Протягом тижня два супутники “ГЛОНАСС-М” перестали передавати сигнал. Слідом за цим агентства повідомили, що “ГЛОНАСС” перестав працювати по всьому світу, хоча прес-служба Роскосмосу заявила, що причин для паніки немає. При цьому “ГЛОНАСС” залишається єдиною, крім американської GPS, системою глобального позиціонування. Що насправді відбувається з ГЛОНАСС і чим вона відрізняється від американської системи, розбирався Антон Первушин.
До самого останнього часу система ГЛОНАСС працювала в штатному режимі: угруповання включає 25 космічних апаратів, з яких 24 використовуються за призначенням.
Однак, 19 квітня пропав сигнал від супутника «ГЛОНАСС-М» № 734. Відновити зв’язок з ним не вдалося, і його вирішено замінити на апарат з резерву, запуск якого намічений на червень. А 24 квітня був втрачений сигнал від супутника «ГЛОНАСС-М» № 723, після чого ЗМІ повідомили про повну відмову ГЛОНАСС. Проте цивільні користувачі не помітили різниці: для нормальної роботи на території Росії досить 18 супутників, крім того система дублюється GPS.
The Insider опитав незалежних експертів, зокрема дійсного члена Російської академії космонавтики ім. Ціолковського Олександра Железнякова, і вони підтвердили, що ГЛОНАСС працює в межах норми і цей інцидент не перший. Що стосується супутника N723, то за словами прес-служби Роскосмоса, він дійсно став передавати некоректний сигнал і виведений на профілактику.
Але все ж проблеми існують. ГЛОНАСС залишається однією з найбільш дорогих космічних програм в Росії: на неї витрачаються сотні мільярдів рублів, а комерційної віддачі майже немає. Цікаво порівняти виступ віце-прем’єра Сергія Іванова десятирічної давності з недавнім інтерв’ю віце-прем’єра Дмитра Рогозіна. Хоча минуло десять років, обидва чиновника однаковими словами говорять про те, що компанії, що розвивають і обслуговуючі ГЛОНАСС, залишаються неконкурентоспроможними, нераціонально використовують державне фінансування і не можуть запропонувати користувачам гідний спектр послуг, включаючи точність визначення координат. Крім того, російська елементна база помітно відстає від західних зразків, що позначається на довговічності обладнання.
Народження GPS
Принцип дії системи глобального позиціонування (Global Positioning System) досить простий і заснований на вимірюванні відстаней від навігаційних супутників з добре відомою траєкторією. Заміряючи швидкість запізнювання сигналу від мобільного GPS-навігатора, два супутника визначають ваше положення над рівнем моря, третій за атомним годинником пов’язує його з поточним часом, а четвертий ― дає поправку по висоті. Серійний GPS-навігатор ловить сигнали від всіх знаходяться над горизонтом супутників (до 12 штук), що підвищує точність і позбавляє від збоїв при втраті сигналу одного з супутників.
Американська система GPS використовує супутникову угруповання NAVSTAR (NAVigation Satellites providing Time And Range). Хоча штатно вона складається з 24 супутників, американці тримають на орбіті 32. Супутники звертаються по шести високим орбітах з радіусом 24 560 кілометрів (тобто близько 20 тисяч кілометрів над поверхнею Землі). Для порівняння: висота орбіти Міжнародної космічної станції ― 400 кілометрів. Це дозволяє з будь-якої точки в будь-який час «бачити» не менше шести супутників, причому три або чотири з них будуть знаходитися досить високо над горизонтом.
Спочатку GPS розроблялася для наведення крилатих і балістичних ракет, а також високоточних бомбардувальників нового покоління. Перші супутники NAVSTAR були запущені на орбіту в 1978 році, і довгий час американський уряд побоювалося надавати настільки витончений інструмент цивільним користувачам. У 1983 році, після того, як південнокорейський «Боїнг-747» з-за навігаційної помилки опинився в радянському повітряному просторі, і був збитий винищувачем-перехоплювачем, президент Рональд Рейган пообіцяв, що система GPS стане доступна всім. Аж до 2000 року оператори GPS вносили у супутникові сигнали штучні помилки, що збільшують похибка приблизно на 100 метрів. Військовим доступ до більш точної інформації давали спеціальні шифри. Тепер же американська GPS дають будь-якому користувачеві координати з точністю до метра (хоча військові і залишили за собою право «загрублять» похибка над тією чи іншою територією).
