Ученые Института астрономии РАН совместно с НИИИС им. Ю.Е. Седакова разработали аппаратную часть специализированного считывающего устройства для электронно-оптического преобразователя (ЭОП) ультрафиолетового диапазона. Прибор, создаваемый для космической обсерватории «Спектр-УФ», позволяет в реальном времени анализировать поток данных от ЭОП, регистрировать отдельные фотоны и сокращать объем передаваемой на Землю информации с учетом возможностей радиоканала. Разработка создана на отечественной радиационно-стойкой электронной базе и заменит иностранный аналог.
В случае обсерватории «Спектр-УФ», наблюдая за удаленными объектами в ультрафиолетовом диапазоне, ученые, фактически, будут регистрировать отдельные фотоны в виде вспышек на экране ЭОП. Как это происходит: фотоны, попадающие на фотокатод электронно-оптического преобразователя, «выбивают» электроны. В микроканальной пластине количество электронов увеличивается на несколько порядков, и этот поток электронов попадает на люминесцентный экран. Так один фотон образует на экране отдельную вспышку, которую необходимо фиксировать.
«Чтобы детектировать эти вспышки, нужна специализированная аппаратно-программная часть, которая в реальном времени способна анализировать изображение на экране электронно-оптического преобразователя и определять вспышки, порождаемые фотонами. Ключевая особенность считывающего устройства в нашем случае определяется обработкой большого количества данных: наша задача — снимать с экрана изображение с максимальной кадровой частотой, порядка 100 полных кадров в секунду, а это более 1 Гб/с. Пропускная способность радиоканала для передачи данных с борта космического аппарата на Землю составляет только мегабиты в секунду.
Соответственно, наше считывающее устройство должно не только регистрировать изображение с большой кадровой частотой, но и в реальном времени обрабатывать данные, чтобы максимально сократить поток передаваемой информации. Устройство детектирует вспышки на кадре, определяет их центр и отправляет на Землю только информацию о координатах и времени», — рассказал корреспонденту «Научной России» заместитель директора ИНАСАН по научной работе Сергей Сичевский.
Изначально аналогичный прибор для космической обсерватории «Спектр-УФ» разрабатывала Испания, однако позже возникла потребность в разработке отечественного прибора. Также как и у испанских коллег, одной из сложностей при создании отечественного устройства стал выбор электронно-компонентной базы: устойчивые к радиации микросхемы не обеспечивают привычную нам скорость работы.
«Многие радиационно-стойкие процессоры, которые можно применять в космосе, сегодня способны обеспечить частоты работы только в сотни мегагерц, а не привычные нам гигагерцы. Соответственно, известные алгоритмы выделения и обработки центроидов — координат вспышек — реализовать с учетом таких технических ограничений было непросто. Поэтому мы адаптировали известные математические алгоритмы с учетом доступных вычислительных мощностей», — отметил Сергей Сичевский.
По последней информации, космический телескоп «Спектр-УФ», который должен стать преемником «Хаббла», планируется запустить в октябре 2031 г.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Изображение: forplayday / ru.123rf.com
