В Лаборатории геокосмических исследований НИЯУ МИФИ завершён важный этап разработки — собран и выведен на калибровочные испытания прототип аппаратуры для изучения полярных сияний. Прибор предназначен для установки на космической платформе CubeSat 3U от компании ООО «Геоскан». Его главная задача — регистрировать энергичные электроны, высыпающиеся из внешнего радиационного пояса Земли: именно эти частицы и порождают полярные сияния, а их динамика важна для понимания процессов в околоземном пространстве и прогнозирования космической погоды.
Фото: НИЯУ МИФИ
Особенность проекта — работа в условиях строгих ограничений, типичных для малых спутников: минимальные габариты, низкое энергопотребление и ограниченный канал передачи данных на Землю. При этом разработчикам удалось добиться высокого энергетического разрешения детектора — одного из ключевых параметров для научных измерений.
«Сердце» прибора — сцинтилляционный кристалл иодида цезия, активированный таллием (CsI(Tl)). Принцип его работы основан на преобразовании энергии ионизирующего излучения в видимый свет: когда заряженная частица или гамма‑квант попадает в кристалл, атомы возбуждаются и при возврате в основное состояние испускают фотоны — возникает вспышка сцинтилляционного света. Интенсивность вспышки пропорциональна поглощённой энергии, что позволяет точно восстанавливать энергию падающего излучения.
Для сбора света используются кремниевые фотоумножители (SiPM), преобразующие фотоны в электрический сигнал. Одна из главных инженерных сложностей — максимально эффективно собрать свет при минимальном числе фотодетекторов: каждый дополнительный канал требует своей электроники, а место и энергоресурсы на кубсате строго ограничены. Команда проекта протестировала множество конфигураций расположения SiPM, чтобы найти оптимальный баланс между эффективностью светосбора, равномерностью отклика по объёму кристалла и сложностью электроники.
Фото: НИЯУ МИФИ
Ещё одна критическая задача — надёжная регистрация очень коротких световых вспышек (длительностью порядка 700–900 наносекунд). Для этого в МИФИ разработали собственную аналоговую плату съёма информации. Она обеспечивает стабилизацию напряжения питания SiPM — это особенно важно из‑за сильных колебаний температуры на орбите, которые могут сдвигать напряжение пробоя и искажать измерения. Плата также отвечает за малошумящее усиление и суммирование сигнала, чтобы полезный сигнал не терялся в шумах.
Вычислительным ядром платы стала программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС). Она выполняет оцифровку и отбор сигналов в реальном времени: детектор способен фиксировать множество событий в секунду, но записывать все из них невозможно из‑за ограниченного объёма памяти и пропускной способности канала связи с Землёй. ПЛИС анализирует каждый импульс прямо в потоке данных и решает, какой сигнал стоит сохранить для дальнейшей научной обработки.
Над проектом работала межпоколенческая команда — сотрудники лаборатории, студенты и даже школьники, для которых участие стало первым опытом работы со сложной электроникой. Собранный прототип прошёл калибровочные испытания, результаты которых подтвердили: прибор не просто фиксирует наличие электронов, но и достоверно определяет их энергию — это принципиально важно для решения научных задач миссии.
Проект реализуется в рамках научно‑образовательного проекта Space‑Pi, организованного Фондом содействия инновациям при поддержке федерального проекта «Кадры для космоса». Разработка в МИФИ — пример того, как образовательные инициативы позволяют вовлекать молодёжь в реальные космические исследования и создавать конкурентоспособную научную аппаратуру для малых спутников.
Также мы рассказывали, что главный исполнительный директор Американской торговой палаты (AmCham) в России Роберт Эйджи выделил космос, Арктику, IT, авиастроение и другие высокотехнологичные отрасли как наиболее привлекательные для партнёрства американского бизнеса с Россией.
Читайте Медиа Ток в МАХ и Telegram
