Наноспутник с самым острым в России "гиперзрением" займется поиском нефтяных пятен и предсказанием лесных пожаров

Два малых космических аппарата Самарского университета им. Королёва, в том числе наноспутник с самым острым в России гиперспектральным "зрением", в ходе работы на орбите займутся отслеживанием нефтяных пятен и предсказанием лесных пожаров. Запуск наноспутников, получивших названия HyperView-1G и Colibri-S, запланирован на ноябрь этого года. Проект реализуется при поддержке Фонда содействия инновациям в рамках научно-образовательного проекта Space-Pi ("Space π") программы "Дежурный по планете".

"Наноспутники HyperView-1G и Colibri-S прошли все испытания и готовы к запуску. На космических аппаратах установлены созданные в нашем университете компактные гиперспектрометры с высокими техническими характеристиками, не имеющие аналогов на отечественном рынке. Оба спутника в первую очередь, конечно же, предназначены для решения научно-образовательных задач в рамках проекта Space-Pi: на основе получаемых с орбиты данных российские школьники под руководством ученых будут обучаться основам анализа и обработки гиперспектральных изображений. Кроме того, поставлено несколько задач по мониторингу спутниками нефтяных загрязнений, по поиску и регистрации нефтяных пятен. Еще одна важная задача – мониторинг лесов. Гиперспектрометры будут определять уровень влажности лесных массивов – эти данные помогут оценивать вероятность возникновения лесных пожаров в том или ином регионе: чем суше лес, тем выше пожарная опасность. Также планируется вести мониторинг посевов сельскохозяйственных культур", – рассказал профессор кафедры технической кибернетики Самарского университета им. Королёва, доктор физико-математических наук Роман Скиданов.

Приборы гиперспектрометры "видят" мир в многоканальном спектральном отображении и позволяют более эффективно вести экологический мониторинг, выявляя невидимые для человека характеристики и свойства наблюдаемых объектов. Например, гиперспектрометры могут не только обнаруживать нефтяные пятна на земле и поверхности рек и морей, они также позволяют анализировать состав и толщину нефтяного слоя, определять тип нефти и другие ее характеристики, это дает возможность прогнозировать скорость распространения нефтяных пятен, точнее оценивать экологические последствия и выбирать наилучший метод очистки.

Гиперспектрометры также могут прямо из космоса "увидеть" данные, указывающие на то или иное "самочувствие" земных растений. В зависимости от своего состояния, количества витаминов и влаги, температуры окружающей среды и других факторов растения по-разному поглощают и отражают электромагнитные волны в разных диапазонах, в разных спектрах. На основе спектральных данных ученые рассчитывают специальные вегетационные индексы, показывающие самые различные параметры и свойства растений: можно, например, определить участки посевов с наибольшей зеленой массой, с высоким количеством хлорофилла, узнать уровень запасов влаги в растениях. Подобные данные можно получать и по состоянию лесных массивов.

Предсказанием лесных пожаров и мониторингом нефтяных разливов займутся созданные самарскими учеными гиперспектрометры-рекордсмены в своем классе.

"Шестиюнитовый HyperView-1G оснащен гиперспектрометром с очень высоким

показателем пространственного разрешения – до 7 метров на пиксель в кратковременном режиме и 13 метров на пиксель в долговременном режиме работы, это наилучший, рекордный показатель для российских наноспутников. Гиперспектрометр на трехюнитовом Colibri-S послабее, но он также претендует на установление своеобразного рекорда в плане разрешения в сегменте классических трехюнитовых наноспутников – его разрешение порядка 60 м на пиксель, это в несколько раз выше, чем у аналогичных космических аппаратов этого класса в России", – отметил Роман Скиданов.

Уступая в "зоркости" своему "коллеге" с HyperView-1G, гиперспектрометр на Colibri-S в то же время может "похвастаться" большей полосой захвата – она у него примерно 60 км, что в 4 раза больше, чем у HyperView-1G. То есть можно сказать, что у Colibri-S более широкий взгляд на Землю, а у HyperView-1G – более острый и узконаправленный. Выполняя поставленные задачи, оба спутника смогут плодотворно работать в паре, дополняя данные друг друга. Плановый срок работы HyperView-1G и Colibri-S составляет три года.

О спутниках

HyperView-1G представляет собой шестиюнитовый (то есть состоящий из шести "кубиков" 10х10х10 см) космический аппарат на базе наноспутниковой платформы собственной разработки инженеров российской частной космической компании "СПУТНИКС" (входит в Sitronics Group). Установленный на спутнике гиперспектрометр оснащен мощным длиннофокусным объективом отечественного производства и предназначен для работы в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне (так называемом VNIR-диапазоне, от 400 до 1000 нм). Количество спектральных каналов – от 150 до 300. Длина гиперспектрометра вместе с объективом – всего порядка 30 см. Гиперспектрометр отличается крайне высокой для такого класса приборов разрешающей способностью – до 7 метров на пиксель, что превышает показатели гиперспектрометров многих гораздо более крупных космических аппаратов мониторинга Земли, как российских, так и зарубежных. Наноспутников со столь острым гиперспектральным "зрением" ранее в России не создавали.

Малый космический аппарат Colibri-S создан на базе спутниковой платформы "Геоскан 3U" стандарта CubeSat. На трехюнитовом кубсате установлена гиперспектральная камера 10х15 мм сканирующего щелевого типа с дифракционным оптическим элементом на основе решетки на выпуклом зеркале с объективом "Юпитер" 3.5/135 мм. Камера предназначена для работы в видимом диапазоне.

Справочно

Самарский университет им. Королёва (вуз-участник нацпроекта "Наука и университеты") является одним из мировых лидеров в области фотоники. Более 40 лет назад в вузе была создана и успешно работает школа компьютерной оптики и обработки изображений под руководством академика РАН, президента Самарского университета Виктора Сойфера. Учеными университета разработана инновационная дифракционная оптика, которая нашла свое применение в самых различных сферах – космосе, медицине, сельском хозяйстве.

Space-Pi ("Space π") – научно-образовательный проект по разработке и производству малых космических аппаратов формата CubeSat ("кубсат") на отечественных спутниковых платформах с целью формирования в течение нескольких лет на орбите группировки в составе около 100 кубсатов для создания инфраструктуры по вовлечению школьников в научно-техническое творчество в области космических технологий.