Наша ГЛОНАСС слепа на один глаз!
Виктор БАРАНЕЦ — 20.03.2008
Глобальная навигационная спутниковая система России требует экстренного «лечения», иначе наше ядерное и высокоточное оружие может полностью оказаться под контролем США
Аббревиатура ГЛОНАСС уже давно на слуху у россиян. Это сокращенное название глобальной навигационной спутниковой системы. О ней по-разному рассказывают в СМИ: бурные восторги по поводу уникальных возможностей системы чередуются с едкими репликами о ее немощи. Чтобы разобраться в реальном положении дел, мы обратились в НИИ, занимающийся проблемами космической навигации. Просветить «Комсомолку» насчет ГЛОНАССы согласился доктор технических наук Михаил ПОЛЕЖАЕВ. Сегодня наши читатели первыми узнают о том, что до недавнего времени хранилось под разнообразными грифами секретности.
Девять пудов золота за... идею
- Михаил Александрович, из чего появилась на свет ГЛОНАСС?
- Исторически сложилось так, что вопросы навигации (или, проще говоря, ориентирования в пространстве) больше всего волновали моряков. Проблема точного определения места судна или корабля в море была настолько острой, что в течение двух веков Испания, Голландия и Англия предлагали до 150 килограммов золота тому, кто ее решит.
- И кому досталась награда?
- Задача астрономической навигации была решена после изобретения секстана (1730) и морского хронометра (1761). Создателя хронометра Гаррисона английский парламент как раз и озолотил. С помощью этих приборов капитаны судов могли вычислить свое место в море с точностью до мили. Однако определять координаты судна можно было только раз в сутки - в полдень, в ясную погоду.
В 40-х годах прошлого века стали развивать системы радионавигации. Достигнутые точность и дальность действия радионавигаторов удовлетворяли тогда всех, хотя зоны действия покрывали лишь 20% поверхности Земли.
Подлодки «пасли» из космоса
- Но с появлением атомных подлодок (АПЛ), стратегических бомбардировщиков и межконтинентальных баллистических ракет (МБР) проблема вышла на совершенно новый уровень.
- Именно. Шахтная пусковая установка МБР неподвижна, что позволяет рассчитать траекторию ракеты с абсолютной точностью. А подводная лодка движется, ее положение (и относительно цели тоже) изменяется из-за воздействия течений, дрейфа, что делает весьма проблематичной успешную стрельбу.
- А как же все эти инерциальные навигационные системы АПЛ с гироскопами? Зачем еще что-то, если они хранят навигационные параметры?
- Да, хранят, но ошибка накапливается, и возникает, как говорят штурманы, «невязка». Чтобы ее устранить, нужно было всплыть и определить координаты по светилам или, что еще лучше, по ориентирам, маякам, например. Но если всплывать, то о какой скрытности - важнейшем преимуществе атомной лодки - можно говорить?
- И что же ученые?
- Они подали идею использовать для коррекции навигационных систем подлодок космические аппараты (КА) с радиопередатчиками. Первыми ее высказали В. Фуфаев и Л. Гордеев из Научно-исследовательского гидрографическо-штурманского института ВМФ в 1956 году - еще за год до запуска первого спутника! Это позволяло бы подводной лодке, оставаясь под водой, принимать сигнал со спутника на всплывающий буй с антенной. То же и для летчиков, только у них дело обстояло порой похуже: скорость-то больше, а времени на внесение поправок меньше.
Борьба за каждый метр
- За рубежом что-то похожее было?
- За океаном думали в сходном направлении. В 1958 году США приступили к разработке навигационной системы «Транзит». Она появилась там в 1964 году. А в СССР такую систему создали двумя годами позже. Ее назвали «Циклон» (потом были «Парус», «Цикада» и т. д.). Орбитальная группировка состояла из небольшого числа КА. Они базировались на орбитах высотой 1000 км над поверхностью Земли. Погрешность местоопределения корабля или подлодки по навигационным сигналам спутников не удовлетворяла требованиям потребителей - как военных, так и гражданских. Если корабль неподвижен - точность 60 метров, если дрейфует - точность ухудшается до 500 м. А плюс ко всему сеанс связи подлодки был довольно продолжителен - 5 - 6 минут, что увеличивало вероятность ее обнаружения. Такая лодка в условиях войны чем-то похожа на пельмень: всплыл, значит, готов. Раз готов - съели. То есть утопили. Потому ставилась задача - обеспечить возможность мгновенного определения координат в любое время и при любых параметрах движения корабля или самолета, независимо от глубины погружения или высоты полета.
