Увидеть Землю в гиперспектре

В центре "Точка кипения" Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королёва прошла финальная защита научных проектов по научно-образовательной программе "Кубсат формата 3U/6U с гиперспектральной камерой". Ее разработали ученые университета – сотрудники Института информатики и кибернетики, а также научно-исследовательской лаборатории автоматизированных систем научных исследований.

В программе, которая стартовала в октябре 2023 года, приняли участие старшеклассники из пяти самарских школ и лицеев, сотрудничающих с университетом в рамках проекта "Школа Королёва". Сейчас ребята представили на финальную защиту четыре проекта, которые они выполнили под научным руководством сотрудников и студентов-старшекурсников Самарского университета им. Королёва.

Школьники обрабатывали космические гиперспектральные снимки и по результатам их изучения делали выводы о состоянии природной среды в различных регионах Земли. В своих проектах юные исследователи использовали фотоизображения планеты, выполненные гиперспектральной камерой наноспутника SXC3-219 ИСОИ. Эта камера – совместная разработка ученых Самарского университета им. Королёва и Института систем обработки изображений Российской академии наук.

Чтобы помочь ребятам побороть "предстартовое волнение", перед ними выступили студентки Института авиационной и ракетно-космической техники. Третьекурсница Полина Яковлева рассказала о том, зачем спутникам антенны. А доклад о сверхлегких ракетах "Борей – повелитель ветра" Эвелины Юдановой, которая в свободное от занятий время строит такие ракеты в студенческом конструкторском бюро RocketLAV, настроил школьников на боевой лад.

Конечно, о гиперспектральной съемке в школьной программе не рассказывают, но ребята неплохо справились с этой очень непростой темой. Глеб Бакаляр из Лицея №1 "Спутник" рассказал, как с помощью космических снимков они оценивали экологическое состояние водоемов и то, как влияет на него затопление прибрежных территорий. 

Экологическую тематику продолжил доклад Дарьи Скидановой, представлявшей Лицей авиационного профиля №135. В своем исследовании она отрабатывала гиперспектральные методы поиска участков рек, наиболее загрязненных биологическими и небиологическими взвесями.  

Анастасия Бизяева и Мария Белогородцева из Самарского международного аэрокосмического лицея изучали по гиперспектральным космическим снимкам стрессовое состояние растений в неблагоприятных климатических условиях – например, когда им не хватает воды.

Учащиеся Самарского медико-технического лицея защищали проект втроем. В своем исследовании Андрей Кандрашин, Алексей Рязанов и Роман Калужских использовали гиперспектральные снимки для идентификации пожароопасных лесов. Школьники выстроили методику поиска на том, что прежде всего к возгоранию склонны леса, находящиеся в состоянии стресса.

Доклады ребят оценивали эксперты – ученые Самарского университета им. Королёва, которые разрабатывают малоразмерные космические аппараты, создают оригинальные камеры для гиперспектральной съемки и занимаются обработкой космических снимков.

Команда Самарского медико-технического лицея опередила конкурентов, набрав 166 баллов. Проект Самарского международного аэрокосмического лицея жюри оценило в 156 баллов. Лицей авиационного профиля №135 заработал 155 баллов, а Лицей №1 "Спутник" – 148 баллов.

Все школьники, участвовавшие в научно-образовательной программе, получили сертификаты о ее прохождении и сувенирные подарки. Подарки вручили и сотрудникам университета, которые вложили все свои знания и опыт в разработку программы, преподавали школьникам и руководили их исследованиями. Помимо ребят, выступавших на защите, проекты подготовили и другие участники программы. В дальнейшем они смогут достойно презентовать их в рамках крупных проектов – таких, как Всероссийский конкурс "Спутник", Королевские чтения: школьники, SPACE – Pi и других.

Андрей Алексеев, лаборант-исследователь НИЛ-35 Самарского университета им. Королёва (лаборатория автоматизированных систем научных исследований) обратил внимание на то, что в исследованиях участвовали, в основном, школьники из 10-11 классов, но интерес к ним проявили и девяти-, и восьмиклассники. Андрей Алексеев убежден, что их тоже нужно приглашать в эту научно-образовательную программу.

Роман Скиданов, профессор кафедры технической кибернетики и один из авторов программы отметил нестандартный подход команды Самарского медико-технического лицея к решению стоявшей перед ней исследовательской задачи. Он подчеркнул, что в следующем году программа будет продолжена.

"Наноспутник SXC3-219 ИСОИ, на котором сейчас проходит испытания наша гиперспектральная камера, продолжает работу на орбите. Это значит, что в распоряжении школьников, которые придут на программу в следующем году, будет больше космических снимков, а их исследования станут разнообразнее и интереснее", – сообщил Роман Скиданов.

Справочно:

Дополнительная научно-образовательная программа для школьников разработана в рамках гранта Фонда содействия инновациям "Материально-техническое обеспечение разработки обучающего комплекта на основе гиперспектральной камеры высокого пространственного разрешения и космического аппарата типа Cubesat для задач дистанционного зондирования Земли", а также в рамках университетской программы "Разработка и реализация дополнительной научно-образовательной программы по проектной работе со школьниками с использованием полезной нагрузки спутниковой платформы "Кубсат формата 3U/6U с гиперспектральной камерой" (входит в федеральную программу "Приоритет-2030").

Разработчики дополнительной научно-образовательной программы:

• Роман Скиданов, профессор кафедры технической кибернетики, ведущий научный сотрудник НИЛ-35 (Научно-исследовательская лаборатория автоматизированных систем научных исследований);
• Владимир Подлипнов, старший преподаватель кафедры технической кибернетики, младший научный сотрудник НИЛ-35 и НИЛ-602 (Научно-исследовательская лаборатория "Фотоника для умного дома и умного города");

Преподаватели дополнительной научно-образовательной программы:

• Андрей Алексеев, лаборант-исследователь НИЛ-35 (Научно-исследовательская лаборатория автоматизированных систем научных исследований),
• Илья Пронин, лаборант НИЛ-35,
• Данила Иванчук, лаборант-исследователь НИЛ-35;
• Анастасия Иванчук, лаборант-исследователь НИЛ-35;
• Дарья Рыськова, студентка 4 курса бакалавриата Института информатики и кибернетики;

Приглашенный эксперт жюри:

• Максим Иванушкин, ассистент кафедры космического машиностроения имени генерального конструктора Д.И. Козлова, руководитель Киберфизической фабрики малых космических аппаратов, младший научный сотрудник НИИ-219 (Научно-исследовательский институт космического машиностроения) и НИЛ-38 (Научно-исследовательская лаборатория "Динамика и управление движением летательных аппаратов").

Участники дополнительной научно-образовательной программы:

• МАОУ Самарский медико-технический лицей г.о. Самара,
• Лицей авиационного профиля № 135 (Базовая школа РАН),
• МБОУ Школа № 26 г.о. Самара,
• Лицей №1 "Спутник",
• МБОУ Самарский международный аэрокосмический лицей г.о. Самара.