На 5 ноември ракетата на SpaceX беше изстреляна в космоса от нос Канаверал, Флорида, носейки 2267-килограмов товар на дестинацията си на разстояние от 20116.80 км височина, която е известна като средната земна орбита. От тази далечна гледна точка скоро ще започне излъчване на сигнали, които ще ви помогнат да намерите пътя към далечна и непозната туристическа дестинация, към непознат досега за вас офис или сграда, да намерите дома на приятел в предградията и много други.

Ако спрете по пътя, за да изтеглите пари от банкомат, GPS обратната връзка от навигационните прибори на банкомата, също ще помогне на банката да идентифицира, че тегленето ви е било успешно, след което ще обнови наличността по вашата сметка. Цялата тази информация ще идва от спътници GPS III – най-новият член на съзвездието спътници в космоса, които ще имат постоянно присъствие в нашия публичен и донякъде интимен живот. С GPS III получаваме не просто още едни сателити в орбита, а поредица от подобрения, които ще помогнат да направим електронните системи на Земята по-добри за всички.

GPS системите станаха жизненоважни за почти всички сектори на критичната инфраструктура в света, като голяма част от взаимодействието между тях се случва зад кулисите и вероятно в много по-голяма степен и зависимост, отколкото повечето хора си представят. GPS не е просто технология, която ни показва къде се намираме и ни помага да стигнем до крайната си дестинация, това е технология, която прави възможно поддържането на сигурността и функционирането на редица интелигентни и дигитални системи на Земята – в това число банковите системи, системи за бързи и навременни доставки, складови системи за следене на количествата и вероятно още хиляди други. GPS технологията играе критична роля при финансовите транзакции и борсовите сделки, прогнозирането на времето, наблюдението на земетресенията и поддържането на изправността на електропреносните мрежи.

„GPS е много повече от система за навигиране при шофиране“, казва Тона Ладвиг, вицепрезидент по космически навигационни системи в Lockheed Martin, компанията, която има голяма роля за разработването на новите GPS III системи.

Според проучване от миналата година, поръчано от Националния институт за стандарти и технологии на САЩ, икономическото въздействие и значение на GPS системите, се оценявана на продукт, равен по стойност на 1 милиард щатски долара на ден, само на територията на САЩ. Вероятно след като прочетохте тази стойност, добивате представа колко умопомрачителен е обхватът на GPS.

„Измерването на общата стойност на икономическо значение, което имат GPS системите е почти невъзможно“, пише Грег Милнър в „Pipoint“, книга от 2016 г. посветена на това как са възникнали GPS сателитите в космоса и за ефекта, който оказват те върху света. „Стана трудно да се разграничи стойността на GPS от стойността на което и да било друго нещо.“

Както става ясно, залогът върху GPS системите и тяхното влияние, са прекалено големи, за да бъдат поверени на надеждността само на няколко дузина сателита. Експертите и законодателите по света отдавна се тревожат за податливостта на GPS системите към заглушаване и подправяне, както и от възможността за предизвикване на масови сривове на наземните електронни системи, при евентуално изваждане от строя на GPS системите.

GPS е първокласна услуга, която се осигурява от шепа глобални сателитни организации за навигация или GNSS, които включват организацията „Галилео“, Европейския съюз, руската организация „Глонас“ и китайската BeiDou. Именно те са локомотива, който движи модернизацията на GPS системите в космоса, предназначена да доставя по-качествени навигационни сигнали на хората на замята и да направи сателитите по-здрави в космоса. Това е добра новина не само за таксиметровите шофьори и шофьорите на Uber, а и за пилотите, банкерите, геолозите, фермерите, използващи прецизни системи за управление на земеделската продукция, и потребителите на безпилотни летателни апарати и самоуправляващи се автомобили, а също така и за сферата, около която се върти цялата концепция за GPS системи още от самото ѝ зареждане – американската армия.

Военните не са просто един от големите потребители на GPS услуги. Те също така управляват GPS услугите за почти целия свят.

Как работи GPS ?

Това, което превръща GPS в непрекъсната услуга, донякъде толкова надеждна и приемана като даденост, колкото електричеството и водата по домовете ни, е покритието, което сателитите успяват да осигурят.

