Участники направления «Космические технологии» научно-технологической программы «Большие вызовы» в «Сириусе» завершают работу над созданием прототипа позиционно-чувствительного сцинтилляционного детектора гамма-излучения и электронов. Разработкой летной версии продукта занимаются ученые МГУ имени Ломоносова. Аппарат будет установлен на малом космическом аппарате формата кубсат, запуск которого планируется в течение ближайшего года с космодрома «Восточный».
Участники команды разрабатывают прототип детектора, который будет измерять космическую радиацию различной природы – астрофизические явления в гамма-диапазоне и электроны солнечных космических лучей. Прибор станет частью полезной нагрузки для малых космических аппаратов формата кубсат, предназначенных для изучения космического пространства. Исследование Солнца и солнечно-земных связей важно, чтобы определить, как процессы на нем влияют на Землю и работу космических аппаратов.
«У модели, которую создают старшеклассники вместе с наставниками, есть сцинтилляционный детектор – набор специальных прозрачных кристаллов, который при попадании частицы или гамма-кванта дает световую вспышку. Свет приходит на плату с фотоприемниками, затем электрические сигналы с их выходов обрабатываются и переводятся в цифровой код с помощью микросхем. Микроконтроллер обрабатывает полученные данные и разделяет их на две категории: мониторинг, где фиксируется количество событий с определенной энергией, и подробные данные о времени и энергии каждого взаимодействия. Эта информация будет передаваться наземным специалистам для отслеживания радиационного фона космического пространства. В результате проекта школьники получат макет детектора с налаженной электроникой, что позволит оценить, как будет функционировать летная версия прибора, и скорректировать техническую документацию для ее изготовления», – рассказывает доцент кафедры физики космоса физического факультета МГУ и старший научный сотрудник НИИ ядерной физики Виталий Богомолов.
Практической работе предшествовали лекции по физике космоса от экспертов Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ. Научные сотрудники познакомили школьников с космической радиацией, продемонстрировали данные, получаемые со спутников, рассказали о строении магнитосферы Земли, где находятся внешние и внутренние радиационные пояса, Бразильская магнитная аномалия и многое другое.
«На занятиях по космофизике я узнал огромное количество новой и полезной информации. В работе над проектом мы разделились на две команды – часть из нас занимается программированием и математическим моделированием, а часть – электроникой. Я сосредоточен на технической части прототипа – паяю платы и проверяю их работоспособность. Принцип нашего детектора следующий: фотоматрица фиксирует вспышку от кристалла, который чувствует радиацию, эта вспышка увеличивается усилителем и потом читается с помощью отдельной платы. В процессе создания макета мне встретились такие задачи, с которыми я раньше не сталкивался. Например, мы припаивали микросхему, расстояние между элементами которой около 0,1 мм – это очень мелкая и кропотливая работа», – поделился впечатлениями участник программы «Большие вызовы» из Республики Саха (Якутия) Артем Мардин.
За последние десятилетия было запущено множество космических аппаратов для изучения электромагнитного излучения Солнца во всем диапазоне длин волн и характеристик потоков заряженных и нейтральных частиц. Благодаря этим миссиям ученые получили много данных о процессах на Солнце, распространении частиц и их взаимодействии с магнитосферой Земли.
«Я и еще несколько участников команды занимаемся программированием – пишем программное обеспечение для микроконтроллера. Мне необходимо создать программу для расшифровки и анализа данных, приходящих с детектора, и сформировать их в одну общую базу. Все данные будут доступны на сайте, над интерфейсом которого также работает наша команда. Мы стараемся сделать его понятным для любого пользователя, чтобы каждый смог отследить не только время, когда было зарегистрировано то или иное событие, но и пространственное расположение космического аппарата. Наш проект почти закончен – удивительно видеть результат своей работы и знать, что эта разработка в будущем поможет не только ученым в их работе, но и обычным пользователям, интересующимся космической погодой», – комментирует школьница из Московской области Мария Федорова.
Работа над созданием позиционно-чувствительного детектора радиации для малых спутников формата кубсат продолжится по завершении программы «Большие вызовы». Прибор будет усовершенствован и запущен с космодрома «Восточный» на спутнике «Скорпион» предварительно в конце 2024 – начале 2025 года. Космический аппарат предназначен для изучения радиационного фона на полярной орбите, куда планируется запуск пилотируемой российской орбитальной станции.
