V Летняя научная школа молодых ученых-космофизиков

→ Asia/Yakutsk
200 (Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН)

200

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН

г. Якутск, проспект Ленина, д. 31
Description

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера Сибирского отделения Российской академии наук с 20 по 22 августа 2025 г. проводит V Летнюю научную школу молодых ученых-космофизиков.

Тематика Школы включает в себя следующие научные направления:

1) Астрофизика космических лучей.

2) Солнечно-земная физика (физика атмосферы, физика магнитосферы и ионосферы).

3) Приборы и техника эксперимента, прикладные задачи.

Участниками Школы могут стать молодые ученые и преподаватели, аспиранты и студенты старших курсов ВУЗов в возрасте до 39 лет.

Для участия в работе Школы необходимо зарегистрироваться и подать тезис на сайте мероприятия https://indico.ysn.ru/event/21 до 4 августа 2025 г.

Место проведения – главное здание Института космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера Сибирского отделения Российской академии наук (г. Якутск, пр. Ленина, 31), ионосферная станция и геомагнитная обсерватория «Якутск» (9 и 10 км Покровского тракта).

В программу Школы будут включены лекции, устные и стендовые доклады.

Форма проведения: гибридная (очная и дистанционная).

Организационный взнос – отсутствует.

Participants
    • 9:00 AM → 10:00 AM
      Регистрация
      Convener: Петр Гололобов (ИКФИА СО РАН)
    • 10:00 AM → 10:15 AM
      Открытие
      Convener: Петр Гололобов (ИКФИА СО РАН)
      • 10:00 AM
        Приветственное слово 10m
        Speaker: Алексей Моисеев (ИКФИА СО РАН)
      • 10:10 AM
        Приветственное слово 5m
        Speaker: Игорь Колтовской (ИКФИА СО РАН)
    • 10:15 AM → 11:15 AM
      Лекции
      Convener: Петр Гололобов (ИКФИА СО РАН)
      • 10:15 AM
        Международное сотрудничество в ИКФИА СО РАН по магнитосферно-ионосферным исследованиям 30m

        Лекция. 30 мин.

        Speaker: Dr Дмитрий Гаврильевич Баишев (ИКФИА СО РАН)
      • 10:45 AM
        Исследование волновых процессов оптическими приборами в средней и верхней атмосфере 30m

        лекция. 30 мин.

        Speaker: Игорь Колтовской (ИКФИА СО РАН)
    • 11:15 AM → 11:40 AM
      Кофе брейк 25m
    • 11:40 AM → 12:55 PM
      Молодежные доклады
      • 11:40 AM
        Поиск направления целостата по фотографиям области Полярной звезды 15m

        Ключевые слова: целостат, юстировка, метод Михельсона, Полярная звезда, астрометрические измерения

        Целостаты представляют собой важные элементы в астрономических и научных установках, обеспечивающие стабильное направление оптических систем на небесные объекты. Точное поддержание оси вращения зеркала является критически важным аспектом их эксплуатации, напрямую влияющим на качество получаемых астрономических данных.

        Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения точности астрономических наблюдений и минимизации систематических ошибок, связанных с неправильным положением оси. Цель исследования заключается в разработке метода определения направления оси вращения зеркала целостата с последующим вычислением и применением необходимых поправок для её корректировки. Работа проведена на горизонтальном солнечном телескопе АСТ в Саянской обсерватории ИСЗФ СО РАН (Бурятия, п. Монды).

        Принцип работы метода основан на цифровой съёмке окрестностей Полярной звезды с помощью камеры, закреплённой на конструкции зеркала целостата. При вращении зеркала целостата вокруг своей оси центр изображения, фиксируемый камерой, перемещается по окружности. Центр этой окружности совпадает с осью вращения зеркала.

