Школьники и студенты МИФИ вместе с сотрудниками лаборатории собрали электронику для космического детектора, который будет регистрировать электроны, вызывающие полярные сияния. Прибор предназначен для кубсата, поэтому каждый элемент проходил проверку на совместимость с жёсткими ограничениями по габаритам и энергопотреблению. Прототип уже прошёл калибровочные испытания.
Как сообщили в Лаборатории геокосмических исследований НИЯУ МИФИ, создан прототип аппаратуры для регистрации энергичных электронов, высыпающихся из внешнего радиационного пояса Земли. Прибор будет работать в составе космической платформы CubeSat 3U от компании «Геоскан».
Что за прибор
Мониторинг околоземного пространства, отслеживание динамики радиационных поясов и прогнозирование космической погоды — задачи, которые решают приборы на орбите. Своя версия такого прибора разработана командой лаборатории. Поскольку аппарат предназначен для кубсата, он работает при жёстких ограничениях по габаритам и энергопотреблению. По ключевому параметру — энергетическому разрешению — уже получены хорошие значения.
Как устроен детектор
Сердце прибора — сцинтилляционный кристалл иодида цезия, активированный таллием. Он преобразует энергию ионизирующего излучения в видимый свет. Когда частица попадает в кристалл, атомы возбуждаются и испускают фотоны. Интенсивность вспышки пропорциональна поглощённой энергии, что позволяет восстанавливать энергию излучения.
Свет от кристалла собирается кремниевыми фотоумножителями. Задача электроники — зарегистрировать сигнал с минимальными потерями и шумами. Однако свет в кристалле распространяется так, что часть фотонов отражается от боковых граней. Если фотодетекторы расположены неудачно, свет теряется, и разрешение падает. Команда перебрала множество вариантов расположения, чтобы собрать максимум света при минимальном количестве детекторов: каждый канал требует своей электроники, а место и энергия в кубсате ограничены.
С какими сложностями столкнулись
Когда геометрия была утверждена, появилась новая трудность: кремниевые фотоумножители требуют точного управления. Вспышка длится наносекунды, и снять сигнал без потерь непросто. Была разработана собственная аналоговая плата, которая стабилизирует напряжение питания, обеспечивает малошумящее усиление и сложение сигнала. Для обработки использована программируемая логическая интегральная схема — вычислительное ядро платы. Она проверяет каждый импульс прямо в потоке данных и решает, стоит ли его записывать. Для кубсата это принципиально: объём памяти и канал передачи на Землю ограничены.
Кто участвовал
Плата проектировалась с нуля, тестировалась и дорабатывалась сотрудниками лаборатории с привлечением студентов и школьников, которым впервые пришлось знакомиться с такими электронными устройствами. Собранный прототип с новой электроникой и выверенной геометрией вышел на калибровочные испытания. Результаты показали, что прибор может не просто фиксировать наличие электронов, а определять их энергию.
Что дальше
Проект реализуется в рамках научно-образовательного проекта Space-Pi, организованного Фондом содействия инновациям при поддержке федерального проекта «Кадры для космоса».
Коротко: главное
-
Что создали в МИФИ? — Прототип детектора электронов для кубсата.
-
Для чего прибор? — Для регистрации электронов, вызывающих полярные сияния.
-
На какой платформе? — CubeSat 3U от «Геоскан».
-
Кто участвовал? — Сотрудники, студенты и школьники.
-
Что показали испытания? — Прибор определяет энергию электронов.
Резюме
В МИФИ создан прототип аппаратуры для регистрации энергичных электронов, вызывающих полярные сияния.
Прибор будет работать на кубсате CubeSat 3U, поэтому разработан при жёстких ограничениях по габаритам и энергопотреблению.
Сердце детектора — сцинтилляционный кристалл иодида цезия, свет от которого собирают кремниевые фотоумножители.
Собственная аналоговая плата и ПЛИС обеспечивают стабилизацию питания, усиление и отбор сигналов.
В разработке участвовали студенты и школьники, проект реализуется в рамках Space-Pi.
Материал подготовлен изданием «Техносуверен» (technosuveren.ru).
Дата публикации: 14 октября 2026 года.
