Ученые Самарского университета им. Королёва разработали два компактных гиперспектрометра, которые значительно расширят возможности отечественных наноспутников. Оснащенные такими приборами миниатюрные космические аппараты в формате CubeSat (кубсат) смогут более эффективно решать задачи экологического мониторинга и умного земледелия, выявлять выбросы парниковых газов и проводить геологоразведку труднодоступных территорий, обнаруживая расположение потенциальных месторождений различных минералов, нефти и газа. Данный проект получил финансовую поддержку в рамках федеральной образовательной программы «Дежурный по планете», говорится на сайте ВУЗа.
«В университете разработаны два компактных гиперспектрометра для наноспутников формата кубсат, ранее в России приборы с подобными характеристиками для кубсатов не создавались, да и в мире в различных странах их было создано и запущено в космос буквально лишь несколько экземпляров.
Проекты наших гиперспектрометров уже полностью готовы, сейчас ведутся работы по изготовлению, сборка должна завершиться примерно к середине лета, после чего начнутся испытания. Приборы планируется вывести на орбиту в декабре 2023 года в рамках научно-образовательного проекта Space-Pi на борту двух наноспутников производства российских компаний «Спутникс» и «Геоскан».
По словам ученого, оба гиперспектрометра разработаны на основе схемы Оффнера. Один будет снимать в коротковолновом инфракрасном диапазоне, так называемом SWIR-диапазоне от 900 до 1700 нм. Прибор установят в трехюнитовом (3U, то есть, состоящем из трех «кубиков» 10х10х10 см) кубсате производства компании «Геоскан». Под гиперспектрометр в космическом аппарате отведут пространство двух «кубиков», в третьем «кубике» разместят оборудование для управления спутником и связи с Землей. Разрешение гиперспектральной съемки составит порядка 60-70 метров на пиксель, что, учитывая весьма компактные размеры наноспутника и невозможность разместить большой объектив, вполне соответствует уровню мировых аналогов.
«С помощью гиперспектрометра, снимающего в SWIR-диапазоне, наноспутники смогут эффективно обнаруживать парниковые газы, фиксируя выбросы метана и CO2. Также в этом диапазоне можно вести геологоразведку труднодоступных территорий, выявляя из космоса спектральные сигнатуры различных минералов, в том числе тех, что указывают на возможное расположение месторождений нефти и природного газа. Также можно работать с технологиями умного точного земледелия».
Мониторинг выбросов метана также важен для решения перспективных задач освоения Арктики — подобные выбросы могут указывать на районы таяния и истончения вечной мерзлоты. Уменьшение толщины слоя мерзлоты может угрожать не только жизнедеятельности городов и поселков, построенных в арктических районах, но и климату всей планеты в целом. Как считают ученые, под слоем мерзлоты и осадочных пород могут находиться огромные запасы особых минералов — газовых гидратов, которые при определенных условиях разлагаются на воду и газ, прежде всего, метан. Если из-за уменьшения слоя мерзлоты в атмосферу попадет слишком много метана, планету ждет климатическая катастрофа с глобальными засухами, пожарами и подъемом уровня моря.
Прибор разместится на борту шестиюнитового кубсата, состоящего из шести «кубиков» 10х10х10 см. Увеличившееся полезное пространство позволило оснастить гиперспектрометр более мощным объективом, в результате разрешающая способность усовершенствованного прибора будет примерно в десятки раз выше аналогичного показателя первого отечественного гиперспектрометра для кубсатов. Новый гиперспектрометр сможет более качественно и точно отслеживать возникновение лесных пожаров, следить за состоянием лесов и сельскохозяйственных посевов, в том числе, вычислять вегетационные индексы и выявлять из космоса стресс у растений, а также выполнять другие задачи.
Кроме научно-практического значения, работа в космосе компактных гиперспектрометров также должна показать возможность массовой установки подобного оборудования в будущем, что позволит удешевить и сделать более доступными системы гиперспектрального зондирования Земли. На основе низкобюджетных наноспутников с компактными гиперспектрометрами 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 дистанционного зондирования Земли окажется над нужным местом.
Вместе с тем, огромное значение данный проект имеет в плане популяризации космонавтики и космических технологий среди подрастающего поколения. На основе данных, которые будут передавать самарские гиперспектрометры с орбиты, ученые Самарского университета им. Королёва будут обучать команды российских школьников основам анализа и обработки гиперспектральных изображений. Планируется разработать для школьников соответствующую научно-образовательную программу, рассчитанную на несколько лет и включающую в себя проведение различных космических экспериментов с использованием компактных гиперспектрометров. Ожидается, что школьники смогут не только побывать на предпусковых испытаниях наноспутников, но и стать свидетелями пуска ракеты-носителя с космодрома.
«Самарский университет им. Королёва принимал активное участие в создании и становлении Всероссийского научно-образовательного проекта Space-Pi, который входит в агломерацию конкурсов «Дежурный по планете» Фонда содействия инновациям. Финалисты университетского конкурса «Спутник» на протяжении 4 лет участвуют в данных программах. Скоро сбудется мечта школьников и у университета появится группировка спутников формата CubeSat, с разработанной нашими учеными оптикой для проведения съемок из космоса.
Впереди нас ждет большая проектная работа среди школьников, направленная на популяризацию космонавтики, спутникостроения и геоинформационных технологий».
Узнавайте первыми актуальные новости сельхозтехники России и мира на наших страницах в Яндекс Дзен и ВКонтакте, а также на каналах в Telegram и YouTube.