Перед страной встают новые вызовы технического характера, ответить на которые нельзя без ускоренного развития сферы НИОКР: нам требуются реиндустриализация, перевооружение армии и многие другие вещи. А ещё нам требуются симметричные ответы технического характера, например в сфере спутниковой навигации. Речь про ограничение работы управляющих станций системы навигации GPS, которые с 1 сентября планируют отключить полностью, заменив американскую систему навигации российской системой ГЛОНАСС.
История вопроса
Спутниковые навигационные инициативы СССР и США развивались приблизительно параллельно — с небольшим отставанием с советской стороны: американцы первыми разработали и ввели в эксплуатацию уже в 1964-ом свою систему «Транзит», предназначенную для поддержки атомных подводных лодок и переносимых ими боеголовок.
Самая ранняя спутниковая система навигации СССР — «Циклон» — была реализована в конце 60-х — начале 70-х годов с целью обеспечения достаточной точности приземления ядерных боеголовок. Погрешность «Циклона» составляла порядка 200 метров, что даже для малого ядерного заряда пренебрежительно мало, поэтому он остаётся в строю и по сей день. Дальнейшая конвертация навигационной системы в гражданское направление привела к созданию навигационной архитектуры «Цикада», которой на тот момент было достаточно для нужд торгового флота, а сейчас она занимается определением местонахождения терпящих бедствие судов.
ГЛОНАСС начала разрабатываться как высокоорбитальный преемник низкоорбитального «Циклона» по заказу Минобороны СССР в 1976-ом — почти одновременно с началом работ по созданию GPS в США. Старт вывода новой орбитальной группировки несколько раз переносился, но в 1982 году был запущен первый из серии обновлённых спутников, а к 1995-му, вопреки политическим турбуленциям в стране, в космос были выведены все необходимые для введения системы в действие 24 спутника, из которых уже к 2001-му в силу снижения финансирования, сокращённого срока службы (7 лет, у свежезабрасываемых на орбиту — тоже) и иных причин от орбитальной группировки ГЛОНАСС осталось 6 также постепенно деградировавших космических аппаратов, что решительно никого не смущало, ведь для работы стратегического потенциала система наведения по-прежнему имелась, а общегражданские нужды элементарно удовлетворялись с помощью исправно работающей американской GPS, которая ещё в 1993-м была открыта к повсеместной эксплуатации.
На возрождение и развитие проекта ГЛОНАСС потребовалась серьёзная политическая воля, немало амбиций и финансовых и технических ресурсов: в СССР не была решена проблема, в частности, навигационных приёмников, поскольку к массовому производству они не планировались, а для военных нужд могут сойти и типичные индустриальные размеры класса «кирпич».
Здесь конечным пользователям на выручку пришли отработанные карманные технологии GPS, в чипы которых стандарты ГЛОНАССа добавили вторым классом, что позволяет лучше ориентироваться на местности: больше спутников — точнее координаты, даже если со всех сторон вас ограничивают огромные бетонные городские условия. Отечественные производители, кроме громоздких печатных плат, к сожалению, для приёмников ГЛОНАСС предложить ничего не смогли, поэтому оригинальные пользовательские продукты были в итоге реализованы на тайваньских чипах.
С учётом того, что, вопреки многогранной риторике в отношении бессмысленности создания второй глобальной спутниковой системы параллельно с уже повсеместно принятой GPS, захватившей весь рынок, сохраняется риск отключения американцами работы своей системы, многие страны в настоящее время уже развивают свои региональные спутниковые навигационные системы (ЕС — «Galileo», КНР — «Бэйдоу», Индия — IRNSS, Япония — QZSS). К слову отметить, с китайской «Бэйдоу» у нас есть некоторая взаимодополняемость, нашедшая отображение в соответствующих договорённостях: согласно экспертным шведам, в северных широтах ГЛОНАСС работает даже с меньшей погрешностью, чем американская система — за счёт более высокой орбиты, — а у китайцев дела лучше обстоят на своих родных широтах. Перспектива? Перспектива!
К началу 2013 года модули ГЛОНАСС были установлены на 530 самолетах и вертолетах, однако эмпирические данные утверждают, что в таких условиях эксплуатации система решительно бесполезна: большинство воздушных судов не оборудованы пилотажно-навигационными комплексами и авионика не может взаимодействовать с навигационными системами, то есть сопровождение самолета сигналами ГЛОНАСС без дополнительного оборудования невозможно — минус применение. Впрочем, относительно громоздкие системы отечественного производства были в декретивном порядке инсталлированы на машины скорой помощи и МЧС.
Создание ГЛОНАСС — это предмет интереса в первую очередь ВС РФ: в случае если американская GPS перестанет действовать на территории России, то российские морские и воздушные суда, танки и иная военная техника (включая целые классы современного вооружения, типа БПЛА и управляемых авиабомб) могут оказаться в положении путешественника, у которого вместо компаса только пачка Беломорканала и мох на северной стороне дерева. Более того, с начала июня Россия ограничивает доступ США к 11 GPS-станциям, развернутым на нашей территории. А с 1 сентября, если Конгресс США не декларирует разрешение на строительство наземных элементов отечественной глобальной навигационной системы на территории Америки — дополнительных станций управления, — работа GPS останавливается полностью и мы все переходим на использование российского ГЛОНАСС не в силу гордости за передовую разработку, а в силу forcemajeure.
