Новости науки

28 сентября 2020 с космодрома Плесецк был выведен на орбиту первый наноспутник с научной аппаратурой, созданной в ФИАН. Помимо вывода трёх аппаратов связи в космос доставлены два наноспутника «Ярило», созданные в МГТУ им Баумана. Для одного из них в Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН (зав. лабораторией – С.В. Кузин, ключевые разработчики – С.Ю. Дятков, А.А. Перцов, научное сопровождение проекта – А.С. Кириченко, С.А. Богачёв) разработана основная полезная нагрузка – фотонный детектор для регистрации рентгеновского излучения Солнца.

Первый наноспутник с научной аппаратурой, созданной в ФИАН, был выведен на орбиту вчера, 28 сентября 2020 года на ракете «Союз-2» с космодрома Плесецк. Основной целью запуска был вывод в космос трёх аппаратов связи «Гонец-М», но в качестве попутной нагрузки на ракете были размещены и доставлены в космос девять малых аппаратов, в том числе два наноспутника «Ярило», созданные в МГТУ им Баумана, для одного из которых в ФИАН разработана основная полезная нагрузка – фотонный детектор для регистрации рентгеновского излучения Солнца. Прибор сделан в Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН (зав. лабораторией – С.В. Кузин, ключевые разработчики – С.Ю. Дятков, А.А. Перцов, научное сопровождение проекта – А.С. Кириченко, С.А. Богачёв).

С.В. Кузин: «Наше партнёрство с МГТУ началось около 2 лет назад. В Университете работали над космической платформой размером 1.5U (это примерно 10×10×15 см), основной задачей которой была отработка технологии раскрытия своеобразного ленточного солнечного паруса. Такие ленты в развёрнутом состоянии влияют на движение аппарата и теоретически их можно использовать для маневрирования, например, для построения группировки малых спутников. Нам показалось, что возможности платформы позволяют поставить на ней не только такой технический, но и полноценный астрофизический эксперимент. После обсуждения разных возможностей, в качестве нагрузки был выбран фотонный детектор, аналоги которых в нашей стране ни разу на аппаратах такого класса не выводились.»

Рисунок 1. Внешний облик наноспутников «Ярило»

А.С. Кириченко: «Солнце является источником не только оптического, но и рентгеновского излучения, которое формируется во время активных процессов. В частности, оно растёт во время вспышек и снова снижается в спокойные периоды. В настоящее время по измерениям потока этого излучения составляются каталоги вспышек. Основным источником таких данных является группировка GOES (США) – крупные аппараты весом несколько тонн. Безусловно, задача вписать аналог такой аппаратуры с размеры 5×5×10 см (именно такой объём был выделен нам платформой) является нетривиальной. Мы работали над подобным прибором для метеорологического спутника «Электро-Л» № 3. Он был запущен в декабре 2019 года и сейчас успешно работает для Росгидромета. Но там всё-таки не такие жёсткие ограничения. Было очень интересно, можно ли повторить этот эксперимент в таких непростых условиях.»

Рисунок 2. Внешний облик малоразмерного рентгеновского фотометра
для наноспутника «Ярило» (разработка и изготовление – ФИАН;
лабораторная модель)

С.Ю. Дятков, А.А. Перцов: «Основным элементом прибора является SDD (Silicon Drift Detectors) детектор типа «Vitus Ketek». Данные детекторы позволяют определять время регистрации и энергию падающих фотонов с высокой точностью (энергетическое разрешение не превышает 130 эВ). Скорость считывания данных может составлять до 10⁵ – 10⁶ отсчетов в секунду с динамическим диапазоном порядка ~ 10⁴. Однако передать полностью такой объём информацию на Землю невозможно в силу значительных ограничений на телеметрию. По этой причине, созданная нами плата детектора помимо задачи считывания данных несёт и дополнительную нагрузку - упаковка информации в несколько спектральных каналов. Кроме того, часть информации, которая не передается сразу, сохраняется в бортовой памяти и может быть передана по запросу.»

С.А. Богачёв «Использование таких чувствительных детекторов особенно оправданно в условиях минимума солнечной активности, когда преимущественно наблюдаются события малой мощности. Именно такая ситуация (минимум между 24 и 25 циклами солнечной активности) наблюдается в данный момент на нашей звезде. Помимо возможной научной значимости, эксперимент важен и для демонстрации принципиальной возможности, что столь значимая информация (а по сути это главный современный способ мониторинга вспышек) может быть получена на аппаратах нанокласса, гораздо более дешёвых и быстрых в изготовлении. Мы рассчитываем, что успех проекта может стать залогом для пересмотра неких приоритетов и привлечения дополнительного финансирования именно в такие решения. ФИАН, помимо прочего, имеет сейчас долгосрочную программу сотрудничества с Самарским университетом – там создана совместная лаборатория ««Перспектиные фундаментальные и прикладные космические исследования на базе наноспутников» под совместным руководством меня и доктора наук,  профессора Университета – Игоря Витальевича Белоконова. Получено целевое финансирование от Министерства науки на 4 года. Также данная тематика вошла в новую программу академического лидерства, партнёрами по которой являются в том числе Самарский университет и ФИАН. Запуск первого наноспутника с нашей аппаратурой – хороший задел для этих работ. В перспективе мы надеемся, что сможем использовать данные с аппаратов этого класса в том числе для прогноза космической погоды, который в настоящее время ФИАН уже успешно формирует, но по данным зарубежных станций, на сайте  http://tesis.lebedev.ru/ . По состоянию на настоящий момент с «Ярило» приняты первые сигналы. Мы надеемся в течение месяца начать получать целевую научную информацию.»

Рисунок 3. Аналог информации, ожидаемой с аппарата «Ярило».
Данные с сайта ФИАН http://tesis.lebedev.ru/, получаемые сейчас
с зарубежных аппаратов GOES (США).