Ученые Самарского университета готовят к испытаниям прототип первой в мире сверхлегкой оптической системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для наноспутников. В основе оптической системы - разработанная в университете плоская дифракционная линза, обладающая уникальными характеристиками. Объектив системы будет устанавливаться на борту наноспутника в специальном корпусе. Первый тестовый образец такого корпуса был изготовлен на днях в университетской лаборатории аддитивных технологий. Сложный по форме и внутренней структуре компонент космического аппарата создан путем 3D-печати на установке селективного лазерного сплавления SLM 280HL.

"Это первый в мире объектив с дифракционной оптикой, который отправится в космос. Для объектива разработан инновационный корпус бионической формы, рассчитанный по оптимальной технологии, чтобы минимизировать вес при сохранении прочностных характеристик. Это будет достаточно легкая система, вместе с оптической частью общий вес составит менее 100 граммов", - рассказал профессор кафедры суперкомпьютеров и общей информатики Самарского университета Артем Никоноров.

По словам руководителя лаборатории, доцента кафедры технологий производства двигателей Виталия Смелова, чтобы минимизировать вес, во внутреннюю структуру детали в результате топологической оптимизации были добавлены специальные ячеистые участки. Корпус объектива выполнен из порошка сплава алюминия AlSi10Mg. Сплав отечественного производства хорошо известен как в России, так и за рубежом. Габариты детали - 70х80х100 мм.

"Корпус был изготовлен за 8 часов. Благодаря применению аддитивных технологий удалось снизить вес детали примерно на 40% по сравнению с подобной деталью, изготовленной традиционными способами. Как известно, в космической и авиационной сфере вес - это основная характеристика, над уменьшением показателя которой всегда ведется работа", - отметил Смелов.

Прежде чем отправиться в космос, собранный объектив пройдет цикл различных вибрационных и прочностных испытаний в Москве на базе изготовителя космического аппарата - компании "Спутникс". По словам Никонорова, ожидается, что наноспутник будет готов к запуску в конце 2020 года. Аппарат будет работать на орбите высотой 430 км. Предполагаемый срок службы на орбите - от года до трех лет.

"Летные испытания в космосе должны будут показать возможности этой системы, насколько нам нужно дорабатывать технологию. Характеристики объектива достаточно хорошие, мы планируем получать с помощью ДЗЗ разрешение снимков земной поверхности менее ста метров. Стоимость же оптической системы, думаю, будет на порядок ниже, чем у аналогичных решений, скажем, от зарубежных компаний. Например, стоимость зарубежного объектива для кубсата Gecko Imager составляет 23 тысячи евро, у нас система на порядок дешевле", - подчеркнул Никоноров.

Как сообщалось ранее, работы по созданию сверхлегкой оптической системы для дистанционного зондирования Земли ведутся в рамках полученного учеными гранта Фонда содействия инновациям при поддержке правительства и министерства экономического развития и инвестиций Самарской области.

В основе оптической системы — созданная ранее в Самарском университете плоская дифракционная линза, заменяющая систему линз и зеркал современных телеобъективов. При производстве такой линзы на поверхность кварцевого стекла наносится резист — фоточувствительное вещество толщиной 10 микрометров (для сравнения, толщина человеческого волоса 40-90 микрометров). На резисте с помощью лазерного луча создается 256-уровневый микрорельеф. С его помощью происходит "приближение" объекта, а компенсацию искажений обеспечивает компьютерная обработка получаемых изображений на основе нейронных сетей глубокого обучения. По словам ученых, на основе дифракционной линзы можно изготовить аналог телеобъектива с фокусным расстоянием 300 мм, который будет весить около 10 граммов.

TLTnews.ru