В МИФИ ведется работа по созданию летательного комплекса, состоящего из дрона и сканера-детектора гамма-излучения

Очевидно, что беспилотные летательные аппараты (дроны) становятся все более популярными не только за рубежом, но и в нашей стране. С какой же целью сейчас используются дроны в гражданском секторе? Многие, наверное, часто видели летающие пластмассовые или пенопластовые квадрокоптеры китайского производства, которые запускают их владельцы в парках или местах отдыха. В подавляющем большинстве случаев в качестве полезной нагрузки для таких аппаратов используется любительская фото-видео аппаратура в виде небольшой и легкой видеокамеры типа GoPro, реже – к ним прикрепляются профессиональной камеры для создания рекламных видеороликов.

Специалисты МИФИ предложили кардинальное расширение возможностей и сферы использования мультироторных летательных аппаратов. Так, сотрудники кафедры прикладной ядерной физики, недавно ставшей базовой кафедрой ФГУП ВНИИ Автоматики им. Л.Н. Духова, продуктивно работают над созданием целого летательного комплекса, включающего в себя детектор гамма-излучения со сканирующей апертурой (в сентябре 2015г. подана заявка на Изобретение), тяжелый мультироторный летательный аппарат с собственной системой авионики и передачей телеметрии, автоматическую следящую антенную систему на базе трехдиапазонной планарной антенны, базовую станцию управления и приема телеметрии и всепогодную зарядную станцию, обеспечивающую перезаряд топливных элементов дрона без участия оператора. Руководит данными работами на кафедре №24 к.ф.-м.н. А.А. Каплун. Он же является главным конструктором и идеологом всего проекта.

Как рассказал Андрей Александрович, система электронного оборудования позволяет точно определять вектор направления движения на источник излучения с высоты 20 м. Находясь в режиме поиска, без использования в качестве носителя крупной авиационной техники типа вертолета, дрон получает команды от детектора и может сам менять свою высоту относительно земной поверхности для корректировки и уточнения найденного вектора направления. По словам создателей, разрабатываемый детектор будет легче (его вес меньше 5 кг в полном комплектации), проще по конструктивному исполнению (получен Патент РФ на полезную модель) и экономически более выгоден в изготовлении и применении по сравнению с детекторами, решающими аналогичные задачи с поверхности земли. Специалисты МИФИ использовали уникальную возможность дрона вращаться вокруг своей оси и, тем самым, получили симбиоз детектор-дрон.

Также интересно инженеры подошли к решению способа взаимодействия нескольких дронов, одновременно находящихся в воздухе в режиме сканирования территории, при их работе в команде. Барражируя по заданному маршруту и используя симбиоз детектор-дрон, первый обнаруживший источник излучения дрон вычисляет свои координаты по системе ГЛОНАСС и передает данные вектора направления на обнаруженный объект другим аппаратам. Они, в свою очередь, переместившись к дрону-обнаружителю и выстроившись в специально разработанную пространственную конструкцию, становятся, фактически, единым «распределенным детектором», тем самым резко повышая чувствительность всего комплекса в целом. При этом каждый дрон имеет возможность изменять высоту своего местонахождения относительно земной поверхности как самостоятельно, так и в составе «распределенного детектора». С учетом использования принципа «симбиоза» появляется возможность гибко подстраивать пространственную конфигурацию «распределенного детектора», что открывает большие дополнительные возможности по более точному определению вектора на обнаруживаемый источник излучения.

На фото: прототипы дронов, изготовленных на кафедре №24, на которых отрабатывалась электроника авионики и принципы межмашинного взаимодействия в пространстве.

Применение нового детектора широко и разнообразно. В качестве дополнительной сферы использования комплекса, состоящего как из одиночного дрона, так и целой команды, разработчики предлагают создание 3D-картографии распределения изотопного состава в пространстве. Это может быть востребовано для экологического контроля вокруг и на территории объектов ядерно-промышленного комплекса. При оснащении дрона датчиками различных газов и аэрозолей, возможности комплекса становятся шире, значительно перекрывая гражданские потребности.

Кроме режима поиска источника ионизирующего излучения, благодаря специализированному программному обеспечению, дрон со сканирующим детектором также может функционировать в режиме определения границ зоны поражения при таких техногенных авариях, как на японской АЭС в префектуре Фукусима или определения зоны отчуждения в Чернобыле.

Сейчас усилия специалистов кафедры №24 направлены на создание прототипа комплекса в целом, а также создание полностью автономной роботизированной системы, функционирующей без человека-оператора, включающей автоматическую перезарядку топливных элементов дрона. Это позволит использовать дрон с детектором или другой полезной нагрузкой в качестве автономной системы патрулирования территории, а с учетом разрабатываемой гибридной силовой установки (готовится подача заявки на патент) применение комплекса может быть расширено не только посредством увеличения географической площади сканированной территории (за счет увеличения времени автономного функционирования дрона), но и в расширении климатического диапазона для использования в более северных широтах.