Нижегородский спутник станет новым защитником леса и сельхозугодий России

26 марта 2025 года, 11:53

Его планируется запустить в конце июля 2025 года.

Фото: Алексей Чугунов

ННГУ планирует запустить свой первый спутник — «Лобачевский» на космическую орбиту Земли в июле 2025 года. Космический аппарат будет делать спектральные снимки нижегородских лесов, полей, лугов и других экосистем и передавать их на Землю, чтобы ученые нижегородского университета совершенствовали технологии интеллектуальной обработки космических спектральных данных. Об особенностях спутника «Лобачевский», научной и образовательной программах корреспонденту ИА «Время Н» рассказал руководитель спутникового проекта, заместитель начальника отдела по работе с талантливой молодежью ННГУ им. Н.И. Лобачевского Максим Жарков.

Как все начиналось

Летом 2023 года на встрече губернатора Нижегородской области Глеба Никитина с советником генерального директора Фонда содействия и инновации Иваном Бортником родилась идея о запуске нижегородского спутника по программе «Спейс Пи». Поскольку программа эта научно-образовательная, то владельцами спутников являются российские вузы, техникумы и даже общеобразовательные школы. Всего с 2022 года по программе «Спейс Пи» было запущено 50 спутников различного назначения, часть из них уже завершили свои миссии и сошли с орбиты. Сейчас в космосе находятся 35 спутников, входящих в группировку «Спейс Пи». В октябре 2023 года ННГУ им. Н. И. Лобачевского подал заявку на грант на создание спутника в Фонд содействия инновациям, и в конце февраля 2024 года Фонд ее одобрил. Размер гранта на приобретение спутника составил 10 млн рублей.

«ННГУ не изготавливает спутник самостоятельно, это очень сложное инженерное устройство, у нас нет таких компетенций. В России есть всего семь компаний, которые допущены Фондом содействия инновациям к участию в этой программе, которые занимаются производством спутников формата CubeSat. Одна из них — компания „Геоскан“ из Санкт-Петербурга. С ней мы и заключили договор. Специалисты Геоскана изготавливают для нас спутниковую платформу и интегрируют в нее полезную нагрузку. Все вместе, в сборе и станет спутником „Лобачевский“», — пояснил Максим Жарков.

Микроспутник — на страже лесов

Формат спутника «Лобачевский» — CubeSat 16U — это значит, что его объем состоит из 16 «юнитов», каждый из которых имеет размер 10 на 10 на 10 сантиметров. Таким образом, размер спутника 20×20×40 см. Общий вес космического аппарата с установленными в него устройствами полезной нагрузки составит порядка 30 кг. Это значит, что спутник «Лобачевский» относится к классу микроспутников.

Главная полезная нагрузка спутника «Лобачевский» — две спектральные камеры. Одну из них, мультиспектральную, ННГУ уже получил и передал в Санкт-Петербург для интеграции в спутниковую платформу. Камера изготовлена в подмосковном Зеленограде Научно-производственным объединением «Лептон», одним из мировых лидеров в производстве спектрального оборудования. Средства на приобретение камеры, 7 млн рублей, пожертвовал университету крупный российский агрохолдинг «Щелково Агрохим». Таким образом лидер в сфере агротехнологий и производстве удобрений поддержал российскую науку. Вторая, гиперспектральная камера, разработана партнером спутникового проекта Самарским государственным университетом им. академика С.П. Королева. До конца марта устройство также будет передано в компанию «Геоскан».

«С помощью этих камер мы может будем проводить спектральный анализ растительного покрова лесов и агрокультур в Нижегородской области и других регионах. Полученные данные пройдут интеллектуальную обработку с помощью программно-аппаратного комплекса, созданного в ННГУ им. Н. И. Лобачевского научным коллективом под руководством доктора технических наук, профессора Института информационных технологий, математики и механики (ИИТММ) ННГУ Вадима Турлапова», — объяснил Жарков.

Благодаря данным, полученным со спутника, можно выявлять зоны, где растения находятся в стрессовом состоянии, например, в результате поражения деревьев насекомыми-паразитами, или по причине недостатка влаги в почве. Можно оценивать эффективность использования удобрений и многое другое.

«Но, чтобы искусственный интеллект по космическим данным надежно определял параметры исследуемых участков, ученым на этапе исследования нужно „разметить“, верифицировать эти данные, а для этого нужно знать точные агрофизические характеристики этих участков на земле. Научная работа предстоит большая, поэтому для совместного использования научного оборудования спутника „Лобачевский“ создается консорциум, в который войдут наш университет, Самарский государственный университет им. С.П. Королева, Нижегородский государственный агротехнологический университет им. Л. Я. Флорентьева, Орловский государственный университет им. Н.В. Парахина и Агрофизический научно-исследовательский институт из Санкт-Петербурга», — сказал Максим Жарков.

