспутников по своей разрешающей способности, безусловно, уступают специализированной оптике, устанавливаемой на больших аппаратах ДЗЗ весом от 500 кг до нескольких тонн. Так, ожидаемое разрешение первых оптических систем составит лишь порядка 100 метров на пиксель. Однако на основе низкобюджетных наноспутников с компактной оптикой можно будет создавать масштабные орбитальные группировки из сотен подобных космических аппаратов, что позволит вести мониторинг Земли в режиме практически реального времени, оперативно получая изображение необходимого участка земной поверхности и не дожидаясь, когда тот или иной большой спутник ДЗЗ окажется над нужным местом. Получаемая информация будет важна для оперативного отслеживания, например, ситуации с распространением природных пожаров, паводков, для наблюдения за сельскохозяйственными посевами и в других целях.


Справочно

* Самарский университет — один из мировых лидеров в области исследований дифракционных оптических элементов и обработки изображений. Разработанная в университете дифракционная линза — один из результатов 40-летней работы школы дифракционной оптики и нанофотоники под руководством академика РАН, президента Самарского университета Виктора Сойфера.
Первая статья ученых Самарского университета, подтверждавшая возможность использования дифракционной оптики в изображающих системах, опубликована в мае 2015 года по итогам крупнейшей мировой конференции по обработке изображений — IEEE Computer Vision and Pattern Recognition. В ноябре 2015 года вышла в свет совместная работа университета Торонто и университета имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии, посвященная подобной разработке, со ссылкой на работу Самарского университета. Ранее никто в мире не использовал дифракционную оптику для получения цветных изображений высокого разрешения. Применение плоской дифракционной оптики в системах ДЗЗ исследуется в работе опубликованной в журнале IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing.

Работы по созданию сверхлегкой оптической системы для дистанционного зондирования Земли проводились в рамках полученного учеными Самарского университета совместно с компанией ООО "Локус" в рамках гранта Фонда содействия инновациям при поддержке правительства и министерства экономического развития и инвестиций Самарской области.

**Как сообщал ранее сайт Национального исследовательского университета "Высшая школа экономики" (ВШЭ), наноспутники Cube SX-HSE и Cube SX Sirius HSE разработаны специалистами учебно-исследовательской лаборатории функциональной безопасности космических аппаратов и систем МИЭМ НИУ ВШЭ совместно со специалистами компании «СПУТНИКС» (аппарат Cube SX-HSE) и школьниками, принимавшими участие в программе «Большие вызовы» Образовательного центра «Сириус» в 2019 году (аппарат Cube SX Sirius HSE). Оба спутника имеют форм-фактор CubeSat 3U и предназначены для решения различных научных и образовательных задач.

Фото: roscosmos.ru