Антон Первушин - Кто угрожает России? Вызовы будущего
Американская система GPS использует в своей работе спутниковую группировку NAVSTAR (NAVigation Satellites providing Time And Range) – штатно она состоит из 24 спутников, однако американцы держат на орбите до 30 аппаратов, с запасом. Спутники обращаются вокруг Земли по шести орбитам. Орбитальный период составляет 11 часов 58 минут. Соответственно, это довольно высокие орбиты – с радиусом 24 560 километров (то есть около 20 тысяч километров над поверхностью Земли). Для сравнения: высота орбиты Международной космической станции – 350–400 километров над поверхностью Земли. Такое размещение группировки GPS позволяет из любой точки Земли и в любое время «видеть» не менее десяти спутников, причем три или четыре будут находиться достаточно высоко над горизонтом.
Первоначально система GPS разрабатывалась только для военных нужд, а конкретнее – для наведения высокоточного оружия: крылатых и баллистических ракет, бомбардировщиков нового поколения, способных поражать цель с точностью до метра. Первые спутники NAVSTAR были запущены на орбиту в 1978 году, и долгое время американское правительство опасалось предоставить столь изощренный инструмент по определению координат наземных объектов гражданским пользователям. Вплоть до 2003 года в сигналы спутников GPS вносились искусственные ошибки, которые увеличивали («загрубляли») погрешность определения координат примерно на 100 метров. Обойти это ограничение могли только сами военные, использовавшие дополнительную шифрованную информацию. Теперь ограничений больше нет, и точность определения координат при помощи GPS составляет плюс-минус один метр.
Итак, положение мобильного GPS-навигатора на Земле определяется относительно орбитальной группировки NAVSTAR.
Положение самих спутников рассчитывается в соответствии с параметрами орбитального движения, а сами эти параметры в свою очередь регулярно уточняются. Дело в том, что, кроме земного тяготения, на движение спутников оказывает влияние множество других факторов: давление солнечного света, земное магнитное поле, сопротивление атмосферы, которая имеет свойство «разбухать» в летнее время под воздействием интенсивного нагрева. Все эти воздействия кажутся незначительными, однако с течением времени они могут изменить траекторию движения спутника и вывести его из строя. Посему GPS нуждается не только в регулярном обновлении (путем запуска новых спутников взамен сходящих с обиты), но и в ежедневном уточнении положения отдельных аппаратов, которое осуществляется при помощи наземных станций лазерной локации. К спутнику через специальный телескоп посылается лазерный сигнал, уголковый отражатель возвращает его, а по времени «путешествия» сигнала атомные часы с очень высокой точностью определяют расстояние от станции до спутника. Уточненные данные загружаются на спутник, и он тут же начинает транслировать на GPS-навигаторы информацию о своем новом положении. Координаты станций лазерной локации тоже постоянно уточняются по наблюдению за всеми проходящими над ними спутниками – погрешность при этом не превышает одного сантиметра! Это настолько высокая точность, что она позволяет следить за дрейфом материковых плит, которые движутся по Земле со скоростью всего несколько сантиметров в год.
* * *В Советском Союзе не могли остаться равнодушными к «агрессивным» планам США по созданию спутниковых систем наведения высокоточных ракет. Как альтернатива и на тех же принципах была разработана ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система).
Первый спутник группировки, обеспечивающей работу ГЛОНАСС, был запущен на орбиту 12 октября 1982 года («Космос-1413»). Параметры советской системы несколько отличались от американской. В полном виде она включает 24 спутника, которые вращаются по трем орбитам высотой 19 100 километров от поверхности Земли.
Официально система была принята в эксплуатацию осенью 1993 года. При этом в приказе президента Бориса Ельцина перед исполнителями ставилась задача к 1995 году развернуть штатную группировку – то есть все 24 спутника, что и было проделано в срок.
К сожалению, 1995 год стал единственным годом, когда ГЛОНАСС обеспечивала потребителей надежными данными – ими, заметим, в то время могли пользоваться только российские военные. В дальнейшем финансирование системы было урезано до опасного предела, и спутники один за другим начали выходить из строя. Из-за этого вместо штатной точности определения местоположения в 50–70 метров потребители получали погрешность в пределах от 100 метров до 24 километров (!!!), причем имеющиеся спутники не покрывали даже территорию России.
