Линки доступности

Американское общество технологично. Лучшие умы со всего света создали в США критическую интеллектуальную массу во многих областях науки и техники. В «Технологиях» пойдет речь о них, но не только. Само понятие "технология" в Америке применимо буквально ко всему, в том числе к обществу. Новые материалы в рубрике «Технологии с Крыловым» каждую неделю по средам

Ничто на Гавайских островах не предвещало сюрпризов, когда в воскресенье, в 13:25 по московскому времени, с Байконура стартовала ракета-носитель. «Протон-М» должен был вывести на орбиту три аппарата «Глонасс-М» для пополнения группы спутников российской глобальной навигационной системы ГЛОНАСС. Спутники должны были выйти на орбиту к 16:27 МСК, но разгонный блок ДМ-3 с ними упал в Тихий океан в районе Гавайев.

Версии причин катастрофы как всегда в таких случаях сменяют одна другую. В понедельник обсуждалась «человеческая ошибка» в программном обеспечении полета, 7-го числа прошла версия о «лишней тонне ракетного топлива» (эту версию явно составлял человек, далекий от космоса).

Если бы эти три вошли в строй, ГЛОНАСС располагал бы 24-мя действующими спутниками. Первый был выведен на орбиту в далеком советском октябре 1982 года. Однако в эксплуатацию система была введена лишь в сентябре 1995-го года, 13 лет спустя. Ее целью и тогда были 24 спутника на орбите. Без них система не может действовать, как задумано. В декабре 95-го на орбите были эти 24 спутника, но к 2001-ом их осталось только шесть. Тогда число спутников сократилось из-за короткого срока службы (первые спутники типа «Глонасс» работали всего четыре с половиной года) и нехватки финансирования.

Кстати, программа ГЛОНАСС финансируется из госбюджета. Ее клиентами могут выступать не только индивидуальные пользователи навигаторов, но и государственные организации и, что особенно важно, военные. На сегодняшний день в мире в полном объеме функционирует только одна навигационная система: американская GPS. При этом многие виды боевой техники, включая самолеты и ракеты, используют сигналы глобальной навигации.

Это и объясняет, среди прочего, стремление каждой страны с достаточными ресурсами и амбициями создать свою, независимую систему. Китай уже вывел пять спутников в рамках программы «Бэйдоу» («Северный ковш» – так по-китайски называется созвездие Большой медведицы), а к 2020-му планирует вывести 30. ЕС планирует ввести в строй свою систему «Галилео» в 2014-2016 годах. Она, как и «Бэйдоу», будет состоять из 30-ти спутников.

Как собственно происходит определение местоположения с помощью этой системы? Спутники постоянно излучают высокочастотный радиосигнал, который и принимают навигаторы на Земле. По задержке этого сигнала можно определить расстояние между точкой приема и спутником, с которого он подается.

Спутниковый сигнал несет в себе три составляющие: псевдослучайный код, эфемериды и альманах. Псевдослучайный код определяет спутник, с которого принят сигнал. Эфемериды сообщают координаты данного спутника в пространстве. Каждый спутник получает их с Земли – из центра управления полетом – и ретранслирует их в своем сигнале. Альманах несет информацию о положении и состоянии спутников. Спутники, используемые в военных целях, передают отдельный закодированный сигнал.

Если одновременно принимать сигналы с трех или более разных спутников, можно определить точку приема на поверхности Земли. Триангуляция позволяет сделать это довольно точно, если три точки сигнала разнесены в пространстве на достаточные углы. Здесь речь о трех источниках сигнала, но в ГЛОНАССе их должно быть минимум 24 для нормальной работы. Почему так?

Дело в том, что спутники видны не постоянно. Их вращение над Землей совершается с периодом в 11-12 часов, и каждый из них уходит за горизонт часть этого времени. К тому же, чем больше спутников, тем точнее определение точки на поверхности Земли. Сигнал от спутников принимается с разной силой в разных точках, и чтобы покрыть большие территории надежным сигналом, нужны не три, а гораздо большее число спутников. Отсюда эти цифры: 24 в ГЛОНАССе и 30 в других системах.

Основные параметры качества работы системы навигации – это надежность (процент времени, в которое есть стабильный сигнал от спутника) и точность определения. У ГЛОНАССа она составляет 4,46-8,38 м по широте и долготе, а у действующей ныне GPS – 2,00-8,76 м. Как видно, ГЛОНАСС, даже при условии стабильного покрытия территории, требующего 24-х спутников, уступает по точности GPS. Это как раз и говорит о том, что его основное назначение не конкуренция с GPS за глобальные рынки (министр обороны Сергей Иванов так и заявлял официально), а создание независимой системы.

Что касается пользователей, то на практике навигаторы ГЛОНАССа сейчас отдельно не используются. Они как правило сочетаются с GPS в одном приборе. При этом электроника, принимающая и обсчитывающая сигналы ГЛОНАССа, гораздо больше по размерам и энергопотреблению, чем чипы GPS.

По некоторым сведениям, длина антенны ГЛОНАССа в три раза больше, чем у GPS. Все это позволяет сказать, что недостающие сейчас на орбите три спутника – это не единственное, что нужно для продажи устройств ГЛОНАССа на потребительском рынке. Предстоит разработать электронику, отвечающую современным потребительским стандартам.

Дмитрий Крылов, PhD, независимый эксперт по инновационным технологиям

XS
SM
MD
LG