1

Название прорывного направления научных исследований:

Аэрокосмические исследования и технологии

2

Обоснование прорывного направления научных исследований, его соответствие требованиям п.5 Методики оценки прорывных направлений научных исследований и разработок:

НИИПФП им.А.Н.Севченко БГУ является ведущим научно-исследовательским учреждением Министерства образования в области физических исследований и разработок в области аэрокосмических технологий.
Основные направления научной деятельности, проводимые отделом аэрокосмических исследований Института, в области аэрокосмических технологий:

• разработка методов и технологий дистанционного зондирования Земли;
• исследование процессов взаимодействия солнечного излучения с поверхностью Земли и ее атмосферой в видимой ближней и средней ИК - области спектра;
• разработка аппаратуры высокоточной диагностики состояния природных и искусственных объектов по характеристикам оптического поля излучения;
• разработка программно-аппаратных методов обработки спектров и изображений;
• разработка методов и средств метрологической аттестации аппаратуры дистанционной диагностики состояния природной и техногенной среды.

В рамках научно-прикладного направления создания и развития новой техники в последние годы выполнены задания по:

• ГНТП 6 заданий («Защита от ЧС», «Научные приборы», «Космические системы и технологии», «Приборы для науки», «Научно-учебное оборудование»);
• ГПНИ и ГКПНИ 7 заданий («Снижение рисков от ЧС», «Электроника и фотоника», «Информатика и космос», «Космические исследования», «Научное обеспечение безопасности и защиты от ЧС»);
• НТП Союзного государства 4 задания («Космос‑СГ», «Стандартизация-СГ», «Космос‑НТ»).

Выполнены пять проектов по международным (с РФ) контрактам, два проекта по БРФФИ, 4 договора с предприятиями РБ.

3

Соответствие приоритетным направлениям научных исследований Республики Беларусь на 2011-2015 годы:

Тема направления научных исследований соответствует разделам приоритетных направлений фундаментальных и прикладных исследований в Республике Беларусь на 2011–2015 г.г., утв. постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 19.04.2010 г. № 585:
Раздел 5. Информационно-коммуникационные, авиационные и космические технологии и аппаратура:
5.4. математические и интеллектуальные методы, информационные технологии и системы распознавания и обработки образов, сигналов, речи и мультимедийной информации;
5.9. физика космических связей, проблемы влияния космических факторов на окружающую среду и техногенную безопасность на Земле;
5.10. методы, средства и технологии обработки данных дистанционного зондирования Земли в целях решения прикладных задач, в том числе анализа и синтеза космических изображений, контроля природопользования и экологической безопасности, методы защиты космической информации;
5.11. методы, средства и технологии обеспечения высоких тактико-технических характеристик перспективных образцов бортовой аппаратуры авиационной и ракетно-космической техники, конструкций авиационных и космических аппаратов, систем управления и приема-передачи авиационной и космической информации.
Раздел 6. Лазерные, оптические, оптико-, опто-, микро- и радиоэлектронные технологии и системы:
6.3. бесконтактные, дистанционные и неинвазивные методы лазерной, оптической и лазерно-плазменной диагностики, в том числе оптические методы сверхвысокого спектрального и временного разрешения;
6.10. оптико-электронные методы и средства измерений физических величин, контроля технологии и параметров производства полупроводниковых приборов и интегральных схем, размерного контроля.
Раздел 10. Экология, природные ресурсы, ресурсосбережение, рациональное природопользование и защита от чрезвычайных ситуаций:
10.10. методы, технологии мониторинга и информационно-аналитические системы прогнозирования состояния природной среды в результате хозяйственной деятельности и чрезвычайных ситуаций, дистанционное зондирование поверхности Земли в целях организации и контроля природопользования и экологической безопасности;
10.11. инновационные средства и технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, методы и приборы для испытаний изделий и материалов на соответствие требованиям безопасности.

