СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИЯ ДЛЯ ВСЕХ

   Будущие судоводители о навигации как о науке узнают во время занятий в учебном заведении соответствующего профиля. Этот предмет относится к профилирующим по судоводительской специальности, и завершением его изучения является государственный экзамен с проверкой без пяти минут штурманов на умение решать конкретные задачи по проводке судна морским путём из одного пункта в другой с выполнением всех путевых операций. Из сказанного понятно, что предметом навигации является безаварийная проводка судна по выбранному пути.

Навигация входит составной частью в объёмный курс "Морское судовождение" наряду с "Морской лоцией", "Мореходной астрономией", "Теорией девиации магнитных приборов". Среди перечисленных разделов навигация играет ведущую роль, так как в ней разрабатываются не только методы основ судовождения, но и методы непрерывного учёта движения и определения местонахождения судна в период его следования, что гарантирует безопасность плавания.

Навигация (от лат. navigare - плавать на судне) относится только к плаванию на судне и по водной поверхности. Дальше мы увидим, как расширилось понятие и применение этого слова.

До появления электричества и электроники навигаторы при управлении судами пользовались такими приборами, как магнитные компасы, пеленгаторы, подзорные трубы, бинокли, хронометры, секстаны, ручные и механические лоты, лаги, транспортиры, лупы, прокладочный инструмент и, естественно, навигационные карты района плавания в меркаторской проекции.

В век электричества и электроники на флот пришли новые штурманские приборы: радиолокаторы и радиопеленгаторы, дальномеры и эхолоты, радиолокационные карты, надёжные средства связи с берегом и другими судами. Они многое изменили в работе судоводителей. К примеру, радиолокаторы дали возможность плавать судам при отсутствии визуальной видимости, а эхолоты - знать в любое время глубину под днищем.

Поскольку на многих судах ещё продолжают пользоваться этими приборами, нелишне напомнить, что они выступают в роли информаторов о текущем положении судна, помогают (именно "помогают"!) определить его место. Приборы должны находиться в руках внимательных и умелых судоводителей, серьёзно относящихся к ведению счисления пути, оценке и прогнозу развития ситуации.

Сегодня о навигации представления другие. Вот типичный пример. Руководитель Федерального агентства геодезии и картографии А. Бородько, сугубо сухопутный человек, в интервью журналу "Экономика и транспорт сегодня" (№1 2006 года) рассуждал так: "Ведь что такое навигация? Это определение вашего положения". Поэтому неудивительно, что в ходу такие понятия, как "наземная навигация", "автомобильная навигация".

А началось всё более полувека назад. В 1957 году в СССР группа учёных под руководством В.А. Котельникова экспериментально подтвердила возможность определения параметров движения искусственного спутника Земли (ИСЗ) по результатам измерения доплеровского сдвига частоты сигнала, излучаемого спутником. Тогда же учёные определили возможность решения обратной задачи: нахождения координат приёмника, находящегося на земной поверхности, по измеренному доплеровскому сдвигу сигнала, поступившего со спутника, если параметры и координаты его известны.

Началась интенсивная работа в СССР и США по практической реализации этой идеи. В Советском Союзе с начала 1970-х годов - большая кооперация научных военных и гражданских организаций, приступили к созданию Глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС). В США началась разработка национальной системы Global positioning system (GPS). У неё есть и другое название - NAVSTAR.

Вскоре американцы заняли лидирующее положение в этом секторе космических разработок, и занимают его до сих пор. В феврале 1978 года они запустили первый спутник своей системы. За последовавшие затем 30 лет на орбитах сменилось несколько модернизаций GPS-спутников, которые расположены на шести орбитах на высоте около 20000 километров. Официально система GPS была принята в эксплуатацию 24 сентября 1993 года.

Первые космические аппараты системы ГЛОНАСС заняли своё место на орбитах только 12 октября 1982 года. В дальнейшем, когда она достигла определённого уровня, её одобрили международные организации морского флота (ИМО) и гражданской авиации (ИКАО) в качестве одного из элементов навигации наряду с американской системой GPS.

Для обеспечения транспортных средств спутниковой навигацией в любой точке земного шара достаточно иметь на космических орбитах 24 аппарата. У американцев их 32 (работающих в нормальном режиме - 31). У России положение таково: запущено 18 спутников, из них работающих - 16, нет полного охвата поверхности Земли, но обеспечивается навигационное поле над Россией. Полный охват - вопрос ближайшего времени. Российская беда заключается в том, что у системы нет хозяина со своими рабочими площадями. У американцев система находится в руках военного ведомства.

Спутники GPS и ГЛОНАСС - это космические сегменты систем. Наземные - более многочисленны. Они включают контрольно-корректирующие станции (ККС), радиомаяки, базовые станции автоматической идентификации (АИС) и разнообразные типы приёмников-навигаторов, позволяющих надёжное определение координат с погрешностью, не превышающей 1-5 метров на удалении до 300 км от контрольно-координирующей станции. Естественно, для определения местонахождения необходима навигационная карта.

Итак, на сегодняшний день в мире существуют две глобальные системы навигации - GPS и ГЛОНАСС, аналогичные по принципу работы. В мае 2006 года российско-американская рабочая группа в Ярославле приняла "Совместное заявление" о взаимной дополняемости и совместимости систем. Системы позволяют определять местоположение, скорость движения, точное время морских, речных, воздушных, сухопутных транспортных средств и других видов потребителей. Но разрабатывались и внедрялись они как системы национальной безопасности государств и для решения гражданских научных и производственных задач.

Сегодня обе системы доступны гражданским пользователям: в американской системе с 2000 года, в российской - с 2006 года. До этого времени системы находились в полном ведении военных ведомств и предназначались наряду с другими задачами для нанесения сверхточных ударов по одиночным объектам. В России, кроме того, серьёзное препятствие на пути широкого использования спутниковой навигации представляли карты с многочисленными засекреченными районами и умышленными искажениями. Теперь препятствия устранены, и карты находятся в свободном обращении. Через полгода после снятия запрета в России разработан отечественный приёмник-навигатор для гражданского сектора. Он работает не только с каждой из этих двух систем, но и способен принимать от них сигналы одновременно.

Сразу же возник вопрос: "Зачем это нужно?". Ответ дал в одном интервью заместитель генерального директора НИИ космического приборостроения А. Четыркин: "...если американцы отключат систему GPS, как они делали это во время войны в Ираке, приёмник будет принимать сигналы с российских спутников ГЛОНАСС". Из-за недоверия к государствам-владельцам действующих систем спутниковой навигации ведут свои разработки Европа, Индия, Япония, Китай.

Как же действуют эти небесно-земные комплексы? Не вдаваясь в детали, можно объяснить так. Спутники непрерывно излучают три навигационных сигнала на двух частотах: "гражданский" - доступен всем пользователям, "военный" - высокоточные, только организациям, занятым национальной обороной. Сигналы содержат всю информацию, которая после сложной обработки в приёмнике даёт каждому пользователю искомые координаты и параметры движения.

Теперь посмотрим, какие возможности открывает спутниковая навигация конкретно водному транспорту. Из предыдущего текста понятно, что это, прежде всего, контроль движения судов, в том числе в автоматическом режиме, высокоточное и надёжное определение их места. Она может применяться для оказания помощи судам в аварийных и других чрезвычайных ситуациях. Ей под силу оказывать помощь при обследовании акваторий, прокладке трубопроводов, выполнении дноуглубительных работ и контроле обработанных участков, проведении промеров глубин и при расстановке знаков плавучей обстановки на штатных местах и многое другое. В качестве оборудования для проведения всех этих видов работ возможно использование любых приёмников ГЛОНАСС/GPS, а также только GPS, обеспечивающих приём дифференциальных поправок.

В стране практически нет государственного транспорта, поэтому владельцы транспортных средств обязаны снабдить их средствами спутниковой навигации. Согласно Постановлению Правительства РФ от 9 июня 2005 года, приёмниками ГЛОНАСС должны быть оборудованы находящиеся в эксплуатации транспортные средства. С 1 января 2006 года все вновь вводимые в эксплуатацию средства, включая суда, самолёты, наземный и другой транспорт, должны в обязательном порядке оснащаться аппаратурой спутниковой навигации отечественной системы ГЛОНАСС или комбинированными приёмниками ГЛОНАСС/GPS.

Росморречфлот в соответствии с Федеральной целевой программой "ГЛОНАСС", действующей с 2002 по 2011 год, планирует установить 22 ККС в интересах речного флота и 14 ККС на морском побережье, не менее 29 станций (АИС) в интересах речного транспорта, не менее десяти автоматизированных промерочных комплексов, оснастить аппаратурой 439 морских и 6192 речных судна. Необходимо учесть то, что ранее приёмники ГЛОНАСС/GPS были установлены на 1770 морских и речных судах и оборудовано 13 ККС. Будет развёрнуто 15 береговых систем управления движением судов морского и речного транспорта. Как видим, водный транспорт на передних рубежах освоения достижений науки.

Наряду с профессиональным оборудованием в стране организуется производство массовой, дешёвой пользовательской аппаратуры ГНСС, рассчитанной на туристов, геологов, рыбаков и охотников, автомобилистов и другие категории населения.

Одним словом, спутниковая навигация для всех!

Б. Близгарёв