Первый израильский наноспутник предназначен для связи с оптической наземной станцией из космоса

Новое технологическое достижение Тель-Авивского университета: менее чем за два года ТАУ запустил в космос три наноспутника. Третий спутник, TAU-SAT3, был запущен вчера на ракете-носителе Falcon 9 компании SpaceX с космодрома на мысе Канаверал во Флориде.

По словам исследователей, TAU-SAT3, разработанный в Центре наноспутников и нового космоса инженерного факультета ТАУ им. Иби и Аладара Флейшманов, представляет собой научный прорыв, открывающий путь к демонстрации оптической и квантовой связи из космоса с помощью наноспутников.

"На сегодняшний день инженерный факультет Тель-Авивского университета является лидером в области [нового космоса и создания наноспутников] в Израиле и является координационным центром для студентов, школьников, исследовательских центров и промышленности в этой области." Проф. Ноам Элиас

ТАУ прокладывает путь – новый космос и наноспутники

Исследователи: “ТАУ возглавляет усилия Израиля по созданию спутниковых каналов связи на основе оптических и квантовых технологий. Для реализации квантовой связи на больших расстояниях в сотни километров и более нам необходимо выйти в космос. TAU-SAT3 призван проложить путь к демонстрации квантовой связи через квантовый наноспутник, который будет построен в будущем в ТАУ”.

"Первые два наноспутника ТАУ были разработаны для измерения космической радиации вокруг Земли и тестирования различных средств защиты от этой радиации электронных систем, установленных на спутниках", - объясняет проф. Меир Ариэль, руководитель Центра наноспутников ТАУ. - “Для этого наноспутники несли специальные полезные модули, созданные в сотрудничестве с различными научными учреждениями, включая Центр ядерных исследований SOREQ. Третий спутник, TAU-SAT3, был первым, который был полностью спроектирован, разработан и построен в ТАУ".

Декан инженерного факультета, проф. Ноам Элиаз говорит: "Инженерный факультет Тель-Авивского университета гордится успешным запуском наноспутника TAUSAT3. Это уже третий наноспутник, запущенный нами менее чем за два года. Запуск является результатом исследований и разработок, выполненных Центром наноспутников при Инженерном факультете в сотрудничестве с Центром QuanTAU. Этот наноспутник реализует несколько этапов на нашем пути к достижению квантовой связи из космоса с помощью квантового наноспутника, который будет построен в Тель-Авивском университете в будущем".

"Недавно мы стали единственными победителями тендера Министерства науки и технологий Израиля на строительство и запуск флота спутников, сделав область "Новый космос" и создание наноспутников доступной для студентов периферии. На сегодняшний день инженерный факультет Тель-Авивского университета является лидером в этой области в Израиле и является координационным центром для студентов, школьников, исследовательских центров и промышленности в этой области."

Команда по разработке спутника (по часовой стрелке): Орли Блумберг, проф. Офер Амрани, проф. Меир Ариэль, д-р Долев Баши и Идан Финкельштейн

Спутник будет вращаться вокруг Земли в течение 5 лет

Запущенный на высоту 550 км, TAU-SAT3, как ожидается, будет вращаться вокруг Земли около пяти лет и выполнять несколько научных задач. На его борту впервые установлены батареи израильской компании Epsilor, которые обеспечат его энергией на весь срок пребывания на орбите.

Его основной задачей будет связь с новой оптической наземной станцией, установленной на крыше физического корпуса им. Шенкара в кампусе ТАУ.

Это первая оптическая наземная станция в Израиле и одна из немногих в мире, которая может фиксировать, отслеживать и собирать данные с наноспутника, размер которого с точки зрения Земли меньше одного пикселя. По мнению исследователей, это означает, что в будущем можно будет строить и запускать наноспутники для оптической связи с гораздо меньшими затратами по сравнению с крупными спутниками.

TAU-SAT3 также проведет эксперименты по спутниковой связи при очень высокой скорости передачи данных, и при сценариях, когда каналы спутниковой связи нарушены.

"Новизна этого проекта заключается в способности систем связи, установленных как на наноспутнике, так и на наземной станции, восстанавливать потерянные данные в режиме реального времени с помощью интеллектуальных алгоритмов обработки сигналов, разработанных в ТАУ”. Проф. Меир Ариэль

Восстановление утраченных данных в режиме реального времени

"TAU-SAT3 - это 20-сантиметровый наноспутник, несущий оптическое устройство длиной всего несколько сантиметров", - говорит проф. Ариэль. Он объясняет, что "когда спутник пролетит над Израилем, устройство будет излучать свет с различными длинами волн, а телескоп оптической наземной станции определит крошечную вспышку, зафиксирует ее и будет отслеживать. Наноспутник будет одновременно посылать оптические и радиосигналы обратно на Землю".

"Однако, если оптическое устройство повернется в сторону оптической наземной станции, когда антенна будет направлена в другую сторону, значительная часть данных может быть потеряна. Новизна данного проекта заключается в способности коммуникационных систем, установленных как на наноспутнике, так и на наземной станции, восстанавливать потерянные данные в режиме реального времени с помощью интеллектуальных алгоритмов обработки сигналов, разработанных в ТАУ”.

Проф. Ярон Оз, руководитель Центра квантовой науки и технологии ТАУ и бывший ректор ТАУ: "Принципы квантовой механики позволяют создать безусловно безопасный метод шифрования. Когда враждебный субъект пытается перехватить передаваемое сообщение, оно немедленно рассеивается. Более того, попытка перехвата обнаруживается - в отличие от существующих методов шифрования, при которых перехват остается необнаруженным".

TAU-SAT3

"Мы надеемся, что TAU-SAT3 впервые обеспечит связь между оптической наземной станцией и спутником, сделав значительный шаг вперед в демонстрации надежной квантовой связи". Проф. Ярон Оз

“Защищенная от утечек квантовая связь сегодня находится на передовой научных исследований. Правительства и гигантские организации по всему миру вовлечены в гонку за возможностями квантового шифрования - тем более, что квантовые компьютеры, как ожидается, смогут взломать современные алгоритмы шифрования. Это огромные усилия - с точки зрения науки, технологий и бюджетов".

Проф. Оз добавляет: "Следует отметить, что помимо шифрования данных о безопасности, когда существующие методы шифрования будут взломаны квантовыми вычислениями, все данные будут раскрыты - включая личные медицинские и финансовые записи, сообщения электронной почты, WhatsApp и т.д. Это делает квантовое шифрование весьма актуальным для защиты частной жизни каждого человека. Квантовая связь очень чувствительна к среде, через которую она передается, например, к оптическим волокнам или атмосфере. Мы надеемся, что TAU-SAT3 впервые обеспечит связь между оптической наземной станцией и спутником, сделав значительный шаг вперед в демонстрации надежной квантовой связи".

В новаторском проекте приняли участие многие преподаватели ТАУ, в том числе главный исследователь проекта проф. Офер Амрани, заведующий лабораторией фемто-нано исследований проф. Хаим Суховски, а также студенты и исследователи, разработавшие системы наноспутника: д-р Долев Баши, Идан Финкельштейн, Михаэль Цукран, Офир Коэн, Давид Гринберг, Барак Леви, Алон Харамати, Онн Ренгингад, Офир Яфе, Шахар Мораг, Ори Даган, Элад Саги и Орли Блумберг.