Между тем, по мнению аналитиков ЦРУ, функционирование российской навигационной системы в Америке не только повышает точность действия российского наступательного потенциала, что очевидно, но и может быть использовано для прослушивания конфиденциальных разговоров. Надо учесть, что в России нет управляющих GPS-объектов, сконструированных Пентагоном, нет контрольно-мониторинговых центров, которые корректировали бы спутниковые сигналы и также могли бы использоваться для прослушивания телефонных разговоров. У нас на территории имеются только представительские станции научно-исследовательской сети NEDA (North Eurasian Deformation Array). Задача сети NEDA — сбор геодезических и геофизических данных, что в системе GPS позволяет ей выполнять роль мильных камней, которые дают возможность спутникам точно определять расстояния между точками на карте России.
А чем грозит полное отключение услуг GPS на территории России? Оно в первую очередь позволит отправить в утиль все GPS-навигаторы (и, пожалуй, часть начинки смартфонов, caveat, — это будут делать производители, а не конечные пользователи), в которых не предусмотрена поддержка стандарта ГЛОНАСС. К слову, отключить GPS аккурат по нашей границе невозможно: отключить GPS на территории России означает, что его не будет в части граничащих с нами территорий, например, в ряде стран Балтийского региона.
Отечественные учёные, опирающиеся в отдельных направлениях своей деятельности на данные NEDA — а это геодезисты, геофизики, метеорологи, etc., — также за отсутствие рабочей информации спасибо не скажут. Впрочем, для геодезического зондирования Земли с высоким разрешением ещё используются отдельные спутники, которые наши американские торговые партнёры объявили спутниками военными и придумали сорвать поставки элементов компонентной базы, — наши, тем не менее, как-то выкрутились, но привычный осадок, разумеется, остался.
Сколько стоит ГЛОНАСС?
Ответ на этот вопрос открывается, если проследить за реализацией федеральной целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012–2020 годы», которая в своём нынешнем виде была принята в 2012-ом, обещая участникам проекта 310 миллиардов рублей на поддержание, развитие и использование. Сумма кажется колоссальной, но в неё включены изготовление ракетной техники для запуска спутников, постройка самих спутников (в том числе разработка космических аппаратов следующего поколения), услуги по их запуску и управлению орбитальной группировкой, а также расходы касательно наземной инфраструктуры ГЛОНАСС и ещё порядка 30 миллиардов рублей на издержки популяризации и внедрения ГЛОНАСС.
Более того, за эти деньги разработчики обещают уменьшить погрешность определения координат с 3–6 метров до 0,5–0,6 метра (в 2020, до 1,4 метра — уже в 2015) в гражданском исполнении, что в системе GPS доступно только военным, меньшей погрешности в 2-4 метра сегодня придерживается американская навигационная система. Европейский проект EGNOS, пользующийся бесплатными сигналами обеих систем, сохраняет уровень ошибок позиционирования от 1,5 до 3 метров.
Посчитать количество средств, выделенных на разработку и развёртывание ГЛОНАСС за весь период существования проекта, начиная с разработок СССР, теоретически возможно, но пусть лучше эта тема ляжет в основу какого-нибудь серьёзного научного труда о сложностях и издержках бюрократических архитектур с учётом личностного фактора.
Но чего, казалось бы, особенно хорошего в крупном проекте создания национальной сети спутниковой навигации, которая обходится в сотни миллиардов национальных денег и развивается с некоторыми проблемами (характерными, впрочем, для любого крупного технологического проекта)? Что-то же должно стоять за этой системой правильного, что оправдывало бы её, кроме нынешних внешнеполитических условий, в которых любой технологический комплекс, делающий Россию более автономной в любом аспекте, стал резко необходим? Предположим, будут наши соотечественники и ещё полмира пользоваться данными российских спутников, — стоит ли оно того?
Помимо явного вопроса национального престижа и ряда сопряжённых вопросов безопасностного плана, ценность системы ГЛОНАСС — в разработках, основанных на её применениях. В практике инновационного развития часто фигурирует заморский термин «спин-офф», i.e. побочное по отношению к целевому применение новой разработки, ярчайший пример удачного спин-оффа — это ядерная энергетика по отношению к военной атомной программе.