4

Обоснование соответствия критерию прогнозируемой новизны:

Одним из перспективных путей развития аэрокосмических исследований является системный подход к совершенствованию технологий дистанционного мониторинга природных образований и антропогенных объектов (методы, аппаратура, метрология, алгоритмы обработки и представление данных), необходимых для эффективного решения как фундаментальных, так и прикладных задач.
На сегодняшний день разработана и создана широкая гамма современных спектрометров, спектрорадиометров, видеоспектральных систем и комплексов авиационного и космического базирования, внедренных в различных министерствах и ведомствах Республики Беларусь и других государств.
В настоящее время ведутся работы по ГПНИ: «Электроника и фотоника», «Научное обеспечение безопасности и защиты от чрезвычайных ситуаций», «Информатика и космос» и подпрограмме «Космические исследования 2015»; по ГНТП «Эталоны и научные приборы» – подпрограммы «Приборы для науки» и «Научно-учебное оборудование»; по НТП Союзного государства «Мониторинг СГ»; по проекту БРФФИ–ГФФИУ; по договорам с РКК «Энергия».
В результате выполнения данных работ будут созданы:

• Видеоспектральная система ВСС, предназначенная для проведения измерений характеристик отраженного излучения подстилающих поверхностей в диапазоне длин волн от 400 до 950 нм на служебном модуле Российского сегмента (РС) Международной космической станции (МКС) при выполнении мониторинга земной поверхности в ходе проведения научно-прикладных исследований в космическом эксперименте (КЭ) «Ураган».
• Полевой малогабаритный спектрорадиометр для проведения наземных измерений оптических характеристик различных природных и искусственных образований в диапазоне длин волн от 400 до 950 нм для обеспечения дополнительной информацией в ходе проведения научно-прикладных исследований в КЭ «Ураган».
• Система ориентации видеоспектральной аппаратуры, предназначенной для автоматизации процесса измерений на РС МКС при выполнении мониторинга земной поверхности в ходе проведения научно-прикладных исследований в КЭ «Ураган».
• Целевая аппаратура микроспутников по исследованию верхней атмосферы Земли методами оптической спектроскопии и радиомаяковой томографии.
• Аппаратно-программные средства ДЗЗ для наземных контрольно-калибровочных полигонов.
• Специализированный метрологический комплекс спектрально-энергетических калибровок аэрокосмических систем оптического дистанционного зондирования.
• Комплекс метрологического обеспечения фотограмметрических приборов авиакосмического дистанционного зондирования.
• Методическое обеспечение и электронная база спектрально-временных характеристик украинских и белорусских полигонов дистанционного зондирования Земли на основе комплексирования данных наземных измерений и материалов аэрокосмических съемок.
• Методы комплексного использования спектрозональных изображений и спектров высокого разрешения, получаемых космическими и авиационными съемочными системами для мониторинга и др.

5

Обоснование соответствия критерию принципиальной новизны:

Основная задача деятельности – продолжение разработок новых методов бесконтактной дистанционной диагностики состояния природных и антропогенных объектов из космоса, с авиационных средств, в наземных и лабораторных условиях; разработка и создание новых авиакосмических систем и комплексов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для пилотируемых и беспилотных (микро и наноспутников) космических аппаратов; совершенствование технологий обработки информации ДЗЗ; разработка новых методов спектрально-энергетических и фотограмметрических калибровок и метрологической аттестации оптико-электронных систем ДЗЗ.

6

Обоснование соответствия критерию научного уровня:

Тема направления научных исследований соответствует разделам приоритетных направлений фундаментальных и прикладных исследований в Республике Беларусь на 2011–2015 г.г., утв. постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 19.04.2010 г. № 585.

С 2006 по 2012 годы по тематике опубликовано 129 работ, из них:
монографии 3
учебно-методические пособия 4
статьи 25
тезисы 57
доклады 36
стандарты 1
охранные документы 3

