Galileo сбился с курса?

Ноябрь, 17 число — особый день для Galileo. К Европейскому навигационному проекту присоединились сразу четыре спутника: французская ракета Ariane 5 доставила ценный груз на орбиту, где на высоте 23 222 километра уже кружат 14 спутников системы Galileo. До сих пор за раз удавалось доставить не более двух спутников. У Galileo было уже много особых дней, когда перспективы виделись в радужном свете. Однако в ретроспективе эти прогнозы на будущее оказались беззащитными перед суровой действительностью.

Например, в том, что касается планирования: в 1999 году Европейская комиссия опубликовала стратегический документ, в котором провозглашалась необходимость создания поддерживаемой спутниками системы навигации. Последующие годы ушли на переговоры. Как и в каких странах разместить заказы, в каком городе создать центр управления, как распределить издержки, — в программе оказался задействован весь ЕС. В 2003 году было принято решение о государственно-частном партнерстве (Private Public Partnership, или РРР) и совместном европейском финансировании. На тот момент уже было понятно, что заявленное на 2008 год начало штатной эксплуатации — не более, чем иллюзия.

Череда срывов сроков запуска

В 2007 году партнерство между государственным сектором и частными предприятиями распалось, так как задействованные в проекте концерны предпочитали переложить финансовые риски на плечи налогоплательщиков. Тогда у штурвала встала Еврокомиссия. Срок полного ввода в эксплуатацию системы с 30 спут­никами постоянно откладывался. Сейчас речь уже идет о 2020-м.

Однако, возможно, в ближайшее время ситуация сдвинется с мертвой точки. По словам Рене Клессена, руководителя отдела навигации Германского центра авиации и космонавтики, «Европейская комиссия предварительно анонсирует начало работы первых операционных сервисов Galileo приблизительно на конец 2016 года. В настоящее время идет процесс валидации проекта Европейским космическим агентством (ЕКА)».

Похоже, создатели Galileo потеряли ориентацию и в отношении расходов. Если в 1999 году Еврокомиссия исходила из суммы в €2,2–2,95 миллиарда, то буквально через три года ЕКА и комиссия накинули еще немножко сверху. В совместно опубликованном документе это звучало так: «Galileo — недорогой проект. Расходы на разработку и создание, включая запуск 30 спутников и сооружение наземных станций, составят до €3,2–3,4 миллиарда».

Сегодня уже понятно, что этот проект просто не мог бы стать экономичным. По просьбе Chip Рене Клессен из Германского центра авиации и космонавтики охарактеризовал текущий уровень издержек: «До 2013 года на Galileo, а также дополнительный навигационный сервис EGNOS и менеджмент ЕКА было выделено €0,75 миллиарда, а Еврокомиссией — €3,6 миллиарда. На период с 2014-го по 2020-й в общей сложности будет предоставлено €7 миллиардов». Вместе с дополнением в виде EGNOS, обеспечивающим большую точность и надежность данных, стоимость проекта Galileo к 2020  году может превысить €11 миллиардов

Несмотря на все неувязки со сроками и стоимостью, спутниковая навигация является одной из ключевых технологий XXI века, и многое говорит в пользу создания европейской альтернативы американской системе глобального позиционирования GPS. По словам Клессена, от наличия Galileo выиграют не только классические транспортные сферы: «Система будет поддерживать беспилотные автомобили и стимулировать развитие инновационных направлений».

Европейские инфраструктуры в сферах энергетики, финансов и телекоммуникаций, деятельность которых тесно связана с высокоточными сигналами времени, до сих пор вынуждены полагаться исключительно на систему GPS. В будущем такт могла бы задавать и система Galileo.

Связь времени и места

Для определения местоположения все навигационные спутники сегодня используют атомные часы. Время распространения сигнала, комбинируемое по данным с нескольких спутников, и позволяет определить местоположение на Земле. По принципу триангуляции координаты объекта можно определить, если известно расстояние от него не менее чем до трех других мест, в данном случае — до спутников. Точное положение рассчитывается приемным устройством из комбинации трех показателей времени распространения сигнала.

Подобные расчеты страдают неточностью, причина которой кроется в использовании различных часов в спутнике и приемном устройстве. Помимо временного сдвига свою роль играют и релятивистские эффекты. В космосе для спутников время течет относительно более быстро, чем в хронометре в навигаторе на Земле. Поэтому нужен еще четвертый сигнал со спутника, который бы синхронизировал часы.

На борту каждого спутника системы Galileo находится по четверо атомных часов: по двое часов «мазер» (Microwave amplification by stimulated emission — микроволновое усиление стимулированным излучением) и по двое рубидиевых часов. Часы «мазер» работают на атомах водорода и ограничиваются отклонением в одну секунду за три миллиона лет. В резервных рубидиевых часах применяются пары рубидия; для них возможное отклонение составляет одну секунду на 760 000 лет. Сверхточные сигналы этих атомных часов используются, к примеру, в финансовой сфере для отметок о времени при проведении транзакций.

