Добавить новость
Январь 2012
Февраль 2012
Март 2012
Апрель 2012
Май 2012
Июнь 2012
Июль 2012
Август 2012
Сентябрь 2012
Октябрь 2012
Ноябрь 2012
Декабрь 2012
Январь 2013
Февраль 2013
Март 2013
Апрель 2013
Май 2013
Июнь 2013
Июль 2013
Август 2013
Сентябрь 2013
Октябрь 2013
Ноябрь 2013
Декабрь 2013
Январь 2014
Февраль 2014
Март 2014
Апрель 2014
Май 2014
Июнь 2014
Июль 2014
Август 2014
Сентябрь 2014 Октябрь 2014 Ноябрь 2014 Декабрь 2014 Январь 2015 Февраль 2015 Март 2015
Апрель 2015
Май 2015
Июнь 2015
Июль 2015
Август 2015
Сентябрь 2015
Октябрь 2015
Ноябрь 2015
Декабрь 2015
Январь 2016
Февраль 2016
Март 2016
Апрель 2016
Май 2016
Июнь 2016
Июль 2016
Август 2016
Сентябрь 2016
Октябрь 2016
Ноябрь 2016
Декабрь 2016
Январь 2017
Февраль 2017 Март 2017 Апрель 2017
Май 2017
Июнь 2017
Июль 2017
Август 2017
Сентябрь 2017
Октябрь 2017
Ноябрь 2017
Декабрь 2017
Январь 2018
Февраль 2018
Март 2018
Апрель 2018
Май 2018
Июнь 2018
Июль 2018
Август 2018
Сентябрь 2018
Октябрь 2018
Ноябрь 2018
Декабрь 2018
Январь 2019
Февраль 2019
Март 2019 Апрель 2019 Май 2019 Июнь 2019 Июль 2019 Август 2019 Сентябрь 2019 Октябрь 2019 Ноябрь 2019 Декабрь 2019 Январь 2020 Февраль 2020 Март 2020 Апрель 2020 Май 2020 Июнь 2020 Июль 2020 Август 2020 Сентябрь 2020 Октябрь 2020 Ноябрь 2020 Декабрь 2020 Январь 2021 Февраль 2021 Март 2021 Апрель 2021 Май 2021 Июнь 2021 Июль 2021 Август 2021 Сентябрь 2021 Октябрь 2021 Ноябрь 2021 Декабрь 2021 Январь 2022 Февраль 2022 Март 2022 Апрель 2022 Май 2022 Июнь 2022 Июль 2022 Август 2022 Сентябрь 2022 Октябрь 2022 Ноябрь 2022 Декабрь 2022 Январь 2023 Февраль 2023 Март 2023 Апрель 2023 Май 2023 Июнь 2023 Июль 2023 Август 2023 Сентябрь 2023 Октябрь 2023 Ноябрь 2023 Декабрь 2023 Январь 2024 Февраль 2024 Март 2024 Апрель 2024 Май 2024 Июнь 2024 Июль 2024 Август 2024 Сентябрь 2024 Октябрь 2024 Ноябрь 2024 Декабрь 2024 Январь 2025 Февраль 2025 Март 2025 Апрель 2025 Май 2025 Июнь 2025 Июль 2025 Август 2025 Сентябрь 2025 Октябрь 2025 Ноябрь 2025 Декабрь 2025 Январь 2026 Февраль 2026 Март 2026 Апрель 2026 Май 2026 Июнь 2026 Июль 2026 Август 2026
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

Поиск города

Ничего не найдено

Эра, когда сложно потеряться

0 18
Как все-таки изменился мир. Вы помните замечательный в своей лиричности роман Антуана де Сент-Экзюпери “Ночной полет”? По сюжету почтовый самолет из-за циклона потерялся в пространстве, и в финале не ясно, разбился он или сумел совершить вынужденную посадку, и где это произошло. Сейчас подрастает поколение, которое будет удивляться самой возможности заблудиться, потому что навигаторы окружают их всю жизнь. И ситуация “где-то кто-то попал в беду, а об этом никто не знает” постепенно тоже исчезает. Катастрофа самолета будет очень быстро зафиксирована по множеству каналов. Предусмотрительный турист возьмет с собой устройство размером со смартфон и сможет позвать на помощь в случае проблем. А в автомобилях внедряются системы, которые способны автоматически распознать аварию и вызвать спасателей самостоятельно, даже если водитель и пассажиры не в состоянии это сделать.


Спутник ГЛОНАСС-К в павильоне “Космос” ВДНХ

Меньше чем через десять лет после событий “Ночного полета” на самолетах стали все чаще появляться радиокомпасы - антенна в виде кольца позволяла узнать направление на источник радиосигнала - специальную станцию или даже обычную радиовещательную.


