Самарские ученые разработали наноспутник, который поможет в освоении Арктики

Ученые Самарского национального исследовательского университета имени С.П. Королёва завершили разработку наноспутника SamSat-ION ("СамСат-ИОН"), предназначенного для изучения ионосферы Земли (1). Разработка аппарата велась силами межвузовской кафедры космических исследований и научно-исследовательской лаборатории "Перспективные фундаментальные и прикладные космические исследования на базе наноспутников" в рамках участия университета в консорциуме российских вузов и научных организаций (2).

"В Самарском университете им. Королёва завершена разработка наноспутника SamSat-ION. Находясь на орбите, этот космический аппарат будет получать научные данные, необходимые ученым при исследовании волновых процессов в плазме по траектории своего полета и проведении томографии верхней ионосферы. Оперативные данные о состоянии ионосферы крайне важны в таких отраслях, как спутниковая связь, навигация, метеорология, особенно это актуально для полярных и приполярных регионов, где возмущения ионосферы от солнечной активности велики. Поэтому данные с этого наноспутника будут безусловно полезны в ходе решения задач по дальнейшему освоению Арктики и Антарктики. В настоящее время завершаются работы по сборке наноспутника, проводятся наземные испытания и отладка программного обеспечения. Следует отдельно отметить, что все бортовые системы разработаны и изготовлены в центре наноспутниковых технологий кафедры. Надеемся, что к концу мая все работы будут завершены", - рассказал заведующий межвузовской кафедры космических исследований Самарского университета профессор Игорь Белоконов.

В числе особенностей данного спутника - его уникальная научная аппаратура. На борту SamSat-ION 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 по орбите движения.

"Выносные элементы конструкции всегда позволяют расширить функциональные возможности наноспутника. У SamSat-ION, кроме раскрывающейся антенной системы, также имеются выносной магнитометр и чувствительный элемент датчика параметров плазмы. Для надежного раскрытия конструкции предложено оригинальное техническое решение, на которое нами получен патент", - отметил Игорь Белоконов.

Наземные испытания SamSat-ION должны пройти на базе Центра испытаний и отработки наноспутников Самарского университета. Аппарату предстоит выдержать имитацию условий пребывания на орбите в термовакуумной камере, имитацию условий активного участка выведения на орбиту ракетой-носителем на вибродинамическом стенде, система стабилизации движения будет проверена на магнитном стенде, а система энергопитания - с помощью имитатора Солнца. С помощью робота-манипулятора будет проведена калибровка измерительных средств наноспутника, а с помощью уникального стенда, который позволяет определить инерционные характеристики и положение центра масс созданного спутника, можно будет обеспечить более эффективное достижение требуемого стабилизированного положения в пространстве. Кстати, данный стенд - запатентованная разработка сотрудников межвузовской кафедры космических исследований.

Наноспутник предполагается запустить на солнечную синхронную орбиту высотой около 550 км. По предварительным расчетам, срок существования спутника на такой орбите может составить порядка 19 лет. По словам Игоря Белоконова, Самарский университет им. Королёва уже направил в адрес Роскосмоса заявку с комплектом необходимой документации для участия в программе "УниверСат" (3). Данная программа предполагает бесплатное выведение аппарата в космос. Заявку университета поддержало Министерство науки и высшего образования РФ. Запуск может состояться уже в этом году.

Во время полета в качестве дополнительного эксперимента на борту наноспутника будет проверена возможность томографии ионосферы по сигналам российской спутниковой системы навигации ГЛОНАСС. Этот эксперимент инициирован исследованиями 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 им. Королёва.

В ходе реализации данного проекта предполагается разработать методы и средства обработки и преобразования информации, поступающей от российской спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, с помощью которых возможно уточнить динамические модели состояния ионосферы. Решение этой задачи важно для прогнозирования возможных перебоев в работе систем радиосвязи, а также корректировки ошибок и повышения точности систем позиционирования на Земле. Кроме того, понимание природы физических процессов, происходящих в ионосфере, открывает возможности для новых перспективных технологий передачи информации.

^{Справочно}

^{1) Ионосфера - это насыщенный заряженными частицами верхний слой земной атмосферы, концентрация которых зависит от активности Солнца и влияет на распространение радиоволн, оказывая заметное влияние на работоспособность различных технических систем. Огромную роль знание состояния ионосферы играет в спутниковой навигации и связи.}

^{2) 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 им. Королёва. Идея объединения ведущих российских вузов для совместного исследования ионосферы была поддержана Институтом прикладной геофизики Росгидромета, Институтом космических исследований РАН. В консорциум в настоящее время входит девять университетов, две малые компании и институт физики Земли РАН. В 2021 году к консорциуму присоединилось УП "Геоинформационные системы" Национальной академии наук Республики Беларусь и консорциум стал международным.}

^{3) "УниверСат" - российская программа запуска малых космических аппаратов, разрабатываемых в вузах России для учебных и научных целей. Программа реализуется госкорпорацией "Роскосмос". Запуск малых научных космических аппаратов с использованием российских средств выведения реализуется в рамках Федеральной космической программы России на 2016-2025 годы. "УниверСат" является основной российской программой по запуску наноспутников формата кубсат, решающих задачи в рамках Росгидромета и Минтранса России.}