Создание и модернизация изделий космической техники повышенной надежности наземного и космического сегментов и исследование ионосферы

Научно-техническая программа ИРН BR21882375, сроки выполнения 2023-2025 гг.

Руководитель: Гордиенко Г.И., кандидат физ.-мат. наук

Основная идея Программы заключается в обеспечении единого цикла: от создания и модернизации изделий космической техники повышенной надежности в качестве полезной нагрузки космических аппаратов (КА) различного назначения и до приема и обработки научной информации.

Создание и разработка отечественных антифрикционных и антикоррозионных графеновых наноструктур и на их основе чувствительных датчиков деформации и давления повышенной надежности для космической техники двойного назначения является основой для проведения космических исследований на мировом уровне и получения новых результатов с использованием перспективных технологий.  

Модернизация системы оперативного мониторинга состояния ионосферы, являющихся единственными экспериментальными комплексами космического мониторинга ионосферы в Среднеазиатском регионе, позволит войти в международную сеть Global Ionoshere Radio Observatory (GIRO), получать информацию в режиме on-line о состоянии ионосферы при внешних воздействиях техногенного и естественного происхождения. 

Модернизация системы отказов бортовой электронной аппаратуры необходима для проведения исследований о комплексном воздействии факторов космического пространства воздействии на бортовую электронную аппаратуру КА различного назначения, в том числе и казахстанских. 

Цель программы.

Обеспечение единого цикла создания и модернизации изделий космической техники повышенной надежности для эксплуатации в космическом пространстве и экстремальных условиях, и исследование ионосферы; выход на международный рынок изделий космической техники отечественного производства.

Задачи программы.

Способ достижения цели Программы заключается в создании и модернизации космических систем наземного и космического сегмента, обеспечивающие развитие современной научно-экспериментальной базы для вхождения в международные системы в качестве равноправного партнера. 

Перечень поставленных задач в соответствии с НТЗ №55 (Приложение, Рисунок 1):

Задача 1. Разработка и создание аппаратно-программного комплекса (АПК) для исследования и оперативного мониторинга состояния ионосферы при различных гелио-геомагнитных возмущениях и геофизических условиях, позволяющего получить рабочие радиочастотные параметры, в том числе: диапазон частот, тип модуляции, выходную мощность для резервного вида связи.

Задача 2. Создание центра управления и приема (ЦУП) оперативной научной информации с полезной нагрузки КА различного назначения, в том числе и казахстанских.

Задача 3. Создание отечественных антифрикционных и антикоррозионных материалов на основе графеновых наноструктур для космической техники и улучшения защитных свойств изделий.

Задача 4. Создание чувствительных датчиков деформации и давления на основе графеновых наноструктур для космической техники.

Задача 5. Повышение надежности бортовой электронной аппаратуры (БЭА) КА различного назначения в условиях комплексного воздействия факторов космического пространства.

Задача 6. Создание Национальной лаборатории надежности и безопасности орбитальных и наземных космических систем.

Ожидаемые результаты.

1. При разработке и создании АПК будет применена технология программно определяемых радиосистем и систем диагностики ионосферных радиоканалов, выбор в автоматическом режиме оптимальных рабочих частот связи. 

2. Будет разработан приемо-передающий комплекс на основе многоантенных технологий для формирования и обработки оперативной и научной информации с полезной нагрузки КА, в том числе и казахстанских.

3. Будут созданы новые отечественные антифрикционные и антикоррозионные углеродные наноструктуры, выполнена оценка физических характеристик с использованием комбинированной системы Оже-электронной спектроскопии (ЭМ-ОЭС) новых покрытий для космической техники. 

4. Будут оптимизированы технология создания чувствительных датчиков деформации и давления, созданы опытные образцы датчиков для космической техники. Разработано Тактико-Научно -техническое задание на создание новых изделий в качестве полезной нагрузки.

5. Повышение надежности БЭА КА будет основано за счёт ввода необходимого программного резерва архитектуры систем на кристалле на основе принятий решений интеллектуальной системы.

6. Национальная лаборатория надежности и безопасности орбитальных и наземных космических систем создается на основе Меморандума с НАО «Казахский национальный университет имени аль Фараби». 

Полученные результаты на 2024 год:

Проработаны требования и условия к размещению и установке передающей и приёмной антенн для ионозонда DPS4D в соответствии с Техническим Руководством предприятия изготовителя (LowellDigisondeInternational (LDI)). Исследована роль процессов внезапного стратосферного потепления на развитие отклика F-области ионосферы на умеренное возмущение геомагнитного поля. Представлена архитектура программно-определяемых радиосистем для ионозонда вертикального и наклонного зондирования ионосферы непрерывным ЛЧМ-сигналом. Созданы опытные образцы антифрикционных и антикоррозионных материалов на на основе графеновых наноструктур. Разработана технология создания датчиковдавления и деформации на основе графеновых наноструктур. Создан опытный образец наземной установки для регистрации отказов бортовой электронной аппаратуры. Выполнен анализ необходимых нормативных документов для создания Национальной лаборатории надежности и безопасности орбитальных и наземных космических систем.

Список опубликованных работ

1 Бебенин А.А., Грищенко В.Ф., Баден А.С. Прогнозирование интенсивности сбоев и отказов бортовой электронной аппаратуры в различных геофизических условиях по траектории авиакосмических аппаратов различного назначения // Хабаршысы-Вестник Национального Университета обороны Республики Казахстан – Елбасы. – 2024. – №1.

2 Gordiyenko G., Yakovets A., Litvinov Y., Andreev A. The Influence of Sudden Stratospheric Warming on the Development of Ionospheric Storms: The Alma-Ata Ground-Based Ionosonde Observations // Atmosphere. – 2024. – Vol. 15, No. 626. – DOI: https://doi.org/10.3390/atmos15060626.

Представлен доклад:

1 Grichshenko V.F., Baden A.S., Mukushev A.A., Zikiryaev N.S., Askaruly K. Distribution of energy spectra of cosmic ray nuclei in the energy E = 1 MeV/nucleon to 1000 MeV/nucleon in spacecraft orbits // Proceedings of the 45th Scientific Assembly of COSPAR. 2024.

Исполнители проекта