Lockheed Electra, сверху отлично видна антенна радиокомпаса в виде кольца, фото Christian Bramkapmp/aitliners.net

Отказ техники или недостаточная квалификация для работы с оборудованием могли стать факторами такого же драматического, как и в “Ночном полете”, исчезновения известной летчицы Амелии Эрхарт - на острове Хауленд, промежуточной цели кругосветного перелета, слышали ее самолет и принимали радиосообщения о попытках найти атолл и заканчивающемся топливе. Останки Амелии Эркхарт, штурмана Фредерика Нунана и самолета не найдены до сих пор.

У антенны в виде кольца было еще и неприятное свойство - она показывала направление на источник сигнала, но не могла сказать, приближается самолет к нему или, наоборот, удаляется. Из-за этого во время Второй мировой войны погиб весь экипаж бомбардировщика B-24 “Lady Be Good” - они пролетели радиомаяк и удалились в пустыню. Когда у самолета кончилось топливо, они выпрыгнули с парашютом и попытались дойти до базы, не зная, что до нее семь сотен километров. По злой иронии судьбы самолет спланировал и совершил сравнительно мягкую посадку на песок. Спустя пятнадцать лет его нашли в пустыне. Радиостанция, по которой можно было бы позвать на помощь, осталась исправна.


Бомбардировщик B-24, кольцо антенны в черном каплеобразном обтекателе наверху

Но в целом радиокомпас оказался очень полезным устройством - можно было лететь по воздушным коридорам между радиомаяками, а если в зоне слышимости было несколько маяков, то можно было с неплохой точностью определять свое положение - пересечение пеленгов (направлений на радиомаяк) от обозначенных на карте передатчиков дает точку, в которой находится самолет. Несмотря на все достижения спутниковой навигации, радиомаяки используются в самолетовождении до сих пор.


Радионавигационная карта района вокруг Санкт-Петербурга, деревняиваново.рф

Фиксированные коридоры над стационарными маяками прекрасно подходят для гражданской авиации, но военным придется действовать над вражеской территорией, где противник не будет помогать с радиомаяками, и цель для бомбардировщиков каждый день может меняться. Уже в начале Второй мировой войны немцы использовали все более сложные системы радионавигации для того, чтобы наводить свои бомбардировщики на Лондон.


Система Knickebein, бомбардировщики летят по одному лучу и сбрасывают бомбы в момент пересечения второго, иллюстрация Dahnielson/wikimedia.org

Англичане отвечали радиопротиводействием, нарушая нормальную работу систем своими сигналами. Отдельная ирония заключается в том, что возглавлявший эту борьбу Реджинальд Виктор Джонс обожал розыгрыши и наверняка наслаждался тем, что получил ресурсы целой страны, чтобы обманывать немецких пилотов. В итоге Люфтваффе затроллили радиоэлектронной борьбой настолько, что они потеряли всякую веру в системы радионаведения для бомбардировщиков.

После войны в гражданской авиации для небольших дальностей стандартом стала система VOR/DME, позволяющая определять и расстояние, и направление на радиомаяк. По аналогичному принципу работают и военные системы - западная TACAN и советская/российская РСБН. Передатчик на самолете отправляет запрос, который ретранслируется наземной станцией. По времени задержки ответа определяется расстояние между самолетом и станцией. Для определения направления на радиомаяк используются другие антенны: одна вращается, и ее сигнал обегает горизонт по кругу. Другая испускает всенаправленный сигнал в момент, когда первая антенна излучает в направлении на север. По разнице времени между приемом первого и второго сигналов на самолете можно определить, с какой стороны он находится относительно станции.


Антенна, совмещающая VOR/DME и TACAN, источник

Для дальних расстояний в системах OMEGA, LORAN, “Чайка” и РСДН использовался другой принцип. Допустим, есть три радиопередатчика на большом расстоянии друг от друга, синхронно испускающие сигнал. Из-за того, что скорость света конечна, сигналы достигнут самолета не одновременно. На самолете не знают расстояния ни до одной станции, но знают разницу во времени получения сигнала и, следовательно, разницу расстояний до станций. Знание о разнице расстояний между двумя станциями дает гиперболу. Три станции позволяют построить две гиперболы, пересечение которых дает две возможные точки, в которых может находиться самолет. Например, если мы знаем, что до Москвы на 480 км ближе, чем до Питера, то можем находиться как в Днепре (бывший Днепропетровск), так и в Уфе. А если до Москвы нам на 50 км дальше, чем до Омска, то мы можем быть в Уфе или Перми. Совмещение условий даст Уфу, из которой я пишу этот текст.