        Методика реализации предполагает многократное повторение измерений при смещении зеркала во всём диапазоне его перемещения в направлении восток-запад. Это позволяет получить серию значений направлений оси вращения.
        Данный метод имеет сходство с известным методом Н.Н. Михельсона, предназначенным для определения ошибок установки и деформаций экваториальных телескопов.

        Экспериментальная часть включала серию измерений с поворотом зеркала на 110° и получением 118 фотографий. Обработка данных проводилась с использованием сервиса Astrometry.net. На языке программирования Python был написан специальный макрос, который по методу наименьших квадратов подбирал параметры окружностей к экспериментальным данным.

        На основе полученных данных были построены графики направления оси целостата в полярных координатах (Рис. 1), а также зависимости направлений оси от положения целостата по долготе (Рис. 2).
        enter image description here

        Рис. 1. Расположение экспериментальных точек во второй экваториальной системе координат. Красными точками обозначены — центры фотографий, зелеными — центры построенных окружностей, звездой — Полярная звезда, красным треугольником — среднее направление оси целостата.

        enter image description here

        Рис.2. Зависимость положения направления оси целостата от долготной координаты положения монтировки целостата.

        В результате были определены средние координаты оси целостата: RA = 5,634 ч (84,51°), Dec = 89,58°, а также рассчитаны необходимые поправки по азимуту (0,5515°) и высоте (0°11`).

        Технические параметры монтировки:
        • База для регулировки по высоте: 548,5 мм
        • База для регулировки по азимуту: 712 мм
        • Шаг винта высоты: 2 мм
        • Шаг винта азимута: 3 мм

        Расчёт корректировок выполнялся по формуле:
        $N= \frac{θπ }{180°} \frac{L}{p}$

        N — требуемое число оборотов винта,
        θ — рассчитанный угол поправки в градусах,
        L — база опоры целостата,
        p — шаг резьбы регулировочного винта.

        Корректировка положения была успешно выполнена путём вращения регулировочных винтов: винт азимута был повёрнут на 2,6 оборота на восток, а винт склонения — на 0,87 оборота вверх. После внесения поправок направление оси было исправлено. По результатам проверки установлено, что целостат стал функционировать нормально, а дополнительное зеркало не выходит за пределы рабочего диапазона.

        Преимущества методики:
        • Простота технической реализации
        • Минимальное необходимое оборудование
        • Быстрота получения результатов
        • Независимость от погодных условий
        • Возможность регулярного применения

        Практическая значимость работы заключается в создании эффективного инструмента для оперативной диагностики и корректировки положения зеркала целостата. Метод позволяет проводить мониторинг без занятия наблюдательного времени и не зависит от времени года.

        Перспективы развития включают автоматизацию процесса с использованием веб-камер, учёт атмосферных эффектов и компенсацию геометрических искажений системы.

        Литература
        1. Степанов Н.Н. Сферическая тригонометрия. — Изд. 2-е. — Ленинград, Москва: Гостехиздат, 1948. — 154 с.
        2. Михельсон, Н. Н. Метод определения ошибки установки и деформаций экваториального телескопа. — Ленинград: Известия ГАУ, №200, 1982. — 154-159 с.

        Speaker: Дарья Ларионова (ИСЗФ СО РАН)
      • 11:55 AM
        Разработка полезной нагрузки для малого космического аппарата "Чолбон" 15m

        Малый космический аппарат (МКА) «Чолбон» разрабатывается Малой академией наук Республики Саха (Якутия) совместно с ООО «ЯКС», ООО «СПУТНИКС» и Институтом космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН. Основными целями проекта являются отработка технологий создания и эксплуатации малых космических аппаратов, а также подготовка квалифицированных кадров для реализации будущих космических миссий.

