Космическая одиссея ГЛОНАСС

Первый cпутник ГЛОНАСС пo oбoрoннoй прoграмме СССР был выведен на oрбиту 12 oктября 1982 г., а уже через 11 лет в 1993 г. глoбальная навигациoнная cиcтема была принята в экcплуатацию и наcчитывала 12 cпутникoв на oрбите. В 1995 г. cпутникoвая группирoвка наcчитывала уже 24 ед. и закрывала практичеcки вcю территoрию земли, нo кoрoткий cрoк cлужбы cпутникoв и недоcтаточное финанcирование привели к тому, что в 2001 г. на орбите оcталиcь лишь 6 cпутников. Именно в 2001 г. в авгуcте  Правительcтво РФ утвердило федеральную целевую программу «Глобальная навигационная система», по которой планировалось к 2008 г. покрыть системой всю территорию России, для этого на орбиту предполагалось вывести еще 18 спутников.

Однако программа из-за финансовых трудностей была выполнена лишь частично. В марте 2008 г. на орбите работали лишь 18 спутниковых систем. Впрочем, благодаря активизации проекта к концу года на орбиту были выведены еще две серии спутников. Таким образом, к концу 2008 г. на орбите уже находились 24 спутника. А первым городом в России, получившим возможность использовать ГЛОНАСС, стал Сочи. Именно в Сочи 250 рейсовых автобусов были впервые оборудованы спутниковой системой ГЛОНАСС, с помощью которой можно было в режиме реального времени отслеживать местонахождения транспортных средств.

ГЛОНАСС сегодня

 Состав группировки КНС ГЛОНАСС на 30.11.2010

Всего в составе ОГ ГЛОНАСС	26 спутников
Используются по целевому назначению	20 спутников
На этапе ввода в систему	—
Временно выведены на техобслуживание	4 спутников
Орбитальный резерв	2 спутников
На этапе вывода из системы	—

Год назад в ноябре 2009 г. Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения и Украинский научно-исследовательский институт радиотехнических измерений создали совместное предприятие для обслуживания потребителей двух стран, таким образом, российская система ГЛОНАСС стала международной. Именно в этот момент российский премьер Владимир Путин заявил, что к концу 2010 г. развертывание системы ГЛОНАСС будет завершено. По плану на орбите должны находиться 30 спутников, 24 из них в работе, 4 на техобслуживание, еще 2 в резерве. При этом, как утверждают эксперты, с переходом на спутники «ГЛОНАСС-К» возрастет не только срок службы спутников до 10 лет, но и увеличится точность системы, ГЛОНАСС должна стать сопоставимой по точности с американской навигационной системой NAVSTAR GPS.

Столь активное продвижение ГЛОНАСС со стороны правительства понять можно, слишком много сил и средств вложено в сложный проект. Весной этого года вице-премьер РФ Сергей Иванов объявил о том, что объем инвестиций в создание системы навигационной системы ГЛОНАСС с момента ее создания составляет более 60 млрд руб. Кроме того, как отметила в рамках недавней пресс-конференции председатель рабочей группы по разработке социальных стандартов и развитию системы социальной защиты населения Александра Очирова, речь идет о национальной безопасности, и любое государство заинтересовано в том, чтобы центр управления системы находился на его территории.

Серьезные деньги на весьма серьезный проект. Напомним, в начале 2010 г. правительство объявило о том, что все новые автомобили, продаваемые на территории РФ, с 2012 г. должны быть оборудованы технологией ГЛОНАСС. Кстати до конца этого года должно было появиться соответствующее распоряжение Правительства. Стоит отметить, что для активного продвижения ГЛОНАСС на территории России правительство даже готово было ввести заградительные пошлины на ввоз в России прямого конкурента – приборов снабженных системой GPS. В одном из интервью вице-премьер Сергей Иванов говорил « российские потребители должны почувствовать разницу, в том числе и в цене».

Впрочем, многие эксперты такого оптимизма со стороны правительства не разделяют, и доводы у противников весьма существенные. Проект ГЛОНАСС все же проект военный, а для населения сегодня достаточно и американской системы GPS, за который, кстати, платят американские налогоплательщики.

Российские разработчики называют ГЛОНАСС прорывной системой, которая имеет не только прямую, но и обратную связь. Иными словами, в отличие от GPS, ГЛОНАСС система двухсторонней связи.

Какая система лучше и качественнее для России – споры на эту тему будут продолжаться еще долго, и скорее все перейдут в другую плоскость. А именно – в плоскость создания компактных приборов навигации и самое главное карт навигации. Именно эта проблема сегодня для российского ГЛОНАСС самая острая.

Навигаторы

Три года назад на прилавках российских магазинов появились первые российские спутниковые навигаторы, рассчитанные на совместное использование ГЛОНАСС и GPS. Это были спутниковые навигаторы Glospace. Спустя три года выпуском российских навигаторов у нас в стране занимаются десять фирм: «НПО Прогресс»,ЗАО «КБ НАВИС», ОАО «РИРВ», ОАО «МКБ Компас», ФГУП НИИМА «Прогресс», ОАО «Российские космические системы» (ФГУП РНИИ КП), ОАО «Русские Навигационные Технологии», ООО «M2M телематика», ЗАО «Микчел-ТСК» и др. Объем производства оценивается в 1,5-2 тыс. навигаторов в месяц, что по российским меркам катастрофически мало. Но главной проблемой отечественной ГЛОНАСС сегодня является даже не нехватка цифровых карт, а точность навигации. По данным СДКМ от 29.03.2010, ошибки навигационных определений ГЛОНАСС (при p = 0,95) по долготе и широте составляли 4,46–8,38 м при использовании в среднем 7–8 кА (в зависимости от точки приема). В то же время ошибки GPS составляли 2,00–8,76 м при использовании в среднем 6–11 кА (в зависимости от точки приема).

Впрочем, принятая программа по увеличению точности Роскосмосом должна была к концу этого года улучшить точность ГЛОНАСС до 5,5 м, а к концу 2011 г., по словам главы ведомства Анатолия Перминова, точность увеличится до 2,8 м.

Впрочем, после падения ракетоносителя «Протом-М» с тремя спутниками эти сроки могут быть сдвинуты, но не критично, так как увеличение точности зависит не только от количества спутников, но и от увеличения точности эфемерид, улучшения потребительских устройств и постепенной заменой спутников на более совершенные ГЛОНАСС-М и ГЛОНАСС-К.

Модернизация системы

Разработанная и утвержденная правительством программа развития и модернизации системы ГЛОНАСС будет действовать до 2020 г. К сожалению, стоимость программы держится в секрете, зато точно известно что она началась в 2002 году. Именно в этом начался переход на обновленную версию геоцентрической системы координат. В 2004 г. запускаются новые КА ГЛОНАСС-М, которые транслируют два гражданских сигнала на частотах L1 и L2. Через три года, в 2007 г., проведена 1-я фаза модернизации наземного сегмента, вследствие чего увеличилась точность определения координат.

Во 2-ой фазе модернизации наземного сегмента на 7 пунктах наземного комплекса управления устанавливается новая измерительная система с высокими точностными характеристиками. В результате этого к концу 2010 г. увеличится точность расчета эфемерид и ухода бортовых часов, что привело к повышению точности навигационных определений. А уже в этом году началась программа по выводу на орбиту спутников нового поколения ГЛОНАСС-К с новыми CDMA сигналами в формате GPS/Galileo/Compass, которые значительно облегчат разработку мультисистемных навигационных приборов. Развертывание новых КА начнется с двух КА ГЛОНАСС-К1 в декабре 2010 г., в которых будет тестироваться новый открытый сигнал в диапазоне L3.

В 2011 г. планируется завершение модернизации наземного комплекса управления. Результатом программы модернизации спутников и наземных комплексов станет увеличение точности навигационных определений системы ГЛОНАСС в 2–2,5 раза, что составит примерно 2,8 м для гражданских потребителей.

По программе модернизации ГЛОНАСС в 2013–2014 гг. планируется запуск усовершенствованных спутников ГЛОНАСС-К2, доработанного по результатам испытаний ГЛОНАСС-К1. В дополнение к открытому сигналу в диапазоне L3, появятся два шифрованных сигнала в диапазонах частот L1, L2 и L3 и открытый сигнал в диапазоне L1.

А уже в 2015–2017 гг. появится усовершенствованный спутник ГЛОНАСС-КМ, характеристики которого находятся в стадии изучения; предположительно, в новых спутниках будут использоваться до 8 сигналов в формате CDMA, которые заменят сигналы FDMA.

После полного перехода на CDMA сигналы, предполагается постепенное увеличение количества КА в группировке с 24 до 30 и полное отключение FDMA сигналов.

Модернизация системы ГЛОНАСС
Серия КА	Год разверты-вания	Состо-яние	1 602 + n× 0,5625 МГц (L1, FDMA)	1575,42 МГц (L1, CDMA)	1 246 + n×0,4375 МГц (L2, FDMA)	1 242 МГц (L2, CDMA)	1202,025 МГц (L3, CDMA)		1176,45 МГц (L5, CDMA)	Тактовaя стабильность
ГЛОНАСС	1982	Выве-ден из эксплу-атации	L1OF, L1SF		L2SF					5×10−13
ГЛОНАСС-М	2003	В эксплуатации	L1OF, L1SF		L2OF, L2SF					1×10−13
ГЛОНАСС-К1	2010	Произ-водство	L1OF, L1SF		L2OF, L2SF		L3OС			5×10−14
ГЛОНАСС-К2	2013	В разра-ботке	L1OF, L1SF	L1OC, L1SC	L2OF, L2SF	L2SC	L3OC			1×10−14
ГЛОНАСС-КМ	2015	На стадии изуче-ния	L1OF, L1SF	L1OC, L1SC, L1OCM	L2OF, L2SF	L2SC, L2OC	L3OC, L3SC		L5OC
"O": открытый стандартный сигнал, "S": шифрованный игнал высокой точности; "F":Частотное разделение (FDMA), "С":Кодовое разделение (CDMA); n = −7,−6,−5,...,6

Новые сигналы ГЛОНАСС основаны на сигналах, введенных в модернизированной GPS: сигнал в диапазоне L3 расположен рядом с сигналом M-code, а сигналы в диапазонах L1 и L5 расположены на частотах сигналов New Civilian L1 (L1C) и Safety of Life (L5) и находятся рядом с аналогичными сигналами систем Galileo и Compass.

Будущее ГЛОНАСС

По словам руководителя пресс-службы ОАО «Российские космические системы» Александра Зубахина, увеличение армии спутников на орбите направлено не только на увеличение точности навигации, но и на создание единой мировой ГНСС: «Создание мировой ГНСС имеет огромные перспективы. К примеру. Сегодня в мире существуют две системы навигации – отечественная ГЛОНАСС и американская NAVSTAR (GPS). При создании третей системы появляется возможность посадки воздушных судов в автоматическом режиме. Не важно, будет эта система европейской или китайской. Что это значит для безопасности полетов? Судите сами. Статистика гласит, что 50,1% авиационных происшествий происходит на этапе конечного сближения воздушного судна с взлетно-посадочной полосой и при посадке. Если прибавить к этому 25,2% происшествий при погрузке-разгрузке воздушных судов, рулении, взлете и начальном наборе высоты, то получившиеся 75,3%. Это тот самый человеческий фактор, который можно и нужно исключить, если мы действительно хотим сделать нашу жизнь комфортной и безопасной».

Падение 5 декабря ракеты носителя «Протон-М», скорее всего, сдвинет планы модернизации системы, но вряд ли закроет проект. Как уверяют специалисты, для того чтобы ГЛОНАСС непрерывно принимался на всей территории России, необходимы как минимум 18 работающих спутников, в глобальном масштабе – 24.

В настоящий момент в рабочем режиме на орбите находится 20 спутников, а через два дня после ЧП глава Роскосмоса Анатолий Перминов распорядился активировать два резервных спутника ГЛОНАСС-М, находящихся на орбите. Таким образом, в настоящий момент система ГЛОНАСС переходит в режим полного покрытия не только России, но и всего земного шара.

Как уверяют эксперты, стоимость потери 3 спутников оценивается в 5 млрд руб., но с учетом того, что производство спутников ГЛОНАСС в России поставлено на поток, это ЧП не скажется серьезно на реализации программы модернизации ГЛОНАСС. Как заявил глава Росскосмоса Анатолий Перминов, «На восполнение орбитальной группировки ГЛОНАСС до 24 космических аппаратов, которые необходимы до глобального покрытия Земного шара навигационным сигналом системы, потребуется два с половиной – три месяца».