Монографии

• Беляев Б.И., Катковский Л.В. Оптическое дистанционное зондирование. – Минск: БГУ, 2006. – 455 с.
• Беляев Б.И., Беляев Ю.В., Зайцева В.А., Катковский Л.В., Казак А.А., Курикина Т.М., Сосенко В.А. Связь спектрополяризационных и угловых характеристик отраженного оптического излучения с биофизическими параметрами растений // Коллект. монография: Применение молекулярной и люминесцентной спектроскопии ск исследованию структуры и свойств вещества / Под ред.Д.С.Умрейко, А.А. Минько. – Минск : БГУ, 2006. – С.106-126.
• Беляев Б.И., Веллер В.В., Залетный В.М., Нестерович Э.И., Сосенко В.А. Аппаратура дистанционной спектрометрии / Коллект. монография: Спектроскопия плазмы и природных объектов / Под. ред. В.И.Архипенко, В.С.Буракова, А.Ф.Чернявского – Минск: Белорус. наука, 2007. – С.305-349.
• Беляев Б.И., Катковский Л.В., Хвалей С.В. Оптико-спектральные характеристики природных образований / Коллект. монография: Спектроскопия плазмы и природных объектов / Под. ред. В.И.Архипенко, В.С.Буракова, А.Ф.Чернявского – Минск: Белорус. наука, 2007. – С.350-398.

Стандарты

• Государственный стандарт Республики Беларусь СТБ/ОР. Видеотепловые аппаратно-программные комплексы дистанционного обнаружения пожаров. Общие технические условия.

Охранные документы

• Беляев Б.И., Лыньков Л.М., Павлович М.С., Борботько Т.В. Широкополосный спектрально-поляризационный имитатор растительных сред. – Патент BY 5589 U 2009.10.30 на полезную модель.
• Беляев Б.И., Катковский Л.В., Хвалей С.В. Авиационный оптический комплекс высокого пространственного и спектрального разрешения с автоматическим адаптивным управлением. – Евразийский патент № 013800 от 08.04.2009 г. (Патент использован при создании авиационной спектрозональной системы АВИС, созданной по ГНТП «Космические системы и технологии»).
• Беляев Б.И., Катковский Л.В., Воробьев С.Ю., Есипович Д.Л. Модуль оптических датчиков для дистанционного обнаружения пожаров. Положительное решение по заявке № U 2120345 от 23.10.12.

Все выполненные и проводимые в настоящее время работы соответствуют мировому уровню.

7

Обоснование соответствия критерию практической реализации:

Проводимые в отделе исследования, сотрудничество с зарубежными исследовательскими группами и созданная экспериментальная база демонстрируют возможность достижения поставленных целей.
Отдел аэрокосмических исследований НИИПФП им. А.Н. Севченко Белгосуниверситета состоит из трех лабораторий:
- лаборатория дистанционной фотометрии;
- лаборатория оптико-электронных систем;
- лаборатория оптико-физических измерений.
В составе отдела ведут научную, исследовательскую и педагогическую деятельность 2 доктора физико-математических наук и 5 кандидатов технических и физико-математических наук.

8

Значимость научной и научно-технической продукции, создаваемой в рамках прорывного направления научных исследований, для укрепления национальной безопасности, улучшения качества жизни населения, обеспечения экологической безопасности:

Разработанная научно-техническая продукция позволяет решать задачи предупреждения, мониторинга и ликвидации чрезвычайных ситуаций, тем самым укрепляя экологическую безопасность.
Авиационная система АСК‑ЧС создана в рамках ГНТП «Защита от чрезвычайных ситуаций» по заказу МЧС РБ для регистрации спектрозональных и тепловых изображений при мониторинге чрезвычайных ситуаций и их последствий, разработаны методы контроля за обстановкой в зоне ЧС, методики измерения параметров различных объектов и сред, программы управления работой системы и тематической обработки данных. Система АСК‑ЧС была установлена на самолете Ан–2 ГИИ МЧС и до настоящего времени эффективно используется для решения задач предупреждения и ликвидации ЧС.

9

Экспортоориентированность, масштабы импортозамещения и другие преимущества достигнутых и (или) ожидаемых конечных результатов реализации прорывного направления научных исследований:

В Республике Беларусь и за рубежом внедрены следующие разработки и технологии аэрокосмических исследований:
Спектрозональная видеокамера для исследования оптических характеристик природных образований создана в соответствии контрактом с ООО «Легата» (г. Рига, Латвия) и передана для внедрения Заказчику.
Авиационная система АСК‑ЧС создана в рамках ГНТП «Защита от чрезвычайных ситуаций» по заказу МЧС РБ для регистрации спектрозональных и тепловых изображений при мониторинге чрезвычайных ситуаций и их последствий, разработаны методы контроля за обстановкой в зоне ЧС, методики измерения параметров различных объектов и сред, программы управления работой системы и тематической обработки данных. Система АСК‑ЧС была установлена на самолете Ан–2 ГИИ МЧС и до настоящего времени эффективно используется для решения задач предупреждения и ликвидации ЧС.
Полевой спектрорадиометр высокого разрешения ПСР–02 разработан и создан по ГНТП «Эталоны и научные приборы» подпрограммы «Научные приборы». Используется отделом для полевой оперативной диагностики состояния сельскохозяйственной и лесной растительности в спектральном диапазоне 350¸2500 нм.
Калибровка съемочных систем ЦА БКА на метрологическом комплексе «Камелия‑М» (шифр «Калибровка-2») в соответствии с договором с ОАО «Пеленг». Откалиброваны панхроматические и многоспектральные съемочные системы (ПСС и МСС) целевой аппаратуры Белорусского космического аппарата (образцы для наземных и автономных испытаний и летные образцы).
Калибровка съемочных систем ЦА «Канопус» на метрологическом комплексе «Камелия-М» (шифр «Калибровка-1») в соответствии с договором с ОАО «Пеленг». Откалиброваны панхроматические и многоспектральные съемочные системы (ПСС и МСС) целевой аппаратуры российского космического аппарата «Канопус» (образцы для наземных и автономных испытаний и летные образцы).
Эскизный проект модуля регистрации цифрового многоспектрального аэросъемочного комплекса создан для Боливарской Республики Венесуэла в соответствии договором с УП «Геоинформационные системы».
Фотоспектральная система ФСС разработана исоздана по контракту с РКК «Энергия» и Институтом географии РАН и предназначена для проведения измерений спектров отраженного излучения подстилающих поверхностей в диапазоне длин волн от 350 до 1050 нм и изображений высокого пространственного разрешения в рамках космического эксперимента КЭ «Ураган» – экспериментальная отработка наземно-космической системы мониторинга и прогноза развития природных и техногенных катастроф. 4 июля 2010 г. система ФСС космическим транспортным грузовым кораблем «Прогресс М‑06М» была доставлена на борт РС МКС. Сотрудниками отдела АКИ, РКК «Энергия» и Института географии РАН постоянно ведется обработка данных, получаемых системой ФСС в ходе регулярных космических измерений. ФСС награждена диплом I степени и золотой медалью в конкурсе «Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническая разработка года» в номинации «Лучший инновационный проект в области космических систем» на Петербургской технической ярмарке 2013 г.
Спектрорадиометр МС-12 с предустановленным программным обеспечением для тематической обработки спектров создан в соответствии с контрактом с ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет» (г. Саратов, Российская федерация). Прибор передан Заказчику для исследования спектральных отражательных характеристик как отдельных элементов растений, так и растительных сообществ.
Блок внешних датчиков (БВД) научной аппаратуры «Фотон-Гамма» разработан и изготовлен для КЭ «Молния-гамма» – исследование атмосферных вспышек гамма и оптического излучения в условиях грозовой активности. Транспортным кораблем «Прогресс» БВД в октябре 2010 г. доставлен на борт РС МКС. 16 февраля 2011 г. российские космонавты Дмитрий Кондратьев и Олег Скрипочка во время выхода в открытый космос установили БВД на внешней поверхности модуля «Звезда» РС МКС.
Спектрорадиометр МС-12 с пакетом программ тематической обработки спектров создан в соответствии договором с Институтом экспериментальной ботаники НАН Беларуси (г. Минск). Прибор передан Заказчику для исследования спектров искусственных источников излучения в парниках и оптических характеристик сельскохозяйственных растений.