В стандартном случае приемные уст­ройства Galileo будут получать сигналы более чем с четырех минимально необходимых спутников. Бесплатный общедоступный сервис Galileo, которым смогут пользоваться владельцы смартфонов и водители, по идее, будет способен определять местоположение с точностью до четырех метров.

По словам Клессена, нынешние результаты измерений ЕКА суще­ственно ниже минимальных требований: «В среднем Galileo позволит определять местоположение объекта с точностью до метра, а временами и лучше». Правда, все крупные системы, к которым, помимо GPS и Galileo, относится российская система ГЛОНАСС и китайская «Бэйдоу», работают на таком же уровне. В настоящее время уровень Galileo немного выше, но, как полагает Клессен, «соперничество» между системами подтолкнет к развитию и остальных.

С еще большей точностью, до сантиметров, будет работать коммерческий сервис Galileo. Сервис будет платным и пригодится в сельском хозяйстве или при езде на автопилоте на дорогах общего пользования. Кроме того, Galileo предлагает обратный канал, с помощью которого спасательные службы смогут определять точное местонахождение нуждающихся в помощи при экстренных вызовах и давать им подтверждение. Точность — не единственный критерий работы Galileo: речь идет и о большей доступности сигнала.

Поскольку предполагается взаимодействие системы со своими конкурентами, для локализации будет использоваться намного больше спутников. У одних только GPS и Galileo на орбиту выведено в общей сложности более 50 активных спутников. Наличие нескольких навигационных систем повышает надежность сервисов. Поэтому в будущем преимущество на рынке будут иметь гибридные приемные устройства спутниковой навигации. Так, испанский производитель BQ уже продает смартфон Aquaris X5 Plus стоимостью в 19 000 рублей, который может использовать Galileo, GPS и ГЛОНАСС.

Ложные сигналы

GPS — детище Министерства обороны США. Поэтому США вполне могли и могут ухудшить открытый сигнал, чтобы затруднить навигацию противнику в военном конфликте. Так, во время первой иракской компании и во время войны в Югославии открытый сигнал был практически негоден к применению. До мая 2000 года Пентагон искусственно удерживал качество сигнала на низком уровне.

С этого времени при военных операциях открытый сигнал ухудшается только в том регионе, где идут военные действия. Ненадежность использования GPS стала для Европы, возможно, одним из решающих мотивов для того, чтобы приступить к разработке собственной альтернативной модели спутниковой навигации, предназначенной исключительно для применения в гражданских целях.

В 2008 году Европарламент принял решение, что Galileo может использоваться и в военных целях на собственной зашифрованной частоте (Public regulated service, PRS). Критики увидели в этом подтверждение того, что при создании Galileo Европа преследовала также геостратегические, а не только гражданские цели. В остальном от претензий на независимость осталось немного.

Изначально система Galileo должна была получить широкополосное кодирование канала, перекрывающее военный сигнал GPS. Тогда при создании помех для Galileo США ухудшили бы и качество собственной военной GPS.

После 11 сентября 2001 года Пентагон предпринял попытку дать обратный ход вопросу такого уплотнения частоты. Так, специализированный американский журнал Space Daily в декабре 2001 года сообщил, что заместитель министра обороны Пол Вулфовиц в письме своим европейским коллегам высказал предупреждение о возможности конфликта из-за перекрытия М-кода (Military code — военный код) GPS. Вмешательство оказалось успешным: Европа отказалась от уплотнения частоты.

Новые цели для Galileo

Таким образом, намерение создать независимую, защищенную от помех европейскую навигационную инфраструктуру отступило на задний план. Так Galileo постепенно превращается в спутниковую систему «для хорошей погоды», — а ведь изначально она должна была противостоять любым политическим бурям.

По мнению Рене Клессена, в зонах военных конфликтов можно было бы создавать помехи сигналам по всему миру. «Однако между США и Европой уже ведется обсуждение совместного использования GPS и PRS и в рамках НАТО. И здесь упорство Европы в вопросе создания собственной системы позволяет говорить с США на равных и дает возможность внести с помощью PRS со своим сигналом собственный вклад в общую безопасность».

По прошествии лет система Galileo отклонилась от первоначального маршрута не только в вопросах стоимости и сроков, но и в отношении своего исконного предназначения: вместо устойчивой к кризисам и независимой системы для гражданского применения возникает многослойная, потенциально подверженная воздействию помех система спутниковой навигации с военной составляющей, которая в случае кризиса будет резервным вариантом GPS для НАТО.

Фото: Reuters/Staff/Remote, Yuri Gripas ESA/P. Carril (li. u. re.); ESA/CNES/Arianespace/S. Corvaja (m.); Pawel Kopczynski/Reuters; Yuri Gripas/Reuters;