Иллюстрация Cosmia Nebula/wikimedia.org

Этот принцип называется “гиперболическая навигация” и был впервые использован в английской системе Gee для наведения уже британских бомбардировщиков на немецкие города. Главной сложностью является синхронизация наземных передатчиков, удаленных на огромные расстояния, но с появлением атомных часов задача была в целом решена в 1960-х. Для обеспечения работы на больших расстояниях использовались длинные волны, поэтому антенны систем были очень высокими.


Антенна системы OMEGA в Японии, когда-то самое высокое сооружение в стране, фото министерства земли, инфраструктуры, транспорта и туризма Японии/wikimedia.org

Начало космической эры вызвало интерес и ко спутниковой навигации. Сотрудники лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса Уильям Гайр и Джордж Вайфенбах, принимая сигналы первого спутника, обнаружили, что могут рассчитать его орбиту, измеряя доплеровский сдвиг его сигнала. Эффект Доплера - изменение частоты сигнала от движущегося источника - когда спутник приближался к лаборатории, она повышалась, когда удалялся - понижалась.



Зная орбиту спутника можно было решить обратную задачу - определить свое положение по доплеровскому сдвигу сигнала спутника. Так родилась навигационная система Transit. Первый спутник попытались вывести на орбиту в 1959 (неудачно), второй запустили в апреле 1960 и в том же году успешно провели первые тесты. Систему ввели в эксплуатацию в 1964.


Спутник Transit 5-А в Национальном музее воздухоплавания и астронавтики США

Пять спутников в пяти плоскостях на полярных орбитах высотой 1100 км давали глобальное покрытие. Обычно в космосе находилось десять спутников, по одному запасному на каждую плоскость. Задача определения своего положения была нетривиальной, требовала большого количества математических расчетов и для большей точности требовала неподвижности носителя. Например, для американских подводных лодок пришлось разрабатывать специальный компьютер AN/UYK-1, герметизированный и выполненный в таком форм-факторе, чтобы его можно было протащить в люк.


Реклама компьютера от производителя

Поскольку орбита спутника со временем менялась, он передавал не только текущее время, но и элементы своей орбиты, которые дважды в день загружались со станций связи. Наземные станции около полюсов, зная свое положение, постоянно измеряли орбиты спутников и отправляли на них параметры орбит, которые затем использовались для решения обратной задачи у пользователей системы.

Но все сложности окупались приобретенными возможностями - подводная лодка выдвигала антенну всего на две минуты, ловила сигналы спутника и могла определить свое местоположение с точностью до 100 метров. Вскоре систему Transit сделали доступной для гражданского применения, и она не только помогла многим морякам, но и позволила решить довольно необычные задачи, так, например, усреднив множество измерений, была скорректирована высота горы Эверест.

В СССР была создана навигационно-связная система “Циклон” с гражданским вариантом “Цикада”, работавшие по аналогичному принципу и состоящие из 6 спутников. Transit прекратил работу в 1996, последний спутник системы “Циклон” отправился на орбиту в 2010.

Конечно же, Transit и аналоги не обошлись без недостатков - всего пять спутников означало, что в районе экватора появления спутника над горизонтом приходилось ждать несколько часов, в средних широтах ожидание уменьшалось до 1-2 часов. Да и точность в 100 метров быстро захотелось улучшить. Уже в 1973 году в США начали проект новой навигационной системы GPS, первый прототип которой отправился на орбиту в 1978 году. Новая система использовала модификацию уже известного вам подхода.

Помните гиперболическую навигацию? GPS и аналоги реализуют тот же самый принцип. Все спутники транслируют точное время и параметры своей орбиты. Из-за того, что скорость света конечна, метки времени приходят к пользователю не одновременно. У пользователя нет синхронизированных со спутниками атомных часов, поэтому он знает только разницу между показаниями, но этого достаточно. Сигнал от трех спутников позволяет построить в пространстве два гиперболоида, пересечение которых даст гиперболу, которая коснется поверхности земного шара в двух точках, одна будет правильным местоположением, а вторая - настолько неверным, что ее будет легко отбросить.


Иллюстрация Мюнхенского технического университета

Если добавить четвертый спутник, то три гиперболоида пересекутся в одной точке и позволят определить еще и высоту над поверхностью. А каждый дополнительный спутник даст новые гиперболоиды, которые будут повышать точность. 24 спутника в трех плоскостях обеспечивают круглосуточную доступность системы.

По аналогичному принципу работают и другие современные системы навигации: российская ГЛОНАСС, европейская Galileo. У китайской «Бэйдоу» тот же принцип, но спутники расположены на орбитах разной высоты. И самая драматическая история, без сомнения, у российской ГЛОНАСС.

Разработка системы была начата в 1976 году, и первый аппарат отправился на орбиту в 1982. Сначала запускали небольшие серии - 10, 9, 12 спутников, а с 1988 года началось полноценное развертывание группировки большой серией, в которой произвели 56 спутников.


"Новости Космонавтики", 1999, №2

В начале 90-х 12 работающих спутников уже позволяли ограниченно использовать систему, а полное развертывание было закончено в 1995 году. Увы, в условиях экономических проблем группировка начала деградировать. Сравнительно небольшой срок жизни аппаратов и редкие запуски - после 1995 года было по одному пуску с тремя спутниками в 1998 и 2000 годах, привели к тому, что в 2001 году осталось всего 6 работоспособных аппаратов. Но с начала нулевых началось возрождение группировки. В 2003 году на орбиту отправился первый аппарат второго поколения, “ГЛОНАСС-М”, самым важным отличием которого стал увеличенный срок существования.


"ГЛОНАСС-М", фото Bin im Garten/wikimedia.org

Примененные технические решения оказались удачными, и сегодня самые старые из работающих спутники были запущены в 2007 году и превзошли гарантийный срок работы в два раза. Но сегодня перед созвездием стоит новый вызов. Изначально планировалось, что на смену второму поколению придет третье, “ГЛОНАСС-К”, которое перейдет на негерметичную платформу, обещающую еще большую долговечность. Но спутники использовали импортные компоненты, которые стали недоступны после осложнения политической ситуации в 2014 году. И в итоге было принято решение перейти на модифицированный тип, “ГЛОНАСС-К2”, использующий отечественные компоненты. Сейчас созвездие проходит драматичный этап, когда выбывающие из строя спутники второго поколения должны будут заменяться на уже произведенные и находящиеся на хранении, и параллельно развертывается производство новой модификации.


"ГЛОНАСС-К2", изображение USSR BOY/wikimedia.org

Пока что дела идут неплохо - запас “ГЛОНАСС-М” почти закончился - предпоследний аппарат отправится на орбиту в марте, последний по необходимости, скорее всего в этом году. “ГЛОНАСС-К” есть в запасе 9 штук, из которых один должен полететь в мае. А первый “-К2” может быть запущен уже в 2021 году.

Для гражданских пользователей даже худшие сценарии не несут никаких проблем - четыре глобальные навигационные системы означают, что навигаторы всегда будут видеть спутники и иметь возможность определять свое положение. И не только, навигационные системы могут помогать в самых разных случаях. В Европе с 2018 и РФ с 2015 для новых автомобилей обязательна установка системы, распознающей аварию и автоматически передающей вызов в экстренные службы - eCall и ЭРА-ГЛОНАСС.

Обе системы совместимы и работают по одному принципу: датчики в автомобиле фиксируют факт аварии - раскрытие подушек безопасности, деформацию кузова и т.п., определяют степень аварии и координаты происшествия по спутниковым навигационным системам и отправляют сообщение в службы спасения через сети сотовой связи. По информации на конец 2019 года в России уже больше 4,6 миллионов автомобилей оснащены "ЭРА-ГЛОНАСС", за год зафиксировано примерно 36 тысяч вызовов, из них 17 тысяч в автоматическом режиме. По подсчетам специалистов система спасает в год 3-4 тысячи человек.

Материал подготовлен для корпоративного блога компании ИТЭЛМА на Хабре, где они пишут про околокосмические технологии разработки электроники и комплектующих для автоиндустрии.

Нажмите эту кнопку, и вам будет приходить сообщение, когда выйдет мой новый пост.


Я в социальных сетях:Вконтакте, Facebook, Twitter, Instagram, YouTube
Поблагодарить деньгами: Яндекс.Деньги, PayPal, Webmoney



Читайте также

Загрузка...

Загрузка...
Новости последнего часа со всей страны в непрерывном режиме 24/7 — здесь и сейчас с возможностью самостоятельной быстрой публикации интересных "живых" материалов из Вашего города и региона. Все новости, как они есть — честно, оперативно, без купюр.



News-Life — паблик новостей в календарном формате на основе технологичной новостной информационно-поисковой системы с элементами искусственного интеллекта, тематического отбора и возможностью мгновенной публикации авторского контента в режиме Free Public. News-Life — ваши новости сегодня и сейчас. Опубликовать свою новость в любом городе и регионе можно мгновенно — здесь.
© News-Life — оперативные новости с мест событий по всей Украине (ежеминутное обновление, авторский контент, мгновенная публикация) с архивом и поиском по городам и регионам при помощи современных инженерных решений и алгоритмов от NL, с использованием технологических элементов самообучающегося "искусственного интеллекта" при информационной ресурсной поддержке международной веб-группы 123ru.net в партнёрстве с сайтом SportsWeek.org и проектом News24.


Светские новости



Сегодня в Украине


Другие новости дня



Все города России от А до Я