Cфера-2000 – разработан и изготовлен комплекс фотометрической калибровки съемочных систем с объективами диаметром до 1000 мм в соответствии с Планом мероприятий по выполнению поручений Президента Республика Беларусь от 5 ноября 2007 г. № 39/304‑14‑ДСП и Совета Министров Республики Беларусь от 10 ноября 2007 г. № 34/810‑2466‑ДСП по продолжению работ с целью создания белорусского космического аппарата высокого разрешения (БКА ВР) и договором с ОАО «Пеленг». Cфера-2000 передана в ОАО «Пеленг».
Радиометрическая калибровка целевой аппаратуры «Канопус-В» № 2 и составных частей комплекса фотометрической калибровки съемочных систем в соответствии с договором с ОАО «Пеленг».
Спектрорадиометр МС-12М с пакетом программ тематической обработки спектров изготовлен и передан в ФГУП «Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова» г. Жуковский Московской обл. для проведения наземных и летных экспериментов по исследованию спектральных отражательных характеристик различных поверхностей.
Спектрофотометрический комплекс СФК разработан и создан по «Программе разработки и использования перспективных космических средств и технологий в интересах экономического и научно-технического развития Союзного государства» («Космос‑СГ») для КЭ «Гидроксил-МКС» – оптические наблюдения состояния верхней атмосферы для прогнозирования геофизических катастроф. Летный образец СФК в настоящее время передан в РКК «Энергия». СФК будет доставлен на МКС в составе многоцелевого лабораторного модуля МЛМ в 2013 г.
Кроме того, для проведения испытаний создаваемых приборов были разработаны и изготовлены имитаторы КЭ «Гидроксил» и КЭ «Диагностика», а для проведения автономных испытаний, проверочных включений и юстировок – контрольно-поверочная аппаратура: КПА НА КЭ «Гидроксил», КПА НА ФСС, КПА НА КЭ «Молния-гамма», КПА НА КЭ «Диагностика».
Авиационная спектрозональная система АВИС разработана и создана по ГНТП «Космические системы и технологии» и предназначена для регистрации спектрозональных и тепловых изображений земной поверхности при авиационном мониторинге. Передана для использования ГП «Беллесавиа» МЧС РБ. АВИС награждена диплом II степени и серебряной медалью в конкурсе «Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническая разработка года» в номинации «Лучший инновационный проект в области космических систем» на Петербургской технической ярмарке 2013 г.
Методы определения параметров атмосферных аэрозольных образований, методы Монте-Карло для решения задач переноса излучения, методы преобразований спектрозональных изображений внедрены в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева (г. Москва), в том числе, в курсе «Методы моделирования химико-технологических процессов».
Технология оценки последствий лесных пожаров с помощью аппаратно-программного комплекса ВСК–2 внедрен в Столбцовском опытном лесхозе Минского ПЛХО Беларуси.
Способы оптической разведки и прибор оптико-электронной разведки спектровидеополяриметр СВП–05 внедрен в учреждении образования «Военная академия Республики Беларусь».
Многоспектральные методы дистанционной оптической диагностики, методики мониторинга антропогенного воздействия на лесонасаждения внедрены в Государственном учреждении «Московский городской центр инноваций и высоких технологий (МИВТ–Центр).
Методические разработки, включающих тематическую обработку спектров и изображений для классификации лесных территорий, технологию оценки ущерба от лесных пожаров, методы предварительной и тематической обработки изображений и полученные результаты классификации лесных территорий внедрены на кафедре лесоустройства в БГТУ (г. Минск) в рамках курса «Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве».
Методы исследования состояния и динами эко- и геосистем и спектрорадиометр ПСР‑02 внедрены в Институте географии Российской академии наук.
Методики измерения спектров отражения и регистрации изображений, а также тематическая обработка видеоспектральной информации внедрены в ОАО «РКК «Энергия» им. С.П. Королева» в технологический процесс проведения экспериментов на РС МКС.
Методики полевых измерений спектрально-временных характеристик искусственных и природных объектов и алгоритмы обработки данных внедрены в ГУ «Научный центр аэрокосмических исследований Земли» Института геологических наук Национальной академии наук Украины.

10

Секция экспертного совета, в которой целесообразно рассмотрение предложения отметить знаком «X»):

X

Секция по физико-математическим наукам и информационным
технологиям