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