Снижение численности спутниковой группировки поставило под угрозу национальную безопасность страны – ведь на случай обострения отношений с Западом необходимо иметь собственную национальную систему навигации, независимую от аппаратной базы противника. Президент Ельцин пытался спасти положение, стремясь по примеру американцев привлечь к поддержанию ГЛОНАСС частных инвесторов. С этой целью 18 февраля 1999 года российской системе спутниковой навигации был придан статус «системы двойного назначения» – ее данными получили возможность пользоваться гражданские организации и частные лица.
Однако реальное развитие ГЛОНАСС началось сравнительно недавно. В 2001 году была принята Федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система», главной задачей которой является полное обновление спутниковой группировки к 2011 году. На смену спутникам «ГЛОНАСС» («Ураган») советской разработки с рабочим ресурсом в три года приходят спутники «ГЛОНАСС-М» («Ураган-М»), способные активно существовать на орбите в течение семи лет. Первые такой спутник был запущен в декабре 2003 года. Но и они будут заменены перспективными аппаратами «ГЛОНАСС-К» («Ураган-К»), которые разработаны в НПО прикладной механики (Железногорск) и смогут «жить» на орбите от 10 до 12 лет. Кстати, эти последние аппараты намного легче своих предшественников, их можно будет запускать в космос комплектом по шесть штук.
Соответственно, увеличивается и точность определения местоположения. К сожалению, ГЛОНАСС в этом пока еще отстает от GPS. При сравнении систем критерием является точность определения высоты объекта над уровнем моря: если GPS сегодня определяет высоту с погрешностью в 2,5 метра, то ГЛОНАСС даже при полном развертывании группировки сможет «выжать» погрешность в 20 метров. Что, конечно, говорит не в пользу последней.
В настоящее время в составе группировки ГЛОНАСС работают 19 спутников, до конца 2009 года планируется запустить еще шесть. 29 января 2009 года было объявлено, что первым городом страны, где общественный транспорт в массовом порядке будет оснащен системой ГЛОНАСС, станет Сочи. На тот момент соответствующее оборудование производства компании «M2M телематика» было установлено на 250 сочинских автобусах.
Еще будучи президентом, Владимир Путин призвал специалистов космической отрасли интенсифицировать процесс восстановления ГЛОНАСС, чтобы ее данными как можно быстрее начали пользоваться гражданские лица.
Активную поддержку системе спутниковой навигации обещал оказать экс-министр обороны и первый вице-премьер Сергей Иванов.
«Мы считаем, что запуск системы ГЛОНАСС позволит России совершить экономический рывок, сделать более прозрачной экономику, транспортную систему, но в то же время здесь очень большой коммерческий сегмент для использования плодов ГЛОНАСС индивидуального потребителя, – заявил Иванов во время своего визита в Индию в январе 2007 года. – Еще в Советском Союзе мы начинали эту программу исключительно в интересах Министерства обороны, сейчас мы кардинально пересмотрели свои подходы к системе ГЛОНАСС, она у нас является приоритетной в области технологий».
Чтобы проверить систему спутниковой навигации в деле и доказать ее работоспособность, Иванов даже совершил нечто вроде рекламной акции: в марте 2008 года он слетал в Антарктиду, на базу Новолазаревская, при этом пилоты самолета «Ил-76», на котором летел Иванов и другие члены правительства, использовали при навигации и посадке систему ГЛОНАСС.
В то же время на заседании коллегии Федерального космического агентства (Роскосмоса) вице-премьер выступил с резкой критикой в адрес руководства этого агентства, указав на отставание в графике восстановления группировки ГЛОНАСС и заявив, что обеспечиваемые ею параметры не соответствуют современным требованиям, то есть ГЛОНАСС «неконкурентоспособна». Иванов отметил, что до сих пор не создана необходимая инфраструктура для массового коммерческого использования услуг ГЛОНАСС. Больше того, отсутствует необходимая нормативно-правовая база в области создания и использования цифровых навигационных карт и навигационной деятельности в России – попросту говоря, никто до сих пор не знает, какие объекты на гражданских картах ГЛОНАСС указывать можно, а местоположение каких охраняется законом о государственной тайне.