- И как решалась эта проблема?
- Борьба шла за каждый метр отклонения боеприпаса от точки прицеливания. Тут дело вот в чем. Допустим, цель может быть уничтожена килограммовым зарядом при отклонении его от цели не более метра. А если есть вероятность промахнуться метров на десять? Пустяк вроде. На сколько больше должен быть заряд, чтобы разрушить цель и в этом случае? Много, много больше, чем в десять раз! А это и габариты лодки или самолета, и мощность двигателей, и топливо, и дальность полета, и много чего еще...
Но, для того чтобы стрелять ракетой с подлодки, в первую очередь нужно знать две координаты: широту и долготу ее места. Для пуска ракеты с самолета нужно знать еще и высоту его полета, и истинную скорость обязательно. Поэтому системы второго поколения были рассчитаны на то, чтобы обеспечить лодке или самолету получение не двух, а трех координат и значения скорости. Добиться этого позволяет одновременное определение расстояния минимум до четырех спутников. Будет больше - еще лучше. Потому что увеличение количества КА повышает точность измерений. Таким путем и пошли советские ученые.
Секретный город с «двойным дном»
- А каким путем шли зарубежные ученые?
- В США начали испытания системы Navstar/GPS в 1978 году. А в Союзе работы по созданию глобальной навигационной системы «Ураган» (ныне ГЛОНАСС) начались в
1976-м. Проект окружала невиданная секретность: головное предприятие размещалось в Красноярске-26, отсутствующем на картах городе. Сейчас он известен как Железногорск, один из основных атомных центров России. На поверхности - дома, «сталинки» и панельные, а все производство - в недрах горного хребта, под землей.
- И когда начал работать «Ураган»?
- Испытания системы начали в октябре 1982 года запуском спутника «Космос-1413». Работа шла тяжело: требовалась высокая точность выведения КА на орбиту. А на борту каждого спутника должны быть очень точные часы, поскольку это один из основных инструментов навигации. Так вот, чтобы они показывали одно время, надо было синхронизировать их шкалы с точностью до одной миллиардной доли секунды - наносекунды. Расхождение сигналов на эту величину уже вызывает погрешность в определении координат потребителя до трех метров, а десинхронизация в 30 наносекунд сводит ценность системы к нулю. Полностью группировка (24 КА) была развернута к 1995 году. Мы шли с американцами ноздря в ноздрю: GPS вошел в строй в то же время.
- Чем принципиально отличается наша система от американской?
- Если говорить о принципах построения и физике процессов, то отличий почти нет. Системы близки по назначению, техническим характеристикам, точности определения местоположения потребителей. А теперь - о различиях. Орбиты спутников ГЛОНАССы выбраны так, чтобы обеспечить лучшие выходные данные - то есть координаты, скорость и время для потребителей на территории России, Европы и в северных широтах. А GPS - на территории США и в широтах, близких к южным. У каждой державы - свои интересы...
Кроме того, орбитальные структуры систем GPS и ГЛОНАСС разные. У них - 6 орбит (по 4 спутника на каждую). У нас - 3 орбиты с 8 спутниками на каждой. Но у той и другой есть очень важное общее - сигналы передаются без запроса, постоянно и доступны любому пользователю, имеющему приемник-навигатор. И у них, и у нас есть «гражданский» и «военный» сигналы. «Военный» закрыт специальным кодом. Раньше он обеспечивал пользователям точность, большую в 10 раз, чем у «гражданского». Но сейчас и мы, и американцы ограничения сняли.
- А что произойдет, если «гражданский» сигнал отключат?
- Тогда определять координаты смогут только пользователи, имеющие в распоряжении средства дешифрования. Кто они такие, понятно...