        МКА «Чолбон» создан на платформе «Орбикрафт-Про» в формате 1U CubeSat. Выбор платформы обусловлен ее низкой стоимостью, успешной историей использования во многих миссиях и доступностью интерфейсного контрольного документа (ИКД). Платформа включает все необходимые для функционирования системы: бортовую вычислительную машину (БВМ), телеметрическую и телекомандную подсистемы (ТМ/ТК), систему ориентации и стабилизации (СОС) и систему электропитания (СЭП). Для полезной нагрузки (ПН) выделен объем около 0,2U (18×80×80 мм) с массой до 150 г, что существенно ограничивает функциональность и размеры устанавливаемого оборудования [1].

        Разработанная полезная нагрузка соответствует требованиям ИКД и предназначена для решения образовательных задач. ПН включает кластер микроконтроллеров (узлов), на которые загружаются программы (прошивки), написанные школьниками и студентами. Кластер разделён на две группы, управляемые отдельными микроконтроллерами-супервизорами, которые обеспечивают взаимодействие между прошивками и бортовыми системами КА, изоляцию неисправных узлов при возникновении ошибок, передачу телеметрии и приём команд. Подобный подход успешно реализовывался ранее в проектах малых космических аппаратов «ArduSat» [2] и «ReshUCube» [3]. Загрузка прошивок осуществляется по радиоканалу через подсистему ТМ/ТК после предварительной проверки на инженерном образце полезной нагрузки, полностью идентичном лётному изделию.

        Образовательные задачи, решаемые с помощью полезной нагрузки МКА «Чолбон», включают разработку алгоритмов управления космическими аппаратами, выполнение лабораторных работ по физике, эксперименты по радиосвязи и обработке сигналов, задачи дистанционного зондирования Земли и др. В полезную нагрузку интегрирован компактный сцинтилляционный гамма-спектрометр на основе кремниевого фотоумножителя (SiPM) и кристалла CsI(Tl). Это позволяет выполнять эксперименты по изучению космических лучей. Достигнутое спектральное разрешение около 10% при энергии 662 кэВ сопоставимо с характеристиками аналогичных приборов [4]. В настоящий момент ведётся отладка и доработка программного обеспечения для обработки данных с гамма-спектрометра.

        Лётный образец МКА успешно прошёл вибрационные и климатические испытания. В ближайшее время планируется проведение сертификационных термовакуумных испытаний. Основные работы по изготовлению аппарата и установке полезной нагрузки завершены в начале 2025 года. Запуск МКА «Чолбон» ожидается в конце 2025 — начале 2026 года.

        Список источников:
        1. СПУТНИКС - Интерфейсный контрольный документ SXC1 и SXC3 [Электронный ресурс]. URL: https://sputnix.ru/ru/platformyi/interfejsnyij-kontrolnyij-dokument-icd (дата обращения: 04.08.2025).
        2. Geeroms D. [и др.]. ARDUSAT, an Arduino-based cubesat providing students with the opportunity to create their own satellite experiment and collect real-world space data / D. Geeroms, S. Bertho, M. De Roeve, R. Lempens, M. Ordies, [и др.]., ESA Publications Division C/O ESTEC, 2015.
        3. Ханов В. Х., Зуев Д. М., Шахматов А. В. РЕАЛИЗАЦИИ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ НАНОСПУТНИКА ReshUCube КАК РЕКОНФИГУРИРУЕМОЙ КОСМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева», 2021.C. 418–419.
        4. Bonifacio D. A. B. [и др.]. Open-source hardware and cost-effective gamma-ray spectrometer using Raspberry Pi Pico // Radiation Physics and Chemistry. 2025. (234). C. 112728.

        Speaker: Andrei Petrov (National Taiwan University)
      • 12:10 PM
        Прием и декодирование сигналов с метеоспутников 15m

        Метеорологические спутники серий NOAA (США) и Метеор-М (Россия) предоставляют данные о погоде, климате и окружающей среде в реальном времени. Прием их сигналов с использованием программно-определяемой радиосистемы (SDR) и специализированных антенн позволяет индивидуальным исследователям получать изображения Земли для мониторинга природных явлений. Целью данной работы является разработка и тестирование системы приема и декодирования сигналов с метеоспутников