HyMag-ADCS: учёные разработали гибридный магнитометр нового поколения для управления спутниками и измерения магнитного поля Земли

Учёные из Мичиганского университета при поддержке NASA представили разработку гибридного магнитометра HyMag-ADCS, который объединяет функции управления ориентацией спутника и проведения высокоточных измерений магнитного поля Земли. Система сочетает компактность, лёгкость и передовые технологии обработки данных, что делает её перспективным решением для использования на малых космических аппаратах нового поколения.

HyMag-ADCS отличается от традиционных систем тем, что исключает необходимость в громоздких выносных модулях для размещения датчиков. Обычно для высокоточных измерений магнитного поля применяются длинные выносные штанги, которые отдаляют датчики от источников магнитных помех на борту аппарата, таких как магнитные моментные двигатели. В HyMag-ADCS эти элементы интегрированы в единый компактный модуль размером 1U (10×10×10 см), что открывает новые возможности для малых спутников и группировок космических аппаратов для многоточечных измерений.

Конструкция HyMag-ADCS включает трёхкомпонентный поисковый катушечный магнитометр для измерения переменных магнитных полей (AC) и трёхкомпонентный магнитометр Quad-Mag для измерения постоянных магнитных полей (DC). Для повышения точности используются четыре магнитоиндуктивных датчика, расположенных на одной печатной плате. Электромагнитные стержни системы выполняют двойную функцию: они служат моментными двигателями для управления ориентацией спутника и одновременно поисковыми катушками для научных измерений.

Система оснащена современными алгоритмами обработки данных. Для подавления шумов и компенсации магнитных помех, создаваемых самим аппаратом, применяются методы машинного обучения, включая неконтролируемое разделение источников сигнала (UBSS) и адаптивную вейвлет-компенсацию (WAIC-UP). Эти технологии позволяют проводить измерения без необходимости устанавливать датчики на выносных конструкциях и обеспечивают высокую чувствительность даже в условиях сильных помех.

HyMag-ADCS не только решает задачи навигации и ориентации, но и обеспечивает сбор научных данных для изучения магнитного поля Земли и процессов в магнитосфере. Эти исследования важны для понимания механизма защиты планеты от солнечного излучения, а также для прогнозирования последствий солнечных бурь, которые могут нарушать работу спутниковой связи и наземных энергосистем.

По информации разработчиков, аналогичная технология магнитометров используется в эксперименте NEMISIS, который будет установлен на лунной орбитальной станции Artemis Lunar Gateway. Запуск этой миссии запланирован на начало 2027 года.

HyMag-ADCS находится на ранней стадии разработки, однако уже демонстрирует потенциал для применения в будущих миссиях, связанных с исследованием космической погоды и магнитной среды Земли. Технология может стать ключевым элементом в создании компактных, высокоточных и многофункциональных спутниковых систем нового поколения.