Для нас только ГЛОНАСС: проживет ли Россия без GPS?

В марте этого года гендиректор государственной корпорации «Роскосмос» Дмитрий Рогозин отметил, что в качестве одной из санкций власти Соединенных Штатов рассматривают возможность отключения Российской Федерации от американской навигационной системы GPS. Западные эксперты в один голос заявили о том, что вследствие этого шага в нашей стране перестанут летать самолеты, ходить поезда и морские суда и работать смартфоны. Что это, очередная страшилка или очередной американский бред?

Четыре гиганта.

Цифровая трансформация экономики во всем мире требует точной временной синхронизации процессов и достоверной информации о пространственном положении объектов. Глобальные навигационные спутниковые системы являются сегодня самым точным средством решения данных задач, посредством формируемого спутниками искусственного радионавигационного поля.

В мире существует несколько крупных систем спутниковой навигации, включая американскую GPS, европейскую Galileo, китайскую Beidou, российскую ГЛОНАСС.

Американская GPS.

История создания Global Positioning System (GPS) ведёт своё начало с 1973 года, когда Управление совместных программ, входящее в состав Центра космических и ракетных исследований США, получило указание Министерства обороны США разработать, испытать и развернуть навигационную систему космического базирования.

Результатом данной работы стала система, получившая первоначальное название NAVSTAR (NAVigation System with Time And Ranging), из которого прямо следовало, что система предназначена для решения двух главных задач – навигации, т. е. определения мгновенного положения и скорости потребителей, и синхронизации шкал времени.

Поскольку инициатором создания GPS являлось Министерство обороны США, то в качестве первоочередных задач предусматривалось решение задач обороны и национальной безопасности. Отсюда ещё одно раннее название системы – оборонительная система спутниковой навигации (Defense Navigation Satellite System – DNSS).

Штатная ОГ GPS состоит из 32 основных КА, расположенных на шести круговых орбитах, обозначаемых латинскими буквами от A до F. Дополнительно на некоторых орбитах может находиться один или два резервных КА, предназначенных для сохранения параметров системы при выходе из строя основных КА. Наклонение орбитальных плоскостей 55°, долготы восходящих узлов различаются на 60°. Высоте орбит 20 200 км соответствует период обращения 11 ч 58 мин, т. е. орбиты КА GPS являются синхронными.

Европейская Galileo.

Глобальная навигационная спутниковая система Galileo создана Европейским Союзом для обеспечения независимости стран членов в сфере КВНО.

Европейская программа по созданию ГНСС официально была утверждена в 1994 году, когда Европейский совет потребовал от Европейской комиссии предпринять шаги по развитию информационных технологий, включая и спутниковую навигацию. Было принято решение развивать два направления. Первое из них – создание систем функциональных дополнений существующих ГНСС GPS и ГЛОНАСС. Эта программа получила название European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS). Второе направление заключалось в создании собственной ГНСС, предназначенной для гражданского применения и построенной на принципах государственно-частного партнёрства. В 1999 году Европейский проект по созданию ГНСС получил условное название Galileo в честь итальянского астронома Галилео Галилея.

Орбитальное построение Galileo предполагает, что на трех круговых орбитах высотой 23 222 км, периодом обращения 14 ч, наклонением 56˚ будет 30 КА. По целевому назначению используются 24 КА, по 2 КА в каждой орбитальной плоскости являются резервными. Такая конфигурация группировки была выбрана, исходя из гарантированного обеспечения требований по точности и доступности при минимальных затратах на коррекцию орбиты за время САС КА.

Азиатские тигры.

Это, прежде всего китайская национальная региональная навигационная система Beidou (в переводе «Северный Ковш» — китайское название созвездия Большой Медведицы). Основной целью является обеспечение основных услуг для пользователей, находящихся на территории и акватории обоих Шелковых путей (сухопутного и водного), а также соседних регионов, и завершение развертывания орбитальной группировки из 35 КА, предназначенной для обеспечения услугами пользователей...

Совместимость новых сигналов Beidou с сигналами GPS и Galileo достигается за счет использования различных типов модуляции. Кроме открытых сигналов Beidou-3 будет передавать 3 закрытых сигнала — B1A, B3Q и B3A.

Японская квазизенитная спутниковая система QZSS (Quazi-Zenith Satellite System) — это региональная навигационная спутниковая система, предназначенная для обслуживания потребителей в Тихоокеанско-Азиатском регионе.

Программа развития системы QZSS предполагает создание  группировки из 4 космических аппаратов (КА), 3 из которых (КА QZS-1,-2,-3) предполагается разместить на квазизенитных орбитах (наклонение 43° ± 4° к экватору) в трех орбитальных плоскостях. При этом орбитальные плоскости будут разнесены на 120°. Таким образом, каждый из спутников должен находиться над территорией Японии в течение 8 часов каждые сутки (угол места составляет минимум 60°). 1 КА планируется разместить на геостационарной орбите. В проект создания системы также заложена возможность последующего расширения группировки до 7 КА.

Система NAVIC.

В мае 2006-го Индия утвердила программу создания системы региональной навигационной спутниковой системы (Indian Regional Navigation Satellite System — IRNSS), которая должна обеспечить автономное навигационно-временное обеспечение на Индийском полуострове.

Первый НКА IRNSS-1a был запущен 8 июля 2013 года. Формирование штатной орбитальной группировки из 7 космических аппаратов закончено в 2016-м. Тогда же система получила новое название — NavIC.

Российская ГЛОНАСС.

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС) — российская спутниковая система навигации, предназначена для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования.

ГЛОНАСС — единственная система в мире, которая предоставляет доступ к гражданскому сигналу глобального позиционирования в двух частотных диапазонах L1 и L2 потребителям по всему миру на безвозмездной основе.

Основой системы ГЛОНАСС являются 25 космических аппарата (КА), которые движутся в трех орбитальных плоскостях по 8 аппаратов в каждой плоскости, наклоненных к экватору под углом 64,8°, с высотой орбит 19 100 км и периодом обращения 11 ч 15 мин 44 с.

Выбранная структура орбитальной группировки обеспечивает движение всех КА по единой трассе на поверхности Земли с ее повторяемостью через 8 суток. Такие характеристики обеспечивают высокую устойчивость орбитальной группировки системы ГЛОНАСС, что практически позволяет обходиться без коррекции орбит космических аппаратов в течение всего срока их активного существования.

Спасти и сохранить.

Один из показательных примеров применения глобальной спутниковой навигации в интересах спасения человеческих жизней — система ЭРА-ГЛОНАСС (Экстренное Реагирование при Авариях).

Ее основная задача — определение факта дорожно-транспортного происшествия и передача данных на сервер реагирования. При аварии автомобиля установленный на нем навигационно-телекоммуникационный терминал автоматически определяет координаты, устанавливает связь с серверным центром системы мониторинга и передает данные об аварии по каналам сотовой связи оператору.

Эти данные позволяют определить характер и тяжесть ДТП и осуществить немедленное реагирование машин скорой помощи. Применение данных Глобальной навигационной спутниковой системы через ЭРА-ГЛОНАСС позволяет значительно снизить уровень смертности от травм, полученных в результате дорожных аварий.

Необходимость внедрения системы ГЛОНАСС — это вопрос обеспечения национальной безопасности и повышения эффективности деятельности в самых разных сферах общественной жизни, поэтому в актуальности ГЛОНАСС сомневаться не приходится.

Тщетные потуги.

Технически отключить Россию от GPS очень сложно, заявил Д.О. Рогозин. Во-первых, потому что орбитальная группировка GPS не может выборочно отключаться в направлении России и не отключаться в направлении других континентов, других стран.

Во-вторых, США могут попробовать попытаться "перепрошить" смартфоны для того, чтобы отключить прием сигналов GPS. Но даже если это технически кому-то удастся сделать, хотя я в это не верю, это очень сложно и очень глупо, добавил он.

Заставить Россию отказаться от собственной системы тоже невозможно, мы можем запускать спутники самостоятельно, элементная база доступна и позволяет создавать их внутри страны.

Если GPS будет отключена, то ГЛОНАСС можно отключить  только одним способом — сбивать русские спутники с орбиты. Америка на данный момент таким оружием не обладает.

Конечно, при отключении GPS есть одно уязвимое место — обычные смартфоны, которые сегодня умеют работать со всеми системами. Та же Qualcomm добавляет поддержку всех спутниковых систем навигации в свои чипсеты. И надавить на Qualcomm легче легкого, чтобы она убрала поддержку ГЛОНАСС. Но даже если это произойдет, сделать это моментально невозможно, разработка новых чипов — процесс небыстрый, у нас есть как минимум пара лет до физического исчезновения ГЛОНАСС в чипсетах. Кроме того, смартфоны будут иметь поддержку других спутниковых систем, они будут работать и показывать координаты. Для гражданского применения этого хватит за глаза.

