Ученые Самарского национального исследовательского университета имени С.П. Королёва завершили разработку наноспутника СамСат-ИОН («SamSat-ION»), предназначенного для изучения ионосферы Земли. 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.
Согласно представленному проекту, разработанный в Самарском университете научно-образовательный наноспутник СамСат-ИОН в ходе работы на орбите будет помогать учёным в проведении томографии верхней ионосферы, исследовании волновых процессов и изучении плазмы. 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. На борту созданной экспериментальной гравитационно-аэродинамической наноспутниковой платформы 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 на орбите.
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». Программа предполагает бесплатное выведение аппарата в космос.
«В Самарском университете им. Королёва завершена разработка наноспутника СамСат-ИОН. 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 Витальевич Белоконов.
Консорциум Российских вузов и научных организаций по созданию группировки наноспутников для исследования ионосферы Земли было сформирован в 2018 году. Инициатива создания Консорциума принадлежит Самарскому университету. Идея объединения ведущих Российских вузов для совместного исследования ионосферы была поддержана Роскосмосом, Институтом прикладной геофизики Росгидромета, Институтом космических исследований РАН. В консорциум вошли девять университетов, две малые компании и институт физики Земли РАН.
В качестве экспертов, оценивавших представленные результаты проектных работ, выступили известные ученые и специалисты, представители Министерства образования и науки РФ, Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИмаш), Института прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН (ИПМ РАН), Института космических исследований РАН. Их вниманию были представлены проекты спутников, разработанных в Самарском университете, Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого и Лаборатории проектирования малых космических аппаратов «Астрономикон» (Санкт-Петербург). По итогам обсуждения все три проекта были одобрены участниками заседания.
Проекты спутников из Санкт-Петербурга выполнены на единой многоцелевой платформе «Синергия», в основу которой положен блочно-модульный принцип. «Лаборатория „Астрономикон“ и Санкт-Петербургский политехнический университет очень тесно между собой взаимодействуют и при создании двух их наноспутников будет использоваться единая спутниковая платформа. Отличаться спутники будут дополнительным оборудованием, дополнительной полезной нагрузкой для решения разных прикладных задач», — отметил Игорь Белоконов.
По его словам, на спутнике Политехнического университета, получившего название «Политехник-ИОН», будет установлен приемник автоматической идентификационной системы (АИС) мониторинга морских судов, а на Астрономиконовском спутнике «ХекСтек» разместят оборудование для проверки радиационной стойкости различной элементной базы. С помощью экспериментов на приёмнике АИС учёные надеются решить задачу так называемой «коллизии пакетов», когда из-за различных явлений в ионосфере идентификационные сигналы от небольших кораблей в местах плотного судоходного трафика перекрываются сигналами более крупных судов и из-за этого небольшие корабли не отображаются на виртуальных картах мониторинга судоходства. Также планируется проанализировать возникновение подобных ионосферных проблем у самолётов при использовании автоматической технологии идентификации воздушных судов АЗН-В. Технология АЗН-В (автоматическое зависимое наблюдение-вещание) представляет собой безрадарный метод наблюдения воздушных судов, при котором самолет самостоятельно при помощи средств спутниковой навигации определяет свое местоположение и сообщает о своем местонахождении всем участникам воздушного движения. Эта технология позволяет наблюдать движение воздушных судов с большей точностью, чем это было доступно ранее, и используется на многих сайтах в Интернете. Как и Самарский СамСат-ИОН, спутники «Политехник-ИОН» и «ХекСтек» будут изучать плазму по траектории своего полета и проводить томографию верхней ионосферы. Получаемые данные, как считают ученые, пригодятся в метеорологии и в ходе решения задач по дальнейшему освоению Арктики и Антарктики.
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 имени С.П. 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.
