Прощание с GPS. Американцы ищут альтернативу спутниковой навигации
Глобальная система GPS стала уязвимой. Источник: popularmechanics.com
Дорого и небезопасно
Чем прославленная GPS не устраивает военных США? Прежде всего высокой стоимостью: каждый новый спутник обходится в 223 миллиона долларов. Это уже стало причиной сокращения закупок со стороны Пