Уникальность детектора, построенного вокруг крупного кристалла йодида цезия, заключается именно в миниатюрности — аналогичный прибор, использовавшийся учёными до 2016 года, весил 470 кг. В основе детектора НАТАЛИЯ — гамма-спектрометр, который также доработан для регистрации потоков заряженных космических лучей.
Идея прибора заключается в том, чтобы «миниатюризировать» аппаратуру крупных обсерваторий. Размеры прибора не превышают 1U (10×10×10 см), при этом он устанавливается на внешней поверхности спутника CubeSat 3U (от компаний «Спутникс» и «Геоскан»). «Это даже к лучшему, потому что мы оказываемся за пределами космического аппарата, что сокращает фон вторичных частиц, возникающих при взаимодействии первичного космического излучения с веществом спутниковой платформы», —рассказал руководитель лаборатории, доцент кафедры №7 Экспериментальной ядерной физики и космофизики НИЯУ МИФИ Андрей Майоров.
Основой детектора служит крупный кристалл йодида цезия (CsI(Tl)), способный поглощать космическую радиацию и космические лучи в диапазоне энергии от 0.15 до 15 МэВ. Важной задачей разработчиков было различить, когда через детектор проходит фотон электромагнитного излучения (гамма или рентгена) и когда — заряженная частица. Для этого детектор окружается системой детекторов заряженных частиц — так называемой системой антисовпадений.
Прибор работает в режиме счета отдельных событий, однако в областях с очень высокой загрузкой (например, в области внутреннего радиационного пояса) аппаратура не сможет корректно анализировать каждое отдельное событие. Поэтому для таких зон предусмотрена система исключения: в этих областях прибор не записывает отдельные события, а продолжает работать в других режимах, в частности, составляет временные ряды событий в виде гистограмм.
Серия приборов разработана при поддержке Фонда содействия инновациям и в рамках федеральной программы «Кадры для космоса», в связи с чем часть команды разработчиков составляют студенты и даже школьники, которые участвуют в разработке аппаратуры на разных стадиях. При этом прибор будет использоваться не только как образовательная платформа, но и для решения научных задач, таких как наблюдение приходящего к нам от внегалактических объектов гамма-излучения, солнечных вспышек, земных гамма-вспышек и земного альбедо.
Уникальность разработанного детектора заключается прежде всего в его миниатюрности. Например, прибор PAMELA (работал на орбите на спутнике «Ресурс-ДК1» в 2006–2016 гг.) весил около 470 кг. По сравнению с аппаратами такого класса, способными поглощать частицы с энергиями в сотни и тысячи мегаэлектронвольт, новый миниатюрный детектор работает в области низких энергий, но они тоже представляют заметный научный интерес.
По мнению Андрея Майорова, детекторы, установленные на спутнике-кубсате, могут работать не только сами по себе, но и включаться в крупные астрономические проекты, играя роль, например, «подсказчика» для мощных наземных и космических обсерваторий, указывая для них секторы неба, где происходят интересные астрофизические события.
Запуск трех приборов НАТАЛИЯ в космос запланировали на 2027 год.
