Новости России события в мире Новостной портал СМИ Россия
Спутниковая навигация отвечает за то, чтобы современный мир трудился. Многие из нас даже не догадываются обо всех — многочисленных! — вариантах ее применения. В то же время эта система очень уязвима — и тем уязвимей, чем более она продвинута. Случись что — чем можно ее поменять?
Когда летом прошлого года аэропорт имени Бен-Гуриона в Тель-Авиве внезапно стал испытывать сбои в работе может означать: Работа — функционирование какой-либо системы — механизма, биоценоза, организма или общности, — а также её части системы GPS, только лишь мастерство авиадиспетчеров помогло предотвратить серьезные происшествия. Помехи, которые создавали трудности для полетов на протяжении 3-х недель, по мнению специалистов Армии обороны Израиля, возникали из-за работы средств радиоэлектронной борьбы, применявшихся РФ в Сирии.
В отношении международного израильского аэропорта это, конечно, произошло неумышленно, однако показывает, как опасными могут быть такие сбои в системе множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство глобального позиционирования, всем известной как GPS.
«Мы все больше понимаем: GPS надо защищать, укреплять и расширять», — говорит Тодд Хамфрис, инженер систем спутниковой связи из Техасского института в Остине (США).
Сейчас от GPS зависит множество наших повседневных задач.
В самом простом своем виде система докладывает нам, в каком именно месте на планете находится GPS-приемник — в любое время форма протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения дня и ночи. Такие приемники есть в наших мобильных телефонах и автомобилях. Они позволяют судам прокладывать маршрут посреди рифов и сложных каналов, исполняя роль своего рода современного маяка.
- Китаю больше не нужна американская GPS. Сейчас у него есть своя система навигации
- Властелины времени. Часы, которые правят миром
- Как современный эсминец может встретиться с гражданским судном?
- Почему север на географических картах — сверху?
Аварийно-спасательные службы полагаются на GPS (и подобные ей национальные системы — как, к примеру, российская ГЛОНАСС, европейская «Галилео» или китайская «Бэйдоу») для того, чтобы найти тех, кто попал в беду.
А вот применение, о котором далеко не все знают: порты не смогли бы работать без спутниковой навигации, просто потому что их кранам нужна GPS, чтобы находить нужный контейнер.
Системы спутниковой навигации играют самую важную роль в логистических операциях, помогая доставлять товары и услуги точно и вовремя. Без этих систем полки магазинов очень быстро пустели бы, а цены были бы выше.
Строительная индустрия использует GPS при обследовании участков для строительства, а рыбаки — для соблюдения серьезных правил, регламентирующих процесс ловли рыбы.
Однако GPS, как и любая другая спутниковая навигация Определение местоположения, скорости и ориентации движущихся объектов Мореплавание, судоходство Период времени в году, когда по местным климатическим условиям возможно судоходство Основной раздел судовождения, в котором разрабатываются теоретические обоснования и практические приёмы вождения судовВ течение многих веков термин навигация означал совокупность указанных значений, — это определение не только лишь точного места, но и точного времени. На околоземной орбите кружат 30 спутников, использующих сверхточные атомные часы для синхронизации процесс приведения к одному значению одного или нескольких разных объектов сигналов. Эти спутники помогают юзерам определять время с точностью до 100-миллиардной доли секунды.
Все сети мобильной связи употребляют время GPS для синхронизации их наземных станций, а финансовые институты и банки полагаются на него в своих операциях.
Как лицезреем, без спутниковой навигации наша жизнь просто остановилась бы. Но есть ли что-то, чем можно заменить ту же GPS? Могли бы мы совладать без нее?
Согласно оценке Лондонской школы экономики, подготовленной по заказу британского правительства, всего 5 дней без спутниковой навигации обойдутся стране более чем в 5,1 млрд фунтов стерлингов ($6,5 млрд).
Из-за отказа системы GPS американская экономика будет терять, по оценкам, один млрд долларов в день, а если это случится в апреле и мае, когда у фермеров посевная, — то до полутора миллиардов в день.
И тем не мение сбои в работе GPS на удивление часты. Виновниками в некоторых районах мира часто бывают военные, когда тестируют новое оборудование или проводят учения. Правительство США тоже часто осуществляет испытания и учения, ведущие к обрыву спутникового сигнала. На работу спутниковых систем оказывают влияние и некоторые технические проблемы.
Конечно, кроме GPS, есть и другие подобные системы, о которых мы упоминали выше — все они работают на той же базе, что и GPS. В то же время с развитием технологий растет вероятность того Республика (фр. République togolaise) — государство в Западной Африке, граничащее с Ганой на западе, Бенином на востоке и Буркина-Фасо на севере, что в работу этих систем кто-то вмешается и специально создаст помехи, а то и вовсе отключит.
Особенно часто по этому поводу высказывают озабоченность те же военные, подчеркивает доктор Чарли Карри, научный сотрудник Королевского института навигации и учредитель британской компании может означать: Компания (фр. compagnie) — название формирования, в России ей соответствует рота (пример, Лейб-компания) Chronos Technology, которая, посреди прочего, занимается проблемами синхронизации в спутниковых навигационных системах.
Военным есть о чем беспокоиться. Вначале спутниковая навигация была разработана Пентагоном, и сейчас ее применяют везде, от боевых кораблей до разведывательных дронов, от «умных бомб» до пехотинцев. И данной системе угрожает опасность.
Средства радиоэлектронного подавления GPS легко купить в интернете. Преступники могут их использовать для выведения из строя систем отслеживания украденных автомашин — при этом совершенно не заботясь о том, кто еще может от этого пострадать.
Но есть и более серьезные опасности.
«Существует отдаленная угроза того, что вся сеть может означать: Сеть (приспособление) Рыболовная сеть Интернет спутников GPS может быть выведена из строя — как прелюдия к войне, как нападение на важный элемент инфраструктуры, на экономику США», — говорит Хамфрис.
Но и силы природы могут быть столь же небезопасны. Так называемое «событие Кэррингтона», мощнейшая за историю наблюдений геомагнитная буря 1859 года, могла бы вывести из строя всю сегодняшнюю спутниковую сеть GPS
Итак, если GPS и ее спутниковые сестры вдруг откажут — какие у нас есть альтернативы? Что очень поможет нашему миру вновь заработать?
Одна из возможных резервных систем — новая версия радионавигационной системы наземного базирования LORAN (от британского Long Range Navigation), которая была разработана во время Второй мировой войны для помощи в навигации кораблям союзников, пересекающим Атлантику. За место Место — местоположение, расположение, нахождение, состояние, точка и так далее спутников использовались наземные передатчики с антеннами на мачтах 200-метровой высоты, передающие радионавигационные сигналы.
Сначала LORAN имела точность в рамках нескольких миль, но к 1970-м годам внесистемная единица измерения времени, которая исторически в большинстве культур означала однократный цикл смены сезонов (весна, лето, осень, зима) она могла выдавать местопребывание с точностью до нескольких сотен метров.
В 2000-х, когда GPS сделала LORAN ненужной, в Британии и других странах разобрали ее передатчики, но современная версия, известная как eLoran, может быть столь же точной, как GPS. Она использует усовершенствованные передатчики и приемники, а также так именуемую дифференциальную коррекцию.
Такая версия одно из нескольких изложений или объяснений какого-либо факта, как говорят, способна определять местонахождение с точностью до 10 м и даже выше. В отличие от GPS, ее сигналы способны просачиваться сквозь стены зданий и тоннели — прежде всего потому, что эта система использует более низкую частоту большей мощности, чем спутниковые сигналы.
Сигналам материальное воплощение сообщения для использования при передаче, переработке и хранении информации.Сигнал — код (символ, знак), созданный и переданный в пространство (по каналу связи) одной системой, либо возникший в процессе взаимодействия нескольких систем eLoran куда сложнее создать помехи — к тому же она не полагается на уязвимые спутники. Проблема только в том, что кто-то должен профинансировать ее развертывание. «eLoran — красивая технология, которая заполнит все пробелы в навигации, — говорит Хамфрис. — Если только будут довольно серьезные намерения развернуть ее и поддерживать в рабочем состоянии».
Есть и другие подходы, которые не требуют дополнительной инфраструктуры. За длительное время до изобретения радио мореплаватели находили путь в океане по солнцу и звездам, используя секстант для определения высоты Солнца и других галлактических объектов над горизонтом, чтобы узнать свои географические координаты.
Навигация по звездам жива и доныне. Вы удивитесь, но баллистические ракеты, подобные американским «Трайдентам», по-прежнему используют такую навигацию в полете.
Звезды посодействуют установить ваше место на планете с точностью до ста метров. Но американская компания Draper Laboratory разработала систему звездной навигации нового поколения под заглавием Skymark, использующую маленький автоматический телескоп для отслеживания (в дополнение к звездам) спутников, МКС и других объектов, крутящихся вокруг Земли.
А поскольку таких быстро движущихся объектов сейчас невероятно много, Skymark может достигнуть куда большей точности, чем это возможно с «медленными» звездами.
Skymark использует базу данных видимых спутников Земли — как рабочих, так и галлактического мусора. Создатели утверждают, что точность измерений, точность результата измерения — близость измеренного значения к истинному значению измеряемой величины системы — 15 метров, что близко к результатам GPS.
Порой точность может быть даже выше, но она зависит от того, сколько спутников видны сразу и какого они размера, подчеркивает Бенджамин Лейн из компании Draper.
Один из недостатков Skymark — она работает при ясном небе. Естественно, использование инфракрасных лучей, более легко проходящих через облака и туман, помогает, но не очень. В некоторых регионах северного и южного полушарий, где довольно обычна густая облачность, система не настолько полезна.
Возможно, более близка к началу эффективного использования инерциальная навигация, которая применяет акселерометры и гироскопические устройства для определения четкой скорости и направления движения и расчета позиции.
Некоторые базовые версии этой системы уже употребляются. «Когда ваш автомобиль скрывается в тоннеле и вы теряете сигнал GPS, именно инерциальная навигация продолжает вести вас», — гласит Карри.
Проблема с этой навигацией состоит в том, что у нее есть «занос» — рассчитываемая позиция становится все мение точной по мере того, как накапливаются ошибки, поэтому инерциальный навигатор у вас в машине полезен только лишь на время коротких потерь сигнала GPS.
Проблему в широком смысле — сложный теоретический или практический вопрос, требующий изучения, разрешения; в науке — противоречивая ситуация, выступающая в виде противоположных позиций в объяснении каких-либо явлений, объектов, процессов и требующая адекватной теории для её разрешения; в жизни проблема формулируется в понятном для людей виде «знаю что, не знаю как», то есть известно, что нужно получить, но неизвестно, как это сделать заноса помогут победить квантовые датчики, которые в тыс раз чувствительнее, чем ныне существующие устройства Рукотворный объект (прибор, механизм, конструкция, установка, аппарат, машина) со сложной внутренней структурой, созданный для выполнения определённых функций, обычно в области техники.
Французская компания iXBlue применяет их для создания устройства, которое способно будет конкурировать по точности с GPS, а ученые из Имперского колледжа Лондона в сотрудничестве со специалистами по лазерам из M Squared в 2018 году проявили прототип переносного квантового акселерометра.
Такие квантовые датчики пока существуют только в лабораториях, и обязаны пройти годы, прежде чем они превратятся в завершенный продукт.
А вот оптическую систему навигации, которая с помощью видеокамер употребляет ориентиры на местности (например, здания или транспортные развязки), вполне могут ввести в действие уже скоро. 1-ая ее версия, Digital Scene Matching (корреляция радиолокационного отображения местности с эталонной картографической приложением), была разработана для управляемых (крылатых) ракет.
ImageNav, созданная компанией Scientific Systems для ВВС США, — современная система оптической навигации для самолетов. Для определения позиции она обращается к базе данных местности и ассоциирует ее с поступающей с видеокамер информацией. ImageNav с успехом испытали на разных самолетах, но она вполне может быть применима, например, для беспилотных автомобилей.
Шведская компания Everdrone недавно осуществила первую доставку дроном без внедрения GPS. Их система использует комбинацию оптической навигации (измеряя скорость по тому, как быстро меняется пейзаж на земле) и идентификации объектов на местности, пролагая маршрут от точки до точки с точностью GPS.
Естественно, этот метод полагается на полную и точную базу изображений местности в ландшафтоведении — морфологическая единица ландшафта, природно-территориальный комплекс более высокого ранга, чем урочище, что требует большого объема памяти устройства и нередких обновлений.
В Великобритании разрабатывается программа Национального центра времени — первая в мире национальная служба, которая предназначена для подстраховки системы GPS в деле синхронизации времени.
Когда в 2025 году ее введут в строй, она будет использовать огромное количество высокоточных атомных часов, расположенных в охраняемых местах по всей Британии, обеспечивая сигналы четкого времени по кабельной сети и радио.
Идея состоит в том, что если спутниковый сигнал прервется, то дублирующая система не будет иметь какого-то одного и потому уязвимого центра, который можно вывести из строя в военном деле: способ расстановки военнослужащих формирований, вооружения и военной техники (войск и сил); состав формирования.Согласно Строевому уставу Вооружённых Сил Российской Федерации, «строй — установленное уставом размещение военнослужащих, подразделений и частей для их совместных действий в пешем порядке и на машинах».Также строй в военном деле России означает состав формирования (пример: Корабль введён в строй Каспийской флотилии военно-морского флота вооружённых сил.) либо случайно, либо из-за технической проблемы, либо с помощью кибератаки.
По большому счету, ни одна отдельная система не в состоянии заменить такую сильную навигационную систему, как GPS, и мы, скорее всего, будем использовать разные альтернативные решения для разных случаев — для судов, самолетов, автомашин…
Министерство транспорта США сейчас объявило конкурс на лучший запасной вариант для GPS. Но весь вопрос в том, сумеет ли такая альтернатива начать работать достаточно быстро.
«Мы знаем, что проблема существует, но [к ее решению] продвигаемся черепашьим шагом», — отмечает Карри.
Мы становимся все более зависимы от четкой навигации. Беспилотные автомобили Самодвижущийся экипаж — моторное дорожное и внедорожное транспортное средство, используемое для перевозки людей или грузов, доставка с помощью дронов, летающие такси, как ожидается, станут обычной частью земного и небесного пейзажа уже в ближайшем десятилетии. Все они будут полагаться на GPS.
Как подчеркивает Карри, один человек с сильной глушилкой спутникового сигнала может вывести из строя систему GPS на территории размером с Лондон, если применит ее с правильного места.
Пока не разработаны адекватные запасные системы, остановить жизнь в целом мегаполисе можно будет буквально по щелчку.
—
Прочитать оригинал данной статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.
По теме:
