Игорь Сипкин предлагает Вам запомнить сайт «БАЗА 211- ВОЕННАЯ ИСТОРИЯ»
Вы хотите запомнить сайт «БАЗА 211- ВОЕННАЯ ИСТОРИЯ»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

ПОЛИТИКА ПРИНАДЛЕЖИТ ПАРТИЯМ, ОТЕЧЕСТВО – АРМИИ.

Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая

развернуть

4 октября 1957 года стало важным стимулом для США – американские инженеры после запуска в СССР первого искусственного спутника Земли решили приспособить космос под выполнения навигационных нужд (со свойственной янки практичностью). В Лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса АPL (Applied Physics Laboratory), сотрудники У. Г. Гуйер и Дж. К. Виффенбах изучали радиосигнал от советского «Спутник-1» и обратили внимание на сильное доплеровское смещение частоты сигнала, излучаемого пролетающим спутником. Когда наш первенец в космосе приближался, частота сигнала увеличивалась, а удаляющийся испускал радиосигналы уменьшающейся частоты. Исследователям удалось разработать компьютерную программу для определения параметров орбиты пролетающего объекта по его радиосигналу за один проход. Естественно, возможен и обратный принцип – вычисление по уже известным параметрам орбиты с помощью то же смещения частоты неизвестных координат наземного радиоприемного устройства. Эта мысль пришла в голову сотруднику APL Ф. Т. Мак-Клюру и он вместе с директором лаборатории Ричардом Кершнером сколотил группу исследователей для работ над проектом, получившим название Transit.


Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая
Ричард Кершнер (слева) — один из отцов-основателей американской глобальной системы позиционирования. Источник: gpsworld.com


Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая
АПЛ "Джордж Вашингтон" — первый пользователь системы Transit. Источник: zonwar.ru


Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая
Оперативные орбиты группировки Transit. Источник: gpsworld.com


Основным заказчиком стал Военно-морской флот США, которому были нужны инструменты точной навигации для новых подлодок, оснащенных ракетами «Полярис». Необходимость точного определения местоположения подводных лодок типа «Джордж Вашингтон» была крайне необходима для тогдашней новинки – запуска ракет с ядерными боеголовками из любой точки Мирового океана.

Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая

Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая
Приемная аппаратура Transit для подводных лодок. Источник: timeandnavigation.si.edu


Уже к 1958 году американцы смогли представить первый экспериментальный образец спутника системы Transit, а 17 сентября 1959 года он был отправлен в космос. Создавалась и наземная инфраструктура – были готовы к моменту запуска комплекс навигационный аппаратуры потребителя, а также наземные станции слежения.

Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая
Инженеры университета Хопкинса за сборкой и тестированием космического аппарата Transit. Источник: timeandnavigation.si.edu


Американцы работали над проектом спутниковой навигации в режиме полного форсажа: к 1959 году сконструировали целых пять типов спутников Transit, которые позже все были запущены и испытаны. В рабочем режиме американская навигация заработала в декабре 1963 года, то есть менее чем за пять лет удалось создать работоспособную систему, отличающуюся неплохой точностью для своего времени – средняя квадратическая погрешность (СКП) для неподвижного объекта составляла 60 м.

Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая
Спутник Transit 5A модель 1970 года. Источник: timeandnavigation.si.edu


Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая
Приемник системы Transit, установленный в автомобиле, которым пользовался геолог Смитсоновского университета Тед Максвелл в египетской пустыне в 1987 году. Рабочей лошадкой исследователя оказалась…


Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая
…советская "Нива"! Источник: gpsworld.com[/center]

Определение координат движущейся в надводном положении субмарины было более проблематично: если ошибиться со значением скорости на 0,5 км/ч, то СКП увеличится до 500 м. Поэтому целесообразнее было обращаться к спутнику за помощью в неподвижном положении судна, что опять же было непросто. На вооружение ВМС США низкоорбитный (высота 1100 км) Transit приняли в середине 64-го года в составе четырех спутников, доведя в дальнейшем орбитальную группировку до семи аппаратов, а с 67-го навигация стал доступная и простым смертным. На данный момент спутниковая группировка Transit используется для изучения ионосферы. Недостатками первой в мире системы спутниковой навигации стали невозможность определить высоту положения наземного пользователя, значительная длительность обсервации и точность позиционирования объекта, со временем ставшая недостаточной. Все это привела к новым поискам в космической отрасли США.

Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая
Космический аппарат Timation. Источник: timeandnavigation.si.edu


Второй по счету спутниковой системой навигации стала Timation от Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL – Naval Research Laboratory), которой руководил Рождер Истон. В рамках проекта был собраны два спутника, оснащенных сверхточными часами для трансляции сигналов времени наземным потребителям и точного определения собственного местоположения.

Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История вторая
Экспериментальный спутник Timation NTS-3, оснащенный рубидиевыми часами. Источник: gpsworld.com


На Timation был сформулирован базовый принцип работу будущих систем GPS: на спутнике работал передатчик, излучающий закодированный сигнал, который фиксировал наземный абонент и измерял задержку его прохождения. Зная точное расположение спутника на орбите, аппаратура без труда вычисляла расстояние до него и на основе этих данных определяла собственные координаты (эфемерида). Конечно, для этого необходимы минимум три спутника, а лучше четыре. Первые Timation отправились в космос в 1967 году и несли в начале кварцевые часы, а позже сверхточные атомные – рубидиевые и цезиевые.