За едно „съзвездие“ от GPS спътници са необходими 31 сателита, като 24 се считат за минималния праг, благодарение на който една GPS мрежа може да съществува и да работи. Тези две дузини сателити са разпределени в шест орбитални равнини, така че поне четири от тях да постоянно в полезрението на всяко едно устройство на Земята, което е снабдено с GPS сензори. Останалите седем, които не са в прякото полезрение на устройствата, имат функция на резервни, като могат да завъртат при необходимост. Въпреки че те непрекъснато излъчват сигнали към Земята, които се приемат от телефоните, фитнес тракерите, специализираните устройства за сателитна навигация и всички останали техни потребители, всъщност GPS сателитите нямат постоянна информация къде се намирате, нито следят непрекъснато местоположението на всяко едно устройство, което приема техните сигнали. Те просто излъчват своите сигнали, които се обработват и водят до получаване на информация за GPS координатите на устройството, което приема техните сигнали. Ако можем да направим метафора, те са нещо като радиостанция или антена за ефирна телевизия в космоса.

„GPS сателитите всъщност са нещо като прецизни атомни часовници, които излъчват радио сигнали постоянно“, казва Дана Гоуърд, президент на Фондацията за устойчива навигация и синхронизация с нестопанска цел, която е базирана във Вашингтон.

На земята вашият GPS приемник – какъвто е вашият мобилен телефон, благодарение на GPS чип улавя сигналите от четири или повече сателита. Чрез измерване на малки разлики във времето, което подават сателитите, с точност до наносекунди, системите на вашите устройства изчисляват къде точно се намирате и дали сте в движение или в статично положение.

„Локацията и навигацията всъщност са нещо като страничен продукт от целия принцип на работа на системите“, казва Скот Бъргет, директор на GNSS и софтуерното инженерство в Garmin, който произвежда устройства, включително фитнес тракери и интелигентни часовници.

„Всички сателити излъчват своите сигнали и те се синхронизират доста точно, така че винаги да знаете къде сте, но всъщност техния основен принцип на работа не е фокусиран около това да ви предоставят информация за местоположението.“, допълва изказването си той.

Данните за времето от сателитите се транслират като много точна информация за триизмерното ви местоположение по координатите географска ширина, дължина и надморска височина, както и скорост и посока. Именно благодарение на тези възможности, работят услуги и приложения като Google Maps, Apple Maps и други географски информационни системи. По този начин стигаме до частта, благодарение на работата на частните софтуерни компании и някои правителствени и университетски институции, в която въвеждате адреса, до който трябва да стигнете, във вашата програма за навигация, била тя Maps, Waze, Moovit или друга, а тя от своя страна ви дава точна и разграфена по време и стъпки информация за това как да се придвижите, за да стигнете до зададената крайна дестинация.

В други електронни системи обаче, GPS се използва само като източник на информация за астрономическото време. Като идеален пример за това можем да дадем банковите системи.

„Времевият информационен аспект на GPS сателитите вероятно е много по-широко използван от аспекта, който ни дава информация къде се намираме и как да стигнем до желана от нас точка в пространството“, казва Гоуърд.

Кой поддържа GPS сателитите?

На територията на САЩ, поддръжката на GPS сателитите и системите се осигурява от Американските космически сили, които поддържат и оперират с изстреляните в космоса GPS сателити. Всеки един GPS сателит, който е изстрелян в космоса, прави два пълни транзита около нашата планета всеки ден.

Независимо от факта, че орбитите, по които да се движат GPS сателитите, са изключително точно програмирани, спътниците се нуждаят и от непрестанно обновяване на информацията за траекториите на летенето им космоса, което се случва благодарение на обратната комуникация, която имат с отговорните за тях наземни станции.

„Летенето в космоса на GPS сателитите е толкова точно, колкото са данните, които им предоставяме“, казва лейтенант Андрю Джонсън, командир на екипажа във 2-ра ескадрила за космическите операции или 2 SOPS. „Понякога се стига до моменти, в които сателитите се отклоняват от своята траектория в космоса, поради изменения в данните, които се синхронизират непрекъснато с тях от наземните станции. Когато забележим подобно отклонение, нашата работа е мигновено да коригираме информацията, за да осигурим точността на полета.“, допълва Джонсън.

