Европейские планы по созданию низкоорбитальных навигационных спутников
Навигационное управление ЕКА планирует демонстрацию на орбите навигационных спутников, которые будут находиться на орбите всего в 222 километрах от Земли, дополняя 23 европейских спутника Galileo. Эти спутники, так называемые «LEO-PNT», будут использовать многоуровневый подход «satnav system-of-systems» для предоставления бесшовных услуг позиционирования, навигации и синхронизации, более точных, надёжных и доступных.
Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) уже преобразили общество, и благодаря абсолютной вездесущности их влияние продолжает расти. В 2021 году число приёмников спутниковой навигации достигло 6,5 миллиардов, и, по прогнозам, в ближайшие годы ежегодный рост сектора будет составлять 10%. Но во многих отношениях стандартный подход ГНСС приближается к пределам оптимальной производительности – чтобы добиться большего улучшения, необходимы дополнительные ингредиенты.
В последние годы спутниковая навигация позволила использовать широкий спектр приложений, но сам этот успех вдохновляет ещё более требовательных пользователей на десятилетие вперёд. Для таких случаев использования, как автономные транспортные средства, корабли или беспилотные летательные аппараты, робототехника, умные города или промышленный Интернет вещей, управляющий заводскими системами, требования к позиционированию растут от текущего метрового масштаба до сантиметрового или даже более точного, основанного на постоянно надёжных сигналах, которые доступны в любом месте и способны преодолевать помехи или глушение. До сих пор классическое решение ГНСС, такое как Galileo, расположенное на средней околоземной орбите и основанное на сигналах L-диапазона, было тем, на что мы полагались для нашего позиционирования. Стандартная ГНСС, считают европейские специалисты, сама по себе не сможет удовлетворить все эти будущие требования пользователей. Вместо этого Европе необходимо воспользоваться возможностью изучить потенциал созвездий на низкой околоземной орбите (LEO), которые уже представлены на мировом рынке, чтобы обеспечить виды услуг PNT.
В силу физики, при меньшем расстоянии, которое нужно преодолеть до Земли, сигналы от этих спутников LEO-PNT могут быть более мощными, способными преодолевать помехи и достигать мест, куда не могут добраться современные сигналы спутниковой навигации.
А благодаря внедрению методов навигации и более широкому диапазону полос сигнала, спутники могут удовлетворять особые потребности пользователей: например, на более низких орбитах сами спутники движутся быстрее относительно поверхности Земли – вспомните Международную космическую станцию на 400 км, которая обращается вокруг Земли каждые 90 минут, – что даёт возможное преимущество во времени, необходимое для достижения очень точных позиций. Кроме того, некоторые полосы могут обеспечить большее проникновение в сложных условиях, в то время как другие полосы могут обеспечить более высокую надёжность и точность.
Цель плана ЕКА по проведению демонстрации на орбите низкоорбитальных спутников спутниковой навигации состоит именно в том, чтобы объединить типы сигналов, обеспечивающие технологии и их потенциал для будущих сервисов.
План состоит в том, чтобы построить и запустить первоначальную мини-группировку, состоящую, по меньшей мере, из полудюжины спутников, для тестирования возможностей и ключевых технологий, а также для демонстрации сигналов и частотных диапазонов для использования последующей оперативной группировкой, таким же образом, как европейские испытательные спутники GIOVE проложили путь для Galileo. Успех поставит европейскую промышленность в выгодное положение для последующих коммерческих начинаний, а также для запланированных институциональных программ.
Каждый отдельный спутник будет сравнительно небольшим, массой менее 70 кг, по сравнению с текущим эксплуатационным спутником Galileo весом 700 кг. Они могут быть сравнительно более оптимизированными, потому что могут воспользоваться другими средствами для вычисления точного времени без чрезвычайно точных атомных часов на борту, включая ретранслируемые сигналы со спутников Galileo над ними. Эти спутники также будут создаваться на основе быстрого серийного производства для экономии времени и затрат – мы планируем максимум три года с момента подписания контрактов до вывода первых спутников на орбиту, что соответствует срокам, достигнутым GIOVE-A в начале 2000-х годов.
Цель ЕКА – обеспечение того, чтобы Европа поддерживала космическую индустрию мирового класса, а навигация сегодня является крупнейшим космическим сектором, который ежегодно оценивается примерно в €150 млрд и растёт со скоростью 10% в год.
Оперативная версия созвездия LEO-PNT будет представлять собой уровень доставки PNT в сочетании с традиционными ГНСС, а также позиционированием на основе 5G/6G на Земле, и объединена с данными от датчиков в пользовательских терминалах.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал
По материалам ESA