Крім земного тяжіння, на рух супутників впливають багато фактори: тиск сонячного світла, земне магнітне поле і навіть опір верхніх шарів атмосфери, влітку “розбухає” від нагрівання. У сукупності все це змінює траєкторію руху супутника і навіть може вивести його з ладу. GPS потребує постійного оновлення супутників, і в щоденному уточнення положення апаратів. До супутника через спеціальний телескоп надсилається лазерний сигнал, уголковий відбивач повертає його, а по часу «подорожі» сигналу атомні годинник з високою точністю визначають відстань від станції до супутника. Отримані дані завантажуються на супутник, і він тут же починає транслювати на GPS-навігатори інформацію про своєму новому становищі. Координати станцій лазерної локації постійно уточнюються ― похибка при цьому не перевищує одного сантиметра! В результаті точність вимірювань дозволяє, наприклад, стежити за дрейфом материкових плит, які рухаються зі швидкістю кілька сантиметрів на рік.
ГЛОНАСС як симетрична відповідь
Зрозуміло, в Радянському Союзі не могли залишитися байдужими до «агресивних» планам США. На тих же засадах була розроблена ГЛОНАСС (Глобальна Навігаційна Супутникова Система).
Перший супутник для ГЛОНАСС був запущений ракетою «Протон» 12 жовтня 1982 року під назвою «Космос-1413». Параметри радянської системи дещо відрізнялися від американської. У повному вигляді вона включає 24 супутники, які обертаються за трьома орбітах висотою 19 100 кілометрів від поверхні Землі.
Офіційно ГЛОНАСС була прийнята в експлуатацію восени 1993 року. При цьому Борис Єльцин поставив завдання розгорнути всі 24 супутника до 1995 року, і це було зроблено в строк. Але 1995 рік став єдиним роком, коли ГЛОНАСС давала своїм військовим споживачам надійні дані. Фінансування системи було урізано до небезпечної межі, і супутники один за одним почали виходити з ладу. Похибка стала досягати 24 кілометрів, а супутники не покривали навіть територію Росії.
Оскільки під загрозою опинилася національна безпека країни, президент Єльцин намагався врятувати становище, за прикладом американців залучаючи приватних інвесторів. У 1999 році російській системі був наданий статус «системи подвійного призначення», щоб нею могли користуватися громадські організації та приватні особи.
У 2001 році була прийнята Федеральна цільова програма «Глобальна навігаційна система», головним завданням якої було повне оновлення супутникового угруповання до 2011 року. Супутники «ГЛОНАСС» («Ураган») радянської розробки з робочим ресурсом в три роки були замінені супутниками «ГЛОНАСС-М» з часовим ресурсом. На зміну їм приходять апарати «ГЛОНАСС-К1» з терміном «життя» десять років. Модернізація і збільшує точність визначення координат, сьогодні вона становить 2,8 метра.
Президент Путін в минулому році зажадав підвищити точність ГЛОНАСС до рівня GPS або навіть перевершити останню. Для цього передбачається до 2020 року ввести більш досконалі супутники «ГЛОНАСС-К2». Крім того, офіційно оголошено, що в поточному році державний оператор АТ «ГЛОНАСС» має повністю перейти на самоокупність.
При цьому зростає конкуренція — свої системи глобального позиціонування розвивають Європейський Союз і Китай. Звичайно, від цієї «боротьби за позиціонування» виграє споживач — чим більше працюючих супутників знаходиться над горизонтом, тим вище точність і надійність мобільного GPS-навігатора.
Однак, як поєднується заклик до негайної самоокупності російської системи з тривожними оцінками керівництва самої галузі, її недостатньою точністю, вузьким спектром послуг, а в підсумку неконкурентоспроможністю, — відповіді поки немає.