Учёные создают свои собственные ГНСС, шпионя за интернет-спутниками
ГНСС изменили всё, от вождения автомобиля до поисково-спасательных операций. Но в настоящее время навигация полагается на государственные спутники, которым трудно заглядывать в каньоны и леса и которые могут стать целью вражеских армий. Недавно инженеры продемонстрировали нехитрый способ отслеживания местоположения путём перехвата сигналов, посылаемых интернет-спутниками. Если довести этот подход до уровня точности ГНСС, он может помочь учёным отслеживать животных и землетрясения.
«Любой прорыв, который предлагает улучшение того, что в настоящее время делают учёные, будет приветствоваться», - говорит Ричард Лэнгли, геодезист из Университета Нью-Брансуика, Фредериктон (США).
В последние годы частные компании начали запускать огромные спутниковые группировки, чтобы обеспечить широкополосный доступ в интернет в отдалённых местах. Пожалуй, самым известным из них является Starlink, проект компании SpaceX.
Эти орбитальные интернет-узлы летают ближе к поверхности Земли, чем спутники в государственных глобальных навигационных системах, таких как российская ГЛОНАСС, GPS (США), Galileo (Евросоюз), BeiDou (КНР). Поскольку многие из систем эксплуатируются военными, сигналы в случае международных конфликтов могут оказаться целями для создания помех или скремблирования, что побуждает исследователей искать альтернативы.
«Я хочу быть понятым, говоря: нет GPS, нет проблем», - говорит Зак Кассас, инженер-электрик из Университета штата Огайо, Колумбус (США).
Он и его коллеги ранее демонстрировали отслеживание местоположения с помощью спутников коммуникационных компаний Orbcomm и Iridium Communications. Теперь они перешли на Starlink, которая имеет одну из самых обширных сетей; на сегодняшний день запущено более 1700 спутников.
Когда один из этих кораблей пролетает над головой, он излучает радиосигнал, содержащий данные для наземных приёмников. Используя свой собственный небольшой приёмник, Кассас и его команда улавливали эти электромагнитные волны. Не расшифровывая никакой информации об отправленных видео с Youtube или банковских реквизитах, они изучили общую форму сигналов, чтобы определить расстояние до спутника.
Когда спутник движется относительно неподвижного наблюдателя, волны его сигналов сжимаются и удлиняются, как сирена проезжающей машины скорой помощи, в так называемом эффекте Доплера. Измеряя этот эффект для шести спутников, пролетающих над головой по разным траекториям, ученые смогли определить их местоположение на земле с точностью до 7-8 метров, сообщили они на прошлой неделе на ежегодном собрании Института навигации GNSS+ в Сент-Луисе (США).
Точность не так хороша, как у традиционной GPS, - до субметровой точности далеко. Но Кассас и его команда ожидают улучшения, поскольку созвездие Starlink растёт, и приёмники могут отслеживать всё больше спутников. SpaceX не участвовала в исследовании и не может многое сделать, чтобы попытаться заблокировать такие методы, хотя неясно, попытается ли она. Компания не ответила на запросы о комментариях к этой статье.
Поскольку спутники интернет-мегасозвездий летают намного ближе к Земле, чем те, которые используются в традиционной GPS, их сигналы могут быть в тысячи раз сильнее. Это может облегчить их обнаружение в густых джунглях, где GPS иногда с трудом определяет местоположение, предполагает Лэнгли. Он добавляет, что более яркие сигналы могут также способствовать лучшему сбору данных о животных, оснащённых ошейниками для слежения.
Геофизики также используют GPS для отслеживания крошечных движений земной коры, которые могут указывать на землетрясения или извержения. «Поскольку интернет-группировки используют даже более короткие электромагнитные волны, чем спутники GPS, с их помощью теоретически можно получать измерения с более высоким разрешением, - говорит Марк Псиаки, аэрокосмический инженер из Политехнического института и государственного университета Вирджинии (США). – Может быть, мы сможем сказать, приблизилась ли Япония к нам из-за землетрясения не на сантиметр, а на десятую долю миллиметра».
Псиаки указывает, что владельцы этих интернет-спутников однажды могут решить включить определённые сигналы, которые упростят для учёных использование их в качестве ГНСС.
Астрономы не являются большими поклонниками спутников, потому что те мешают их наблюдениям за ночным небом. Но Кассас очень хочет видеть дополнительные спутники, потому что это улучшит их алгоритмы слежения.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный канал на TamTam