Наука и техника, 2006 № 01 (1) - [2]

Кроме того, учитывается время, пройденное импульсом с расчётом погрешностей, образующихся в ионосфере, и вычисляется скорость перемещения объекта. “Работа в связке” и стабильность системы таковы, что координаты практически не нуждаются в корректировке. Существует масса преувеличений относительно того, что можно увидеть из космоса. Спутники GPS только кажутся спутниками-шпионами. Конечно, не исключено, что они и это “умеют”, но максимальное геометрическое разрешение — до 3–5 метров. Спутники просто не для этого предназначены. Они не “приглядываются”, а замеряют. А вот разницу между координатами одного объекта за минимальную единицу времени они “почувствуют” лучше любых “шпионов” — GPS безошибочно зафиксирует миллиметр, сделанный объектом влево или вправо.

Один из первых GPS-приемников — MANPACK GPS Receiver. С 1988 по 1993 год было произведено 1400 таких моделей для солдат

Идея настолько проста, что её реализацию “тормозила” только неразвитость космонавтики. Естественно, история GPS начинается в 60-х, когда ВМФ и ВВС США устремили свои интересы в космос. К тому времени вовсю шла разработка новых навигационных систем и приборов, но все они были, как бы сказали сегодня, “несовместимы” — не существовало единой системы позиционирования.

Конечно, дела шли повеселее, чем у первых полярников, которые не могли точно сказать, дошли они до полюса или нет.

В 1973 году была предпринята попытка создать единую систему. Основой новой системы должны были стать так называемые “атомные часы”, разработанные в рамках военно-морской программы TIMATION и являющиеся эталоном времени. ВВС, в свою очередь, взяли на себя создание Navstar Global Positioning System.

Первый спутник был запущен в 1978 году, а с 1989 года выполняется запуск спутников нового поколения. Первые одиннадцать спутников двигались совсем по иным орбитам, по сравнению с современными, и были предназначены для того, чтобы опробировать систему и показать реальность решения задачи.

Надо заметить, что проект реализовывался достаточно быстро и легко, и единственной неудачей стал спутник, запущенный в 1981 году.

В середине 90-х DoD, наконец, смог официально заявить о том, что система дееспособна. Оставалось решить, кто её будет использовать и на каких условиях. С одной стороны, GPS — информационное оружие, особенно, когда конкурентов нет. С другой, $12 миллиардов и практически безграничный список сфер использования — правительство просто не позволило бы DoD’y сидеть “собакой на сене”.

За мостом Тсунг Ма присматривают из космоса

Во-первых, решили разделить “сервисы” для гражданских на две группы: стандартный сервис (Standard Positioning Service) и сервис повышенной точности (Precise Positioning Service).

Стандартное — значит ненаправленное и доступное для целой группы пользователей позиционирование с точностью до 100 метров по горизонтали и 156 — по вертикали. Так называемый “селективный доступ” дозируется военными с помощью приборов зашумления радионавигационного сигнала: проще говоря, глушат.

“Спецпозиционирование” проводится с точностью до 22 метров по горизонтали и 27 по вертикали. Гражданам позволено так “позиционироваться” лишь в том случае, если информация не вредит интересам США и в процессе работы DoD, естественно, может заниматься проверками и опять же временно глушить сигнал.

Учёный использует GPS-приемник для изучения вулкана в Южной Америке

В это сложно поверить, но при всех этих мерах безопасности вплоть до 2000 года все данные, предоставляемые гражданским лицам и организациям, содержали небольшую погрешность — метров эдак в 100, о которой, по понятным причинам, никто из клиентов не знал. Видимо, когда стало очевидно, что США теряют монополию на GPS, смысл в этой мере отпал.

Здесь стоит отметить, что используя термин GPS в данном случае, мы позволяем себе определённую вольность. Здесь, конечно, речь идёт лишь об одной GPS — американской — под названием Navastar. Её эксплуатацию и контроль над ней ведёт исключительно DoD. Известны как минимум ещё две крупные GPS, которые, возможно, имеют дело с иным количеством наземных и орбитальных объектов. Это российская GLONASS и GPS Европейского Космического Агентства “Галилей”.

Правда, “Галилей” ещё не выведен на орбиту.

Конечно, самая важная сфера, которая получила совершенно новые возможности благодаря GPS, — это транспорт. Например, со временем радионавигация позволит сократить самолетные маршруты, уменьшить промежутки между рейсами. Аналогичные нововведения ждут и морской флот. Причём, с учётом экономии топлива, это означает миллиардную выгоду.

GPS с каждым годом всё интенсивнее используется в геологии, геодезии, картографии и аэрофотосъёмке, гидрографии, планиметрии. В инженерии нет более необходимого прибора, чем GPS-ресивер, который используется для координирования масштабных строительных объектов: мостов, автомобильных шоссе и так называемых протяжённых продуктопроводов. Слова звучат обыденно и по-цементному серо, но вот реальный пример.

В Гонконге стоит (вернее, висит) самый длинный подвесной мост, по которому проходят железная дорога и шоссе для автомобилей. Его длина— почти полтора километра. По замыслу архитекторов, мост может выдерживать достаточно большие нагрузки, причём были просчитаны максимальные величины, на которые мост может прогибаться и раскачиваться. Известно, что если колебания в сторону моста превысят 4,5 метра, то это деформирует стальные тросы, на которых мост держится, что неминуемо приведёт к катастрофе.