Еще одно устройство полезной нагрузки спутника «Лобачевский» — это плата радио-ретранслятора со встроенным аппаратно-программным комплексом для проведения испытаний мемристивных устройств в космосе. Плата небольшая, ее вес всего 50 грамм. Ретранслятор будет принимать сообщения, отправленные радиолюбителями с Земли, и возвращать их обратно на Землю, но радиус распространения таких сообщений составит 3000 км. Ретранслятор позволит общаться международному сообществу радиолюбителей на больших расстояниях.

Кроме ретранслятора на плате размещены управляющий микроконтроллер и две группы мемристоров. В Университете Лобачевского исследованием мемристивных устройств занимается научный коллектив под руководством директора Научно-образовательного центра «Физика твердотельных наноструктур», кандидата физико-математических наук Алексея Михайлова. На космической орбите микроконтроллер в автоматическом режиме будет проводить исследования мемристоров: запускать электротехнические тесты, собирать информацию о состоянии мемристоров и по радиоканалу передавать на Землю результаты исследований. Мемристоры — это будущее вычислительной техники, в том числе, техники для космической отрасли. Поэтому их испытание на орбите имеет большое значение для университета.

«Восточный» готовится к приему «Лобачевского»

Спутник будет полностью готов в конце апреля 2025 года. После этого он пройдет серию испытаний. При запуске спутнику предстоит «пережить» очень сильные вибрации, поэтому необходимо все проверить на Земле. После испытаний спутник будет интегрирован в пусковой контейнер и отправлен на космодром «Восточный». Запуск с космодрома запланирован на конец июля 2025 года. Ракетоноситель «Союз-2.1б с разгонным блоком «Фрегат» выведет на околоземную орбиту спутник дистанционного зондирования Земли «Аист 2Т». Это достаточно большой аппарат массой более 600 кг. Вместе с ним будут выведены на орбиты четыре спутника формата CubeSat 16U, которые принадлежат российским вузам: МГУ им. М.В. Ломоносова, Самарскому государственному университету им. академика С.П. Королева, Санкт-Петербургскому политехническому университету Петра Великого и Университету Лобачевского.

«Спутник „Лобачевский“ будет летать по полярной орбите высотой порядка 500−600 километров. По законам небесной механики, для того, чтобы спутник мог преодолевать гравитацию нашей планеты, ему нужно двигаться со скоростью больше чем первая космическая. Это примерно 8 км в секунду», — рассказал Максим Жарков.

Для сравнения, протяженность Нижегородской области с севера на юг составляет 400 км, чтобы преодолеть это расстояние спутнику потребуется всего 50 секунд.

«И для того, чтобы передать какую-либо информацию, команду на спутник у специалистов будет всего 10- 11 минут. В свою очередь, для получения информации с „Лобачевского“ у них будет больше времени. Радиус зоны приема сигнала спутника составляет 3000 км», — добавил Жарков.

Один виток по орбите Земли «Лобачевский» будет совершать за 1,5 часа. Поскольку Земля «прокручивается» под траекторией полета спутника, то на каждом следующем витке спутник пролетает западнее. Для широты Нижнего Новгорода такое смещение составляет примерно 1200 км. Затем спутник смещается еще западнее, и еще, пока опять не придет к нам с востока.

Плановый срок эксплуатации спутника «Лобачевский» — два года, что является нормой для таких орбит и таких спутников. Затем спутник потеряет скорость, начнет снижение и полностью сгорит в плотных слоях атмосферы.

Космос — школьникам

Параллельно с научной программой ННГУ им. Н. И. Лобачевского реализует план образовательных и профориентационных мероприятия для школьников. Учащиеся нижегородских школ учатся анализировать космические снимки, изучают устройство малых космических аппаратов, учатся принимать сигналы со спутников, находящихся на космической орбите в режиме реального времени.

«Образовательная программа спутникового проекта рассчитана на три года. Она является элементом довузовской подготовки Передовой инженерной школы ННГУ „Космическая связь, геолокация и навигация“, поэтому мы с нетерпением ждем запуска спутника „Лобачевский“, чтобы со школьниками отслеживать его траекторию, получать телеметрические сигналы, учиться обрабатывать спектральные данные», — рассказал Максим Жарков.

Хочется верить, что нижегородские школьники в скором времени станут новыми исследователями космического пространства.

Автор: Алексей Чугунов