ВВС Соединенных Штатов независимо от ВМС работали на собственной системой глобального позиционирования, получившей название «Система 621В» (Air Force 621B). Важным новшеством данной техники стала трехмерность – теперь появилась возможность определять широту, долготу и долгожданную высоту объекта. Сигналы спутников разделялись по новому принципу кодирования на основе псевдослучайного шумоподобного сигнала. Псевдослучайный код увеличивает помехоустойчивость сигнала и решает вопрос ограничения доступа. Гражданские пользователи навигационного оборудования имеют доступ только к открытым кода, которые могут быть модифицированы с наземного центра управления в любой момент. В этом случае, вся «мирная» техника будет сбоить, определяя собственные координаты со значительной погрешностью. Закрытые коды военного назначения останутся без изменений.

К испытаниям приступили в 1972 году на полигоне в Нью-Мехиков, используя в качестве имитаторов спутников передатчики на воздушных шарах и самолетах. «Система 612В» показала выдающуюся точность позиционирования в несколько метров и именно в то время родилась концепция среднеорбитной глобальной системы навигации с 16 спутниками в составе. В таком варианте кластер их четырех спутников (такое количество необходимо для точной навигации) обеспечивал 24-часовое покрытие целого континента. В течение пары лет «Система 612В» была в ранге экспериментальных и особо не интересовала Пентагон. В это же время в США несколько контор работали над «горячей» навигационной темой: лаборатория прикладной физики трудилась над модификацией Transit, ВМС «допиливали» Timation и даже сухопутные войска предложили собственную SECOR (Sequential Correlation of Range, последовательное вычисление дальностей). Это не могло не беспокоить Министерство обороны, которое рисковало столкнуться с уникальными форматами навигации в каждом виде войск. В определенный момент кто-то из американских вояк хлопнул рукой по столу и родился GPS, вобравший в себя всё лучшее из предшественников. В середине 70-х под эгидой Минобороны США создали трехсторонний объединенный комитет, названный NAVSEG (Navigation Satellite Executive Group), который определил важные параметры будущей системы – количество спутников, их высоты, коды сигналов и методы модуляции. Когда пришли к цифре стоимости, решили сразу создавать два варианта – военный и коммерческий с заранее предусмотренной погрешностью в точности позиционирования. ВВС в этой программе играло ведущую роль, так как её Air Force 621B была наиболее продуманной моделью будущей навигационной системы, от которой GPS позаимствовала практически в неизменном виде технологию псевдослучайного шума. Система синхронизации сигналов была взята из проекта Timtation, но орбиту подняли до 20 тыс. километров, что обеспечило 12-часовой период обращения взамен 8-часового у предшественника. Опытный спутник запустили в космос уже в 1978 году и, как обычно, предварительно подготовили всю необходимую наземную инфраструктуру – только видов приемной аппаратуры придумали семь штук. В 1995 году GPS развернули в полном объеме – около 30 спутников постоянно на орбите, при том, что для работы достаточно 24. Орбитальных плоскостей для спутников выделено шесть, имеющих наклонение в 550. На данный момент геодезические приложения GPS позволяют определять положения потребителя с точностью менее одного миллиметра! С 1996 года появились спутники Block 2R, оснащенные системой автономной навигации AutoNav, позволяющей аппарату работать на орбите при уничтожении наземной станции управления минимум 180 дней.

Боевое применение GPS до конца 80-х было эпизодическим и малозначительным: определение координат минных полей в Персидском заливе и устранение несовершенства карт во время вторжения в Панаму. Полноценное боевое крещение случилось в Персидском заливе в 1990-1991 годах во время «Бури в пустыне». Войска получили возможность активно маневрировать в пустынной местности, где тяжело найти приемлемые ориентиры, а также вести артиллерийский огонь с высокой точностью в любое время суток в условиях песчаных бурь. Позже GPS оказался полезен в миротворческой операции в Сомали в 1993 году, в высадке американцев на Гаити в 1994 году и, наконец, в афганской и иракской кампаниях XXI века.
Автор: Евгений Федоров

Источник →

Ключевые слова: оружие
Опубликовал Игорь Сипкин , 08.07.2018 в 16:01

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Показать новые комментарии
Комментарии Facebook

О сайте

Присоединиться к сайту нажатием кнопки

новые читатели

66574 пользователям нравится сайт bazaistoria.ru

Поиск по блогу

Последние комментарии

Анатолий Дычко
МилаШа
Анатолий Дычко
Зоя Копань
Зоя Копань
Леонид Гозман
О.Землякова
О.Землякова
Ульяновых было шестеро.
О.Землякова Женщины белой расы выносят своим народам приговор?
Pciha Ivanova
Михаил Петровский
Михаил Петровский
Михаил Петровский
Александр Всезнают
Олег Гильмутдинов
Олег Гильмутдинов
Алексей Григорьев
иван шевченко
Матвеич
Матвеич