Что будет с миром, если GPS и ГЛОНАСС закончат работать?

Спутниковая навигация отвечает за то, чтоб современный мир работал. Почти все из нас даже не догадываются обо всех — бессчетных! — вариантах ее внедрения. В то же время эта система весьма уязвима — и тем уязвимей, чем наиболее она продвинута. Случись что — чем можно ее поменять?

Когда в летнюю пору прошедшего года аэропорт имени Бен-Гуриона в Тель-Авиве в один момент стал испытывать сбои в работе системы GPS, лишь мастерство авиадиспетчеров посодействовало предупредить суровые происшествия. Помехи, которые делали трудности для полетов в протяжении 3-х недель, по воззрению профессионалов Армии обороны Израиля, появлялись из-за работы средств радиоэлектронной борьбы, применявшихся Россией в Сирии.

В отношении интернационального израильского аэропорта это, естественно, вышло нечаянно, но указывает, как небезопасными могут быть такие сбои в системе глобального позиционирования, всем известной как GPS.

«Мы больше понимаем: GPS нужно защищать, крепить и расширять», — гласит Тодд Хамфрис, инженер систем спутниковой связи из Техасского института в Остине (США).

На данный момент от GPS зависит огромное количество наших ежедневных задач.

В самом ординарном собственном виде система докладывает нам, в котором конкретно месте на планетке находится GPS-приемник — в хоть какое время денька и ночи. Такие приемники есть в наших мобильных телефонах и карах. Они разрешают судам прокладывать маршрут посреди рифов и сложных каналов, исполняя роль собственного рода современного маяка.

Китаю больше не нужна южноамериканская GPS. Сейчас у него есть своя система навигации
Владыки времени. Часы, которые правят миром
Как современный эсминец может столкнуться с штатским судном?
Почему север на географических картах — сверху?

Аварийно-спасательные службы полагаются на GPS (и подобные ей национальные системы — как, к примеру, русская ГЛОНАСС, европейская «Галилео» либо китайская «Бэйдоу») для того, чтоб отыскать тех, кто попал в неудачу.

А вот применение, о котором далековато не все знают: порты не смогли бы работать без спутниковой навигации, поэтому что их кранам нужна GPS, чтоб отыскивать подходящий контейнер.

Системы спутниковой навигации играют самую важную роль в логистических операциях, помогая доставлять продукты и услуги буквально и впору. Без этих систем полки магазинов стремительно пустели бы, а цены могли быть выше.

Строительная промышленность употребляет GPS при обследовании участков для строительства, а рыбаки — для соблюдения серьезных правил, регламентирующих процесс ловли рыбы.

Но GPS, как и неважно какая иная спутниковая навигация, — это определение не только лишь четкого места, да и четкого времени. На околоземной орбите кружат 30 спутников, использующих сверхточные атомные часы для синхронизации сигналов. Эти спутники помогают юзерам определять время с точностью до 100-миллиардной толики секунды.

Все сети мобильной связи употребляют время GPS для синхронизации их наземных станций, а денежные университеты и банки полагаются на него в собственных операциях.

Как лицезреем, без спутниковой навигации наша жизнь просто тормознула бы. Но есть ли что-то, чем можно поменять ту же GPS? Могли бы мы совладать без нее?

Согласно оценке Английской школы экономики, приготовленной по заказу английского правительства, всего 5 дней без спутниковой навигации обойдутся стране наиболее чем в 5,1 миллиардов фунтов стерлингов ($6,5 миллиардов).

Из-за отказа системы GPS южноамериканская экономика будет терять, по оценкам, один млрд баксов в денек, а если это случится в апреле и мае, когда у фермеров посевная, — то до полутора млрд в денек.

И тем не наименее сбои в работе GPS на удивление часты. Виновниками в неких районах мира нередко бывают военные, когда тестируют новое оборудование либо проводят учения. Правительство США тоже часто производит тесты и учения, ведущие к обрыву спутникового сигнала. На работу спутниковых систем влияют и некие технические трудности.

Естественно, не считая GPS, есть и остальные подобные системы, о которых мы упоминали выше — они все работают на той же базе, что и GPS. В то же время с развитием технологий вырастает возможность того, что в работу этих систем кто-то вмешается и специально создаст помехи, а то и совсем отключит.

В особенности нередко по этому поводу высказывают озабоченность те же военные, подчеркивает доктор Чарли Карри, научный сотрудник Царского института навигации и учредитель английской компании Chronos Technology, которая, посреди остального, занимается неуввязками синхронизации в спутниковых навигационных системах.

Военным есть о чем волноваться. Вначале спутниковая навигация была разработана Пентагоном, и на данный момент ее используют всюду, от боевых кораблей до разведывательных дронов, от «умных бомб» до пехотинцев. И данной для нас системе грозит опасность.

Средства радиоэлектронного угнетения GPS просто приобрести в вебе. Правонарушители могут их применять для выведения из строя систем отслеживания украденных каров — при всем этом совсем не заботясь о том, кто еще может от этого пострадать.

Но есть и наиболее суровые угрозы.

«Существует отдаленная угроза того, что вся сеть спутников GPS быть может выведена из строя — как прелюдия к войне, как нападение на важный элемент инфраструктуры, на экономику США», — гласит Хамфрис.

Да и силы природы могут быть настолько же небезопасны. Так называемое «событие Кэррингтона», мощная за историю наблюдений геомагнитная буря 1859 года, могла бы вывести из строя всю сегодняшнюю спутниковую сеть GPS

Итак, если GPS и ее спутниковые сестры вдруг откажут — какие у нас есть кандидатуры? Что поможет нашему миру вновь заработать?

Одна из вероятных запасных систем — новенькая версия радионавигационной системы наземного базирования LORAN (от британского Long Range Navigation), которая была разработана во время 2-ой мировой войны для помощи в навигации кораблям союзников, пересекающим Атлантику. Заместо спутников использовались наземные передатчики с антеннами на мачтах 200-метровой высоты, передающие радионавигационные сигналы.

Сначала LORAN имела точность в рамках нескольких миль, но к 1970-м годам она могла выдавать местопребывание с точностью до нескольких сотен метров.

В 2000-х, когда GPS сделала LORAN ненадобной, в Британии и остальных странах разобрали ее передатчики, но современная версия, популярная как eLoran, быть может настолько же четкой, как GPS. Она употребляет улучшенные передатчики и приемники, также так именуемую дифференциальную корректировку.

Таковая версия, как молвят, способна определять местопребывание с точностью до 10 м и даже выше. В отличие от GPS, ее сигналы способны просачиваться через стенки спостроек и тоннели — до этого всего поэтому, что эта система употребляет наиболее низкую частоту большей мощности, чем спутниковые сигналы.

Сигналам eLoran куда сложнее сделать помехи — к тому же она не полагается на уязвимые спутники. Неувязка лишь в том, что кто-то должен профинансировать ее развертывание. «eLoran — красивая разработка, которая заполнит все пробелы в навигации, — гласит Хамфрис. — Если лишь будут суровые намерения развернуть ее и поддерживать в рабочем состоянии».

Есть и остальные подходы, которые не требуют доборной инфраструктуры. За длительное время до изобретения радио мореходы находили путь в океане по солнцу и звездам, используя секстант для определения высоты Солнца и остальных галлактических объектов над горизонтом, чтоб выяснить свои географические координаты.

Навигация по звездам живая и доныне. Вы изумитесь, но баллистические ракеты, подобные южноамериканским «Трайдентам», как и раньше употребляют такую навигацию в полете.

Звезды посодействуют установить ваше пространство на планетке с точностью до 100 метров. Но южноамериканская компания Draper Laboratory разработала систему звездной навигации новейшего поколения под заглавием Skymark, использующую небольшой автоматический телескоп для отслеживания (в дополнение к звездам) спутников, МКС и остальных объектов, крутящихся вокруг Земли.

А так как таковых стремительно передвигающихся объектов на данный момент неописуемо много, Skymark может достигнуть куда большей точности, чем это может быть с «неспешными» звездами.

Skymark употребляет базу данных видимых спутников Земли — как рабочих, так и галлактического мусора. Создатели говорят, что точность системы — 15 метров, что близко к результатам GPS.

Иногда точность быть может даже выше, но она зависит от того, сколько спутников видны сразу и какого они размера, подчеркивает Бенджамин Лейн из компании Draper.

Один из недочетов Skymark — она работает при ясном небе. Естественно, внедрение инфракрасных лучей, наиболее просто проходящих через облака и туман, помогает, но не очень. В неких регионах северного и южного полушарий, где достаточно обыкновенна густая облачность, система не настолько полезна.

Может быть, наиболее близка к началу действенного использования инерциальная навигация, которая применяет акселерометры и гироскопические устройства для определения четкой скорости и направления движения и расчета позиции.

Некие базисные версии данной для нас системы уже употребляются. «Когда ваш кар прячется в тоннеле и вы теряете сигнал GPS, конкретно инерциальная навигация продолжает вести вас», — гласит Карри.

Неувязка с данной для нас навигацией заключается в том, что у нее есть «занос» — рассчитываемая позиция становится все наименее четкой по мере того, как скапливаются ошибки, потому инерциальный навигатор у вас в машине полезен лишь на время маленьких утрат сигнала GPS.

Делему заноса посодействуют одолеть квантовые датчики, которые в тыщи раз чувствительнее, чем сейчас имеющиеся устройства.

Французская компания iXBlue применяет их для сотворения устройства, которое способно будет конкурировать по точности с GPS, а ученые из Имперского института Лондона в сотрудничестве со спецами по лазерам из M Squared в 2018 году проявили макет переносного квантового акселерометра.

Такие квантовые датчики пока есть лишь в лабораториях, и должны пройти годы, до этого чем они перевоплотился в завершенный продукт.

А вот оптическую систему навигации, которая при помощи видеокамер употребляет ориентиры на местности (к примеру, строения либо транспортные развязки), полностью могут ввести в действие уже скоро. 1-ая ее версия, Digital Scene Matching (корреляция радиолокационного отображения местности с эталонной картографической программкой), была разработана для управляемых (крылатых) ракет.

ImageNav, сделанная компанией Scientific Systems для ВВС США, — современная система оптической навигации для самолетов. Для определения позиции она обращается к базе данных местности и ассоциирует ее с поступающей с видеокамер информацией. ImageNav с фуррором испытали на различных самолетах, но она полностью быть может годна, к примеру, для беспилотных каров.

Шведская компания Everdrone не так давно выполнила первую доставку дроном без внедрения GPS. Их система употребляет комбинацию оптической навигации (измеряя скорость по тому, как стремительно изменяется пейзаж на земле) и идентификации объектов на местности, пролагая маршрут от точки до точки с точностью GPS.

Естественно, этот способ полагается на полную и точную базу изображений местности, что просит огромного размера памяти устройства и нередких обновлений.

В Англии разрабатывается программка Государственного центра времени — 1-ая в мире государственная служба, которая создана для подстраховки системы GPS в деле синхронизации времени.

Когда в 2025 году ее введут в строй, она будет применять огромное количество высокоточных атомных часов, расположенных в охраняемых местах по всей Британии, обеспечивая сигналы четкого времени по кабельной сети и радио.

Мысль заключается в том, что если спутниковый сигнал прервется, то дублирующая система не будет иметь какого-то одного и поэтому уязвимого центра, который можно вывести из строя или случаем, или из-за технической проблемы, или при помощи кибератаки.

По большенному счету, ни одна отдельная система не в состоянии поменять такую сильную навигационную систему, как GPS, и мы, быстрее всего, будем применять различные другие решения для различных случаев — для судов, самолетов, каров…

Министерство транспорта США на данный момент объявило конкурс на наилучший запасной вариант для GPS. Но весь вопросец в том, сумеет ли таковая кандидатура начать работать довольно стремительно.

«Мы знаем, что неувязка существует, но [к ее решению] продвигаемся черепашьим шагом», — отмечает Карри.

Мы становимся все наиболее зависимы от четкой навигации. Беспилотные авто, доставка при помощи дронов, летающие такси, как ожидается, станут обычной частью земного и небесного пейзажа уже в ближнем десятилетии. Они все будут полагаться на GPS.

Как подчеркивает Карри, один человек с сильной глушилкой спутникового сигнала может вывести из строя систему GPS на местности размером с Лондон, если применит ее с правильного места.

Пока не разработаны адекватные запасные системы, приостановить жизнь в целом крупном городе можно будет практически по щелчку.

—

Прочесть оригинал данной для нас статьи на британском языке можно на веб-сайте BBC Future.

По теме:

Источник: newsland.com