«Универсат-Сократ»: в МГУ создают систему обнаружения космических угроз

Комплекс университетских спутников системы оповещения космической, радиационной, астероидной и техногенной опасности «Универсат-Сократ», создающийся в настоящее время, не будет зависеть от погодных явлений в атмосфере. Спутники системы смогут осуществлять глобальный мониторинг ситуации, что увеличит скорость получения информации и точность прогнозирования. Дополнительными задачами системы «Универсат-Сократ» станет получение данных об уровне радиации в районах нахождения других космических аппаратов и поиск транзиентов — опасных электромагнитных явлений, сопровождающихся большими выбросами энергии. Реализация проекта позволит существенно повысить безопасность космических полетов.

Тройной мониторинг

Основным индустриальным партнером МГУ в производстве космической системы выступает НПО им. С.А. Лавочкина. Ракету со спутниками «Универсат-Сократ» на борту планируется запустить уже через три-четыре года. Создаваемая система будет состоять из трех спутников. Один из них займется наблюдением за космическим мусором и астероидами, а два других — мониторингом радиационного фона.

Самый крупный спутник, предназначенный для наблюдения за мусором, будет выведен на солнечно-синхронную круговую орбиту, находящуюся на высоте порядка 500 км над поверхностью Земли. В его состав включат оптическую систему, состоящую из робот-телескопа и камер широкого поля зрения для нахождения космического мусора и астероидов, столкновения с которыми могут представлять большую опасность для пилотируемых кораблей и спутников.

— Оптические камеры широкого поля зрения, разработанные под руководством астрофизика Владимира Липунова, были протестированы еще на спутнике «Ломоносов», где зарекомендовали себя в качестве надежного инструмента для идентификации движущихся космических объектов, — рассказывает ведущий инженер Института прикладной математики им. М.В. Келдыша Виктор Воропаев. — Вместе с тем их возможностей, скорее всего, хватит только для обнаружения космического мусора, поскольку для полноценной работы по астероидам нужны более крупные приборы. Думаю, что в конечном итоге данные с новых спутников заметно дополнят информацию о движении опасных объектов на низких и средних орбитах.

Кроме телескопов, на большом аппарате планируется установить систему для наблюдения транзиентов — опасных электромагнитных явлений, сопровождающихся большими выбросами энергии. Эта система будет состоять из оптических фотометров, линзовых телескопов-спектрометров и трековых гамма-детекторов. Уникальность данного комплекса состоит в том, что он даст возможность наблюдать электромагнитные явления одновременно в оптическом, рентгеновском и гамма-спектрах, а также точно определять местоположение их источников, что позволит ученым впервые локализовать область генерации этих явлений и сделать новый шаг в их изучении.

— Электромагнитные транзиенты — это одно из самых опасных и при этом малоизученных явлений в атмосфере Земли, мощность которых может быть сопоставима с взрывом водородной бомбы (десятки мегатонн), — рассказывает ведущий научный сотрудник Лаборатории космической рентгеновской и гамма-астрономии НИИ ядерной физики имени Скобельцына Сергей Свертилов. — Однако в отличие от атомного взрыва основная энергия данного феномена расходуется не на ударную волну, а преобразуется в электромагнитный импульс, способный вывести из строя всю электронику в зоне его воздействия (радиус поражения составляет несколько десятков километров).

Влияние электромагнитных транзиентов начинается с высоты 10 км над поверхностью Земли, где летают современные авиалайнеры, и это может представлять для них серьезную опасность.

Карта для радиации

Два других аппарата «Универсат-Сократ», относящихся к классу микроспутников, будут мониторить радиационный фон на эллиптических орбитах, высота которых варьируется от 900 до 9 тыс. км. На борту аппараты будут иметь по несколько полупроводниковых детекторов заряженных частиц, с помощью которых можно определять интенсивность, зарядовый состав и направленность радиационного излучения.

Радиация помимо негативного воздействия на человека (в условиях пилотируемого полета) оказывает влияние и на электронику. Причем особенно чувствительны к частицам излучения самые современные и компактные высокоинтегрированные микросхемы — в космосе они разрушаются быстрее всего, вынуждая проектировщиков орбитальной техники использовать более массивные элементы, а также дублировать их функции, говорит Сергей Свертилов.

В настоящее время ученые располагают картами распределения радиации на орбите, которые показывают общую ситуацию. Однако потоки частиц могут значительно отклоняться от стандартных траекторий, и радиация в данном случае усиливается в областях, где ожидается низкий уровень излучения, — именно на отслеживание таких изменений нацелена новая группировка спутников, которая будет заблаговременно предупреждать об опасности. При этом с помощью мониторинга станет возможным оперативное моделирование картины распределения радиации в диапазоне от низких до геостационарных орбит высотой 40 тыс. км.

Космическая погода онлайн

Предполагается, что данные, поступающие со спутниковой системы, будут незамедлительно выкладываться в Сеть, что даст возможность следить за изменениями «космической погоды» в режиме реального времени и выдавать предупреждения о появлении угроз в течение нескольких секунд после их обнаружения (это позволит космическим аппаратам вовремя совершать маневры уклонения в случае высокого риска столкновения). При этом новые данные дополнят информацию об опасных объектах, собираемую наземными станциями слежения, качество работы которых сильно зависит от атмосферных явлений.

— Наши студенты уже со второй половины второго курса, а наиболее продвинутые — даже с первого года обучения распределяются по кафедрам и принимают активное участие в научно-исследовательской работе лабораторий. Над космическими проектами они трудятся на всех стадиях: начиная от проектирования и заканчивая анализом информации, полученной с уже запущенных спутников, — рассказал Сергей Свертилов.

Важно отметить, что по условиям контракта на финансирование проекта со стороны Министерства образования возраст половины специалистов, работающих со спутниками «Универсат-Сократ», не должен превышать 40 лет. В связи с этим над проектом трудится множество студентов и аспирантов МГУ, которые имеют возможность получить уникальный опыт работы с космической техникой прямо в рамках учебного процесса.