Джонсън и 2 SOPS следят GPS сателитите от военновъздушната база Schriever, разположена на изток от Колорадо Спрингс. Налични са и 16 други проследяващи станции, разпръснати по целия свят.

Не случайно Американските космически сили, отделени от Космическото командване на BBC, са тези, които са отговорни за поддържане на GPS услугите, които имат жизненоважна роля за устройства, използвани от милиони цивилни и фирми по целия свят. Произходът на GPS се простира почти 50 години назад във времето, като за негово начало се смята една секретна разработка на Министерството на отбраната на САЩ през 70-те години в търсене на система прецизно следене и насочване на местоположението.

През 1983 г. след като пътнически самолет на Korean Air Lines се губи в съветското въздушно пространство и бива свален от въздушните сили, което носи смъртта на 269 души, президентът на САЩ тогава, Роналд Рейгън, декласифицира (премахва статута на секретна разработка) на GPS, за да даде достъп на пътническите самолети до навигационните сигнали. Почти десетилетие по-късно GPS спечелва титлата си като ценен военен ресурс по време на операцията „Пустинна буря“, когато помага на американските и съюзническите сили да достигнат до бърза победа на Ирак по време на войната в Персийския залив.

И до ден днешен, като най-приоритетни потребители на GPS системите, остават военните сили на САЩ и някои от армиите на техните съюзници.

Въпреки че финансирането за поддържане на GPS системите идва от Пентагона – GPS програмата на космическите сили е имала бюджет за 2020 финансова година от 1,71 млрд. долара – и има граждански надзор. Министерството на отбраната и Министерството на транспорта на САЩ са съпредседатели на Националния изпълнителен комитет на правителството на страната за космическо позициониране, навигация и синхронизация, който координира свързаните с GPS въпроси във федералните агенции и включва представители от Boeing, Garmin, Google, Ohio State и Stanford.

Какво носи GPS III ?

Както при всяка нова технология Космическото командване на ВВС на САЩ декларира пълна оперативна способност за GPS доста години след първоначалното  – през април 1995 г. като още според документацията оттогава системата трябва да се актуализира редовно и изглежда 2020 е годината, в която е време да преминем към GPS III.

Ето какво обещава GPS III: Сигналите ще бъдат три пъти по-силни и ще имат осем пъти по-голяма способност срещу заглушаване. Очаква се сателитите да имат 15-годишен живот, който удвоява жизнения цикъл на предишното поколение, въпреки че по-старите изглежда имат ресурс да останат в космоса по-дълго от очакваното. Модулният дизайн означава, че е по-лесно да се правят своевременни промени по хардуера на GPS сателитите или да се изпращат актуализации по софтуера до сателитите в орбита.

„Мисля, че повечето хора не осъзнават доколко зависят от GPS всеки ден. Би настъпила една много тежка и влошена реалност, ако някой ден останем без GPS“, казва Генерал-майор DeAnna Burt

Има и нова гражданска честота, наречена L1C. Освен че помага за силата на сигнала, тя е съвместима и със стандартите на „Галилео“ – европейската асоциация, която се занимава с GPS мрежите на Стария континент.

През ноември 2018 г. FCC разреши получаването на сигнали от „Галилео“ в САЩ, което направи много по-вероятно всяко устройство с GPS да има изглед и достъп до повече сателити в реално време. Добавянето на L1C сигнал с GPS III вероятно ще направи нещата още по-добри.

Първият от сателитите от поколението GPS III, всички произведени от Lockheed Martin в съоръженията на компанията си Литълтън, Колорадо, излезе през декември 2018 г. и влезе в експлоатация през януари тази година. Този, който излезе от завода на 5 ноември, е четвъртият от поредицата и трябва да е готов за експлоатация до средата на 2021 година.

3.7 3 гласа
Оценете статията
Абонирай се
Извести ме за
guest
6 Коментара
стари
нови оценка
Отзиви
Всички коментари