Может ли Starlink стать альтернативой GPS?

15:09 29/11/2020
Комментарии 2 👁 1 669

SpaceX уже запустила около 1000 спутников Starlink, ещё несколько тысяч будут запущены в ближайшие годы. Их основная цель – предоставить высокоскоростной широкополосный доступ к сети Интернет по всему миру, особенно в удалённых районах, где до сих пор не было надёжной связи.

Исследование, финансируемое военным ведомством США, пришло к выводу, что растущая группировка может быть использована и как недорогая альтернатива GPS. Предполагается, что возможно использовать существующие спутники Starlink на низкой околоземной орбите для предоставления глобальных навигационных услуг по всему миру.

Тодд Хамфрис (Todd Humphreys) и Питер Яннуччи (Peter Iannucci) из Радионавигационной лаборатории Техасского университета в Остине утверждают, что разработали систему, которая использует спутники Starlink, комбинируя сигнал от них с традиционными сигналами GPS, для обеспечения точности определения местоположения до 10 раз лучше, чем только классическая система GPS.

Группировка GPS состоит из 30 спутников, находящихся на высоте 20 000 километров над Землей. Каждый спутник непрерывно передает радиосигнал, содержащий информацию о его местонахождении и точное время определяемое по атомным часам на борту. Наземные приёмники сигнала сравнивают время, необходимое для прибытия сигнала от нескольких спутников, и так вычисляют своё местоположение с точностью до нескольких метров.

Проблема с GPS заключается в том, что эти сигналы становятся чрезвычайно слабы к тому времени, когда достигают Земли, и легко подавляются случайными помехами или радиоэлектронными обманками. Американские военные в значительной степени полагаются на GPS. Их заинтересовал стартап под названием Coherent Navigation (приобретён Apple в 2015 году), он стремится использовать сигналы со спутников Iridium в качестве грубой альтернативы GPS.

“Военные интересуются достижениями SpaceX и компания подписала соглашение о тестировании Starlink в военных сетях в мае этого года. Это дало нам контакт с людьми в SpaceX, которым понравилась наша идея с навигацией, и армия дала нам год, чтобы показать возможности технологии. Также нам было выделено несколько миллионов долларов финансирования”, – сказал представитель стартапа.

Концепция использования низкоорбитальных спутников для навигации не является новой. Фактически, некоторые из первых американских космических аппаратов, запущенных в 1960-х годах, были спутниками, вращающимися на высоте 1100 километров, обеспечивая передачу информации о местоположении кораблей и подводных лодок. Преимущество множества спутников на низкой орбите состоит в том, что сигналы могут быть в тысячу раз сильнее, чем у GPS. Недостатком является то, что каждый спутник может обслуживать только небольшую область под ним, так что надёжное глобальное покрытие требует сотен или даже тысяч аппаратов.

Создание совершенно новой группировки спутников со сверхточными часами было бы слишком дорогостоящим делом. Идея Хамфриса и Яннуччи же заключается в том, чтобы провести обновление программного обеспечения, модифицируя спутники Starlink, чтобы они могли предоставлять услуги позиционирования и навигации.

Разработчики утверждают, что их новая система может обеспечить лучшую точность позиционирования для большинства пользователей, чем сама технология GPS. Это возможно, из-за того, что на каждом спутнике Starlink используются алгоритмы, которые могут точно определять местоположение пользователя вплоть до сантиметров. Технология использует физические свойства радиосигнала и его кодирование для повышения точности вычисления местоположения приёмника сигнала.

Спутники Starlink также по существу являются интернет-роутерами в космосе, способными обеспечивать скорость передачи данных абонентам выше 100 Мбит/с. Спутники GPS, обмениваются данными с намного меньшей скоростью:

“Скорость в GPS ограничена, поэтому спутники не могут позволить передавать особо высокоточные данные. Если у вас в миллион раз больше пропускная способность сети, то данные могут быть гораздо более точными”, – говорят разработчики.

По его оценкам Хамфриса, в случае успеха, технология будет использовать мгновенные вычисления орбиты и времени для определения местонахождения пользователей с точностью до 70 сантиметров. Для сравнения, большинство систем GPS в смартфонах, часах и автомобилях имеют точность до нескольких метров.

Ключевым же преимуществом для военных является то, что такую навигацию будет значительно труднее заблокировать или обмануть. Мало того, что его сигналы намного сильнее, но и антенны для приёма сигнала в 10 раз более направленные, чем антенны GPS. Это означает, что будет легче уловить истинные спутниковые сигналы, чем сигналы-обманки.

Согласно расчетам Хамфриса и Яннуччи, их объединённая навигационная система сможет обеспечить непрерывное обслуживание 99,8% населения мира, используя менее 1% мощности нисходящей линии связи Starlink и менее 0,5% её энергетической ёмкости:

“Я действительно думаю, что это может привести к более надёжному и точному позиционированию, чем GPS. И если вам не нужно физически модифицировать спутники Starlink, это, безусловно, быстрый и простой вариант”, – говорит Тодд Уолтер из лаборатории GPS Стэнфордского университета, который не принимал участия в исследовании.

Технология навигации не ограничивается только спутниками SpaceX. OneWeb также может служить в качестве навигационной системы, говорит Яннуччи, хотя Starlink сейчас и находится в более выигрышном положении.

Однако у такой навигации на низкой околоземной орбите есть и свои недостатки. Первоначальная группировка Starlink, как ожидается, не будет работать выше 60° широт, а это означает, что жители северных и южных широт могут не получить её преимущества, как и военные в любых арктических или антарктических регионах. Использование Starlink также означает использование более массивной и дорогой антенны, чем дешёвые чипы GPS, которые могут поместиться в любой смартфон и часы.

По этим причинам не все уверены в том, что группировка спутников на низкой околоземной орбите в скором времени сможет заменить традиционные спутники GPS. Противники новой технологии говорят, что давно рассмотрели этот подход и ни коммерчески, ни технически, это не имело смысла, поэтому они работали над независимой группировкой спутников для навигации и позиционирования.

Однако Яннуччи верит в возможности нового подхода: “В этой технологии есть потенциал, чтобы действительно изменить навигационные услуги во всём мире”.

Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤

Источник

2 Comments

  1. Если получится (а я не вижу причин почему бы нет), то планы зарабатывать 30 млрд в год от Старлинк вполне реальны

    1. Ну а с военной точки зрения, сильно поменяет расклад

Добавить комментарий