Да, в странах, где нет своей спутниковой системы навигации, возможно не только отключение GPS, но и трансляции сигналов, которые имеют погрешность. Например, так было во время бомбардировок Югославии со стороны НАТО, тогда в работу GPS и ее гражданского сегмента намеренно вводили погрешность. Поэтому свои навигационные системы нужны каждому государству.

Для обновления отечественной космической группировки предполагается запуск нескольких навигационных спутников "Глонасс" нового поколения в 2022 году. Это будут космические аппараты нового поколения - не "Глонасс-М", а "Глонасс-К" и "Глонасс-К2". Новые космические аппараты "Глонасс-К2" обеспечат точность навигации менее 30 см.

Более того, Роскосмос планирует удвоить свою орбитальную спутниковую группировку. Она сделает это на фоне антироссийских санкций Запада. И это будут не только гражданские спутники.

Проблемы, проблемы, проблемы…

На первый взгляд и по докладам чиновников с реализацией системы ГЛОНАСС в России все в порядке. Спутники летают, Землю мониторят, людей спасают. Однако и здесь есть свои подводные камни.

Взять ту же ЭРА-ГЛОНАСС. Стоимость навигационно-телекоммуникационного терминала составляет от 30 до 45 тысяч рублей. Если для нового автомобиля это вполне подъемная сумма, то для подержанного, например стоимостью 100 тысяч рублей, весьма значительная. Кроме того, автовладелец зачастую не знает, кто должен устанавливать эту систему, будет ли она легитимна, кто будет проверять правильность ее установки и кто будет устранять неисправности, если они появятся. Более того, также непонятно, кто будет в будущем модернизировать установленное оборудование и обновлять программное обеспечение.

И самое главное. ЭРА-ГЛОНАСС может устанавливаться исключительно на транспортные средства, числящиеся в реестре авто, сертифицированных для установки данной системы.

А установка ЭРА-ГЛОНАСС — это не такая простая вещь. В, частности, одна западная фирма после установки и проверки этой системы разбила два автомобиля.

Поэтому не удивительно, что BMW в сое время вывела уже купе и кабриолеты с российского рынка по причине экономической нецелесообразности установки на них ЭРА-ГЛОНАСС.
 
А как дела в небе?

Ну а в авиации проблем еще больше. Несмотря на приказ Минтранса, обязывающего авиакомпании оснащать самолеты системой ГЛОНАСС, они этого могут и не делать. Почему?

Во-первых, в настоящий момент в воздушном законодательстве РФ отсутствуют требования об обязательном оборудовании даже воздушных судов отечественного производства системой ГЛОНАСС, не говоря уже об иностранных самолетах.

Во-вторых, стоимость установки сертифицированной аппаратуры для коммерческих воздушных судов ГЛОНАСС/GPS составляет от 100 тысяч долларов и выше, в зависимости от класса оборудования. И должны платить эту сумму производители самолетов, т. е. «Боинг», «Эрбас», «Эмбрайер». А будут ли они это делать? Весьма сомнительно!

В-третьих, в России сейчас летает около 600 самолетов иностранного производства, оснащенных системой GPS. Где они будут переоборудоваться под систему ГЛОНАСС, в России или за рубежом?

В-четвертых, только 107 аэродромов РФ из 182 оснащены системой ГЛОНАСС. Сколько надо еще денег, чтобы всю аэродромную сеть России оснастить этой системой?

В-пятых, если все-таки все самолеты иностранного производства, и новые, и которые уже эксплуатируются, оснастят системой ГЛОНАСС, их надо сертифицировать в соответствующих сертификационных органах Европы, США, Южной Америки, поскольку установка потребует внесения изменений в конструкцию каждого типа судов, что может стоить десятки миллионов долларов для каждого типа. Кто это будет делать и кто платить?

В-шестых, ГЛОНАСС, как и американская NAVSTAR, — это система двойного назначения. В случае необходимости ГЛОНАСС может быть использована в области обороны страны для наведения высокоточного оружия и других целей. А если западные самолеты будут оснащены этой системой, не устроят ли они террористические акты, подобные 11 сентября 2001 года в Соединенных Штатах Америки, в Европе, тех же США или где-то еще?

Спутниковые системы навигации — это дорогое удовольствие для любой страны — Америки, Китая, России или Европы. Поэтому страны стараются объединять свои усилия, когда спутники одной системы могут дополнять другую, так, Россия активно сотрудничает в этом направлении с Китаем. Предполагалось, что аналогичные шаги будут сделаны с Европой и Америкой, но теперь на них можно поставить крест из-за политической ситуации.