У нас спутников меньше, чем у США
- А каково все-таки реальное состояние GPS и ГЛОНАССы?
- Сейчас GPS функционирует в составе 30 КА и имеет перспективу расширения группировки до 48 КА, а также огромный парк пользователей, число которых подбирается к миллиарду. Помимо военных, это разнообразные транспортники-перевозчики, автомобилисты, туристы, геодезисты, строители, лесники да просто обыватели, имеющие мобильные телефоны со встроенным GPS-модулем. По всему миру. Что же касается ГЛОНАССы, то она сейчас восстанавливается...
- Что значит «восстанавливается»? Ее кто-то разрушал?
- ГЛОНАСС была практически разрушена в конце 90-х и сейчас восстанавливается до штатного состава. Больше трети спутников было выведено из строя. И все из-за хилого финансирования проекта.
Вот, скажем, американцы не скупятся на свою систему. На запуск первых 24 КА потратили $12 млрд. Система существует в штатном составе 13 лет. Затраты только на орбитальную группировку составили около $20 млрд.!
Нам создание ГЛОНАССы (до ввода в эксплуатацию в 1995 году) обошлось в $2,4 млрд. На поддержание системы в работоспособном состоянии ежегодно требовалось не менее $60 млн. И запуск не менее 8 новых КА каждый год, потому что ресурс тогдашних «Ураганов» был 3 года. Этих денег не нашлось. Думаю, что и не искали. Тогда у военных не было денег не то что на оснащение армии GPS-приемниками, а на закупку продовольствия и обмундирования. Некоторые наши военачальники в ту пору рассуждали так: «Зачем тратить деньги на свою систему? Кому позарез надо, те купят дешевые навигаторы GPS и будут пользоваться на халяву. Ведь сигнал с американских спутников передается бесплатно».
- И что, покупали GPS для нашей армии?
- Да, покупали. Ведь даже летчики-испытатели после авиасалонов привозили для себя приемники GPS. А за ними «отоваривались» и авиакомпании. И сейчас ими пользуются. Да и наша разведка не осталась в стороне - хотя бы для того, чтобы понять, как устроены иноземные аппараты, что могут и как с этим бороться.
Два миллиарда баксов на лечение
- А как же обстояло дело с развитием ГЛОНАССы?
- К лету 2001 года на орбите осталось только 6 КА из ранее запущенных. И, чтобы определить свое местонахождение с помощью
ГЛОНАССы, пользователю требовалось от часа до двух, а в GPS - около 10 секунд! С 2003 года нашу группировку стали восстанавливать. Одним «Протоном-К» с Байконура запускают по три спутника. Чтобы довести число спутников до 24, потребуется около $420 млн. Еще надо бы добавить на разработку цифровых карт и прочих сервисов. Теперь подытожим и получим около $2 млрд. Деньги, конечно, большие, но вполне для России подъемные. Однако, когда я слышу доклады военачальников президенту о том, что армия и флот к выполнению задач готовы, меня охватывает странное чувство...
- Почему же?
- Очень много спекуляций вокруг этого. Да и шуток-прибауток: «Хватит врать про ГЛОНАСС - это просто не для нас!» Ну а если серьезно, то сегодня в составе ГЛОНАССы не 18, как заявлялось, а 16 КА, из которых 15 работают, а один временно выведен из эксплуатации. В этих условиях пользоваться услугами
ГЛОНАССы можно примерно на 80% территории России и 50% земного шара, да и то не круглосуточно. Этого явно недостаточно.
- И где же выход из положения?
- Во-первых, обязательно поддерживать штатный состав орбитальной группировки и иметь «горячий» резерв на орбите. Именно резерв. Увеличивать число работающих спутников свыше 24 бессмысленно: в системе частотное разделение каналов, и при 30 работающих спутниках 6 будут излучать одинаковые сигналы и мешать другим. Во-вторых, обеспечить пользователям более высокую точность определения координат за счет дифференциальной коррекции. То есть наращивать наземный сегмент системы за счет региональных функциональных дополнений. Но делать это надо прямо сейчас. Иначе будет поздно!
Сообщение от AlexF
Ваши права
Ответить с цитированием