Американские искатели навигационных альтернатив в поисках «серебряной пули»
Пока Минобороны США обеспокоено растущей способностью противника нарушать сигналы спутников GPS, эксперты предупреждают, что не существует универсальной альтернативы для удовлетворения военных потребностей в возможностях позиционирования, навигации и синхронизации (PNT).
Радиочастотные сигналы, передаваемые со спутников, могут использоваться самыми разными платформами для бесконечного числа военных задач — от помощи солдату в навигации на вездеходе в незнакомом ландшафте до управления летательным аппаратом.
Проблема в том, что радиочастотные сигналы GPS слабы и их легко заглушить – или, что ещё хуже, подделать, чтобы обмануть пользователей, заставив их пойти или посмотреть не в то место. Не далее, как в марте самолёт, перевозивший министра обороны Великобритании из Польши обратно в Великобританию, вдруг потерял GPS недалеко от Калининграда.
Таким образом, Пентагон, Космические силы, армия и другие военные службы изо всех сил пытаются найти альтернативы, чтобы не сесть в лужу, когда (а не если) GPS перестанет работать на поле боя.
Однако трудность заключается в том, что каждая технология, доступная сейчас или в обозримом будущем для того, что часто называют «альтернативным PNT», связана с необходимостью найти компромиссы по размеру, весу, мощности и стоимости в зависимости от типа используемой платформы.
Существует шесть широких «семейств» методологий позиционирования и навигации, основанных на типе используемых данных. Ободряющая новость: альтернативы есть. Плохая новость: каждая из них имеет свои недостатки. Хотя и преимущества тоже.
Сама GPS подпадает под первый и наиболее широко используемый сегодня метод определения того, где вы находитесь и куда направляетесь: радиочастотные сигналы. Другие страны разработали свои собственные радиочастотные спутники, аналогичные GPS. Это означает, что одна из вещей, которые американские военные могут сделать для обеспечения резервного копирования GPS, — это просто сделать свои приёмники совместимыми с этими системами, точно так же, как телефоны.
Вышки сотовой связи и радио/телевышки также предоставляют «сигналы возможностей» — другие типы радиочастотных сигналов, которые можно использовать для позиционирования и синхронизации. Хотя и неясно, какую реальную пользу действительно приносят эти альтернативы – поскольку, если можно заглушить GPS, с таким же успехом можно глушить и всё остальное в радиочастотном спектре.
Второе семейство устройств основано на использовании гравитации. Именно так работают инерциальные навигационные системы (ИНС), подобные тем, которые установлены на большинстве военных самолётов. Недостаток этих устройств заключается в том, что они «дрейфуют» и их курс приходится корректировать другими способами, обычно с помощью той же GPS. Зато гравитацию невозможно подавить.
Третья методология позиционирования и синхронизации использует магнетизм земной коры. Суть метода, известного как «маг-нав», заключается в использовании магнитометра для измерения изменений магнитного поля Земли.
Когда горная порода затвердевает, она фиксирует сигнатуру магнитного поля Земли того времени. И это обеспечивает очень уникальную сигнатуру, которая фундаментально не изменится, пока камни не расплавятся и не восстановят направление магнитного поля. Имея бортовой магнитометр, можно собрать данные, сравнить их с бортовой картой и выяснить, где вы находитесь.
Системы Mag-Nav имеют ряд преимуществ. По сути, их нельзя заглушить или изменить, чтобы обмануть кого-то. Система магнитной навигации также является пассивным датчиком и, соответственно, не выдаёт своё местоположение.
Небесная навигация — это четвёртый метод, использующий расположение звёзд и планет, как это делали моряки с незапамятных времен. В этом древнем искусстве исследуются некоторые новые приёмы, такие как использование искусственного космического мусора, а также естественных небесных тел.
С другой стороны, облака и плохая погода, а также дым, который нередко закрывает обзор на поле боя, являются проклятием для такого типа навигации.
Точно так же погода и дым являются препятствиями для пятой потенциальной альтернативы GPS: дистанционного зондирования, по сути, такой «визуальной навигации», просто использующей ориентиры и бумажную карту.
Использование высоты или батиметрии — измерения расстояния над сушей или морем —шестой метод, который используется многие десятилетия.
Крылатые ракеты, например, используют высотомеры, отражая лучи радара «от земли» и сопоставляя отражённые сигналы «с бортовой картой высот». Можно также использовать гидролокатор.
Проблема этих методов в том, что для них требуется «активный датчик». Приходится стрелять лучами радара, лучами гидролокатора. То есть раскрывать свою позиции.
У каждого способа есть свои преимущества и недостатки, и службам потребуется кропотливый и затратный процесс, чтобы разобраться во всех вариантах.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал
По материалам открытых источников