Ученые Самарского университета им. Королёва и Института систем обработки изображений (ИСОИ) РАН разработали первый отечественный гиперспектрометр для наноспутников формата CubeSat (кубсат). Компактный прибор пройдет испытания в космосе на борту наноспутника SXC3-219 ИСОИ, выведенного на орбиту 9 августа 2022 года в рамках запуска с космодрома Байконур ракеты-носителя "Союз-2.1б" с разгонным блоком "Фрегат" с иранским спутником "Хайям" и 16 российскими малыми космическими аппаратами.
"Данный гиперспектрометр - совместная разработка ученых ИСОИ РАН и Самарского университета им. Королёва. Несмотря на то что спутник запущен в рамках школьного образовательного проекта, на его борту установлен полноценный исследовательский прибор, позволяющий проводить гиперспектральное дистанционное зондирование Земли, то есть осуществлять экологический мониторинг, следить за состоянием лесов и сельскохозяйственных посевов, отслеживать возникновение лесных пожаров и выполнять другие задачи. Ранее гиперспектрометры на отечественных космических аппаратах такого класса - наноспутниках формата кубсат 3U - не устанавливались из-за сложностей создания компактного прибора с характеристиками, необходимыми для гиперспектральной съемки из космоса. Конечно же, существуют самые различные миниатюрные гиперспектрометры, ими оснащаются малые беспилотники, например для систем умного земледелия, есть гиперспектрометры даже для смартфонов, но для съемок с орбиты земная техника, разумеется, не подходит. Поэтому космические гиперспектрометры обычно устанавливаются на относительно больших спутниках дистанционного зондирования Земли", - рассказал профессор кафедры технической кибернетики Самарского университета им. Королёва доктор физико-математических наук Роман Скиданов.
Как отметил ученый, задача уместить полноценный космический гиперспектрометр в наноспутнике формата 3U размерами 10 х 10 х 30 см оказалась достаточно сложной, но интересной. Гиперспектрометр разработан на основе схемы Оффнера. Снимает прибор в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Количество спектральных каналов - от 150 до 300, спектральное разрешение от 2 до 4 нм. Масса гиперспектрометра - 1,6 кг, размеры - 13 х 9,4 х 9,4 см, то есть он занимает менее половины внутреннего пространства наноспутника. Данные со спутника будут поступать в Центр приема и обработки космической информации Самарского университета им. Королёва.
По мнению разработчиков, испытания в космосе данного гиперспектрометра, несомненно, имеют не только важный образовательный эффект в плане популяризации космонавтики и космических технологий среди подрастающего поколения. Работа прибора на орбите также должна показать возможность массовой установки в будущем подобного оборудования на аппаратах нанокласса, что позволит удешевить и сделать более доступными системы гиперспектрального зондирования Земли. На основе низкобюджетных наноспутников с компактным гиперспектрометром можно будет создавать масштабные орбитальные группировки из сотен подобных космических аппаратов, что позволит вести мониторинг Земли в режиме практически реального времени, оперативно получая гиперспектральную информацию с 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 и в других целях.
Справочно
* Space-Pi ("Space π" ) - это научно-образовательный проект по разработке и производству малых космических аппаратов формата CubeSat на отечественных спутниковых платформах с целью формирования в течение нескольких лет на орбите группировки в составе около 100 кубсатов 3U для создания инфраструктуры по вовлечению школьников в научно-техническое творчество в области космических технологий. Организатором проекта выступил Фонд содействия инновациям при поддержке Госкорпорации "Роскосмос", Российского движения школьников и других организаций.
Девятого августа 2022 года участники проекта Space-Pi наблюдали за пуском с космодрома Байконур ракеты-носителя "Союз-2.1б" с разгонным блоком "Фрегат", которые вывели на орбиту в рамках проекта 16 наноспутников формата 3U CubeSat.
Разработкой и созданием малых космических аппаратов и их полезной нагрузкой занимались ведущие университеты страны и представители высокотехнологичных компаний. Школьники предлагали варианты полезной нагрузки космических аппаратов, проекты проходили настоящую научную экспертизу ученых, участвующих в проекте.
** Самарский университет им. Королёва – один 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.
Исследования в области дифракционных оптических элементов позволили ученым Самарского университета им. Королёва создать компактные гиперспектральные устройства для применения в системах интеллектуального земледелия. Мобильные агромелиоративные комплексы способны самостоятельно анализировать состояние почвы и регулировать интенсивность полива и внесения удобрений, что может повысить урожайность сельскохозяйственных культур в среднем на 25-30 %.