Поэтому, повторюсь, настоящая ценность ГЛОНАСС — это тот спектр разработок и решений, основанных на этой навигационной системе, которые имеют широкое практическое применение, а также отработанных в рамках создания ГЛОНАСС технологий. Высокоточное позиционирование ГЛОНАСС (действуют не только спутники, но и наземная инфраструктура — погрешность составляет не более 20 сантиметров) нашли отличное применение в НИИ Прикладной Телематики: там была разработана уникальная для навигационной отрасли система дистанционного мониторинга сложных инженерных объектов, отслеживающая смещение транспортной инфраструктуры и рисковых геомассивов, которые могут вызвать оползни. Такая разработка позволяет не только принимать оперативные меры по ликвидации последствий нештатных ситуаций, но и прогнозировать их, принимая предупредительные меры, например, по ликвидации дефектов транспортных сооружений. Эта система уже внедрена и работает на участке 194-196 км трассы М27 Джубга-Сочи в районе Хостинской эстакады — наиболее рисковом и инженерно сложном с точки зрения прочности элементов конструкции.
Контроль деформации дорожных конструкций позволит на ранней стадии предотвратить разрушение мостов, плотин, тоннелей метро и даже зданий — это сэкономит ресурсы на регулярное инспектирование конструкций специалистами и минимизирует риски человеческого фактора.
Основанные на ГЛОНАСС мониторинговые системы также уже работают в Новосибирске: электроника контролирует состояние опор Октябрьского моста и на метромосте через Обь. Техническая подробность: в Новосибирске специальный тахеометр с заданной частотой проверяет расположение мониторинговых точек-отражателей, монтированных на объекте. Если что-то в конструкции моста деформируется и, соответственно, контрольная точка сместится с заданной позиции, система динамику зафиксирует и проинформирует диспетчера, который, в свою очередь, примет первичное управленческое решение: разгрузить мост, к примеру, или даже остановить движение на одном из его участков. Это не неразрушающий контроль, позволяющий фиксировать глубинные изменения в структуре объекта, это намного дешевле, регулярней и элегантней. Но только ли тахеометр, фиксирующий начавшиеся минимальные изменения, можно установить на опорах моста? Разумеется, нет: добавив туда электроники, измеряющей уровень воды в реке под мостом, уровень влаги в бетоне, и иных сенсоров, можно на более ранних стадиях фиксировать микроизменения — и причины деформации инфраструктуры.
Далее, как уже отмечалось ранее, навигационные технологии ГЛОНАСС широко используются в транспорте: в отдельных регионах с разными темпами и степенями успешности к навигационным информационным системам подключаются пассажирские транспортные средства, школьные автобусы, санитарный и медицинский транспорт, машины дорожных служб и ЖКХ, а также перевозчики опасных и крупногабаритных грузов.
Отдельных слов заслуживает проект по имени «ЭРА ГЛОНАСС» (Экстренное Реагирование при Авариях), который устанавливается в автомобили и может действовать в кооперации с аналогичной европейской системой «eCall» (обе находятся на завершающих стадиях создания) и российской «Системой 112». Задача «Эры» проста: система определяет местоположение произошедшего ДТП, после чего оператор формирует пакет внутренних документов по происшествию и переадресовывает вызов в ближайшую к месту ДТП службу спасения. Ожидается, что после установки в каждую машину эта система позволит сократить время прибытия спасателей на 30%, что снизит смертность на дорогах приблизительно на 4000 человек (ежегодно на дорогах России случается порядка 250 000 аварий, в которых гибнут порядка 27 000 человек). В развитии этой инициативы есть свои проблемы, но, поскольку она реализуется в рамках ФЦП, рано или поздно смертность на дорогах посредством ГЛОНАСС снижена всё же будет.
Ещё одно интересное применение технологиям ГЛОНАСС нашли в области лазерного 3D-сканирования. На форуме технологического развития «Технопром-2014» был представлен автомобиль с монтированными на нём лазерными сканерами, спроектированный для оценки местности при проектировании сложных конструкций, оценки состояния промышленных и инфраструктурных объектов. И эта технология не является чем-то оторванным от сегодняшней действительности: сибирские специалисты уже имеют в своём портфолио кейс эксплуатации лазерных сканеров для анализа состояния резервуаров с топливом и платформы для добычи природного газа на Сахалине — по контракту с одной нефтяной компанией. В обоих случаях на выстроенных трехмерных моделях были выявлены технические неполадки, могущие в перспективе повлечь аварийную ситуацию.
ГЛОНАССУ – быть!
Любой крупный технологический проект нельзя рассматривать обособленно: сама по себе ГЛОНАСС может быть вызвана к жизни скорее политическими амбициями, чем экономическими причинами, но каждый крупный проект, несущий в себе НИОКР-составляющую и способный тем самым не только породить новую волну инноваций — в своей индустриальной сфере, — России требуется. Остро нужны масштабные инициативы, среди применений которых может родиться масса новых гражданских технологий, вокруг которых может вырасти новая инфраструктура и которые смогут воспитать новое поколение квалифицированных кадров. Впоследствии эти же сформировавшиеся малые инновационные компании могут стать участниками решения других, более крупных задач, через участие в ФЦП и удовлетворение нужд госзаказа.
Как конкурент GPS ГЛОНАСС — ребёнок военных опасений, она экономически нерентабельна, технически — требует совершенствования и в целом может вызывать вопросы. Но как национальный проект развития, способный придать динамику многим технологическим направлениям и породить локальный поток инноваций, ГЛОНАСС абсолютно необходима.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии