Ученые Самарского университета им. Королёва и Института систем обработки изображений (ИСОИ) РАН разработали первый отечественный гиперспектрометр для наноспутников формата CubeSat (кубсат). Компактный прибор пройдет испытания в космосе на борту наноспутника SXC3-219 ИСОИ, выведенного на орбиту 9 августа 2022 года в рамках запуска с космодрома Байконур ракеты-носителя «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат» с иранским спутником «Хайям» и 16 российскими малыми космическими аппаратами.

«Данный гиперспектрометр – совместная разработка ученых ИСОИ РАН и Самарского университета им. Королёва. Несмотря на то, что спутник запущен в рамках школьного образовательного проекта, на его борту установлен полноценный исследовательский прибор, позволяющий проводить гиперспектральное дистанционное зондирование Земли, то есть, осуществлять экологический мониторинг, следить за состоянием лесов и сельскохозяйственных посевов, отслеживать возникновение лесных пожаров и выполнять другие задачи. Ранее гиперспектрометры на отечественных космических аппаратах такого класса – наноспутниках формата кубсат 3U – не устанавливались из-за сложностей создания компактного прибора с характеристиками, необходимыми для гиперспектральной съемки из космоса. Конечно же, существуют самые различные миниатюрные гиперспектрометры, ими оснащаются малые беспилотники, например, для систем умного земледелия, есть гиперспектрометры даже для смартфонов, но для съемок с орбиты земная техника, разумеется, не подходит. Поэтому космические гиперспектрометры обычно устанавливаются на относительно больших спутниках дистанционного зондирования Земли», – рассказал профессор кафедры технической кибернетики Самарского университета им. Королёва доктор физико-математических наук Роман Скиданов.

Как отметил ученый, задача уместить полноценный космический гиперспектрометр в наноспутнике формата 3U размерами 10 х 10 х 30 см оказалась достаточно сложной, но интересной. Гиперспектрометр разработан на основе схемы Оффнера. Снимает прибор в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Количество спектральных каналов - от 150 до 300, спектральное разрешение от 2 до 4 нм. Масса гиперспектрометра – 1,6 кг, размеры – 13 х 9,4 х 9,4 см, то есть он занимает менее половины внутреннего пространства наноспутника. Данные со спутника будут поступать в Центр приема и обработки космической информации Самарского университета им. Королёва.

Самарский университет им. Королёва – один из мировых лидеров в области фотоники. Более 40 лет назад в вузе была создана и успешно работает школа компьютерной оптики и обработки изображений под руководством академика РАН, президента Самарского университета Виктора Сойфера. Учеными университета разработана инновационная дифракционная оптика, которая нашла свое применение в самых различных сферах – космосе, медицине, сельском хозяйстве. Исследования в области дифракционных оптических элементов позволили ученым Самарского университета им. Королёва создать компактные гиперспектральные устройства для применения в системах интеллектуального земледелия. Мобильные агромелиоративные комплексы способны самостоятельно анализировать состояние почвы и регулировать интенсивность полива и внесения удобрений, что может повысить урожайность сельскохозяйственных культур в среднем на 25-30%.

По мнению разработчиков, испытания в космосе нового гиперспектрометра несомненно имеют не только важный образовательный эффект в плане популяризации космонавтики и космических технологий среди подрастающего поколения. Работа прибора на орбите также должна показать возможность массовой установки в будущем подобного оборудования на аппаратах нанокласса, что позволит удешевить и сделать более доступными системы гиперспектрального зондирования Земли. На основе низкобюджетных наноспутников с компактным гиперспектрометром 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 ДЗЗ окажется над нужным местом. Получаемая информация будет важна для оперативного отслеживания, например, ситуации с распространением природных пожаров, паводков и в других целях.