Команда учёных при поддержке NASA сообщила о значительном прогрессе в разработке инновационной системы измерения магнитных полей. Эта система, получившая название HyMag-ADCS, представляет собой гибридный магнитометр, сочетающий в себе функции научных измерений и управления ориентацией космического аппарата. Ключевое отличие HyMag-ADCS от существующих решений – компактность и лёгкость, позволяющие отказаться от громоздких выносных модулей, традиционно используемых для измерения магнитного поля Земли. Это открывает новые возможности для использования небольших, недорогих космических аппаратов в исследованиях магнитосферы.

Более того, HyMag-ADCS способен заменить стандартные системы управления ориентацией на будущих спутниках, обеспечивая при этом высокоточные измерения. Это крайне важно для понимания того, как магнитное поле Земли защищает нас от солнечного излучения. Солнечные бури представляют серьёзную угрозу для космической инфраструктуры и могут вызывать сбои в работе коммуникационных систем и энергосетей на Земле. Магнитное поле нашей планеты играет роль защитного щита, отводя большую часть энергии солнечных вспышек к полюсам, что проявляется в виде полярных сияний. Изучение структур этих сияний, связанных с малыми масштабами магнитных особенностей, требует одновременных наблюдений с различных пространственных и временных масштабов, что оптимально достигается с помощью группировок малых спутников.

Источник: NASA / Sebastian Saarloos

Традиционные методы измерения постоянного (DC) и переменного (AC) магнитных полей с использованием датчиков внутри системы управления ориентацией (ADCS) космического аппарата затруднены из-за наличия источников магнитных помех, таких как магнитные моментные двигатели. Предыдущие миссии размещали датчики на длинных штангах, чтобы минимизировать влияние этих помех. Однако датчики ADCS, как правило, не обладают достаточной скоростью выборки для измерения высокочастотных сигналов, необходимых для наблюдения магнитного поля.

Разрабатываемый в Мичиганском университете HyMag-ADCS представляет собой компактный (1U, 10х10х10 см) блок, объединяющий трёхкомпонентный поисковый катушечный AC-магнитометр и трёхкомпонентный DC-магнитометр Quad-Mag. В системе используется машинное обучение для подавления шумов, создаваемых самим космическим аппаратом. В HyMag-ADCS используются электромагнитные стержни двойного назначения: они служат одновременно и моментными двигателями для управления ориентацией, и поисковыми катушками для научных измерений.

Источник: Mark Moldwin

Для повышения чувствительности и подавления шумов в системе Quad-Mag используются четыре магнитоиндуктивных магнитометра, объединённых на одной печатной плате. Для обработки данных применяются алгоритмы неконтролируемого разделения источников сигнала (UBSS) и адаптивной компенсации помех с помощью вейвлетов (WAIC-UP). Аналогичный магнитометр используется в эксперименте NEMISIS на лунной орбитальной станции Artemis Lunar Gateway, запланированном к запуску в начале 2027 года.

Проект HyMag-ADCS находится на ранней стадии разработки, но уже демонстрирует значительный потенциал для будущих исследований космической погоды и магнитного поля Земли.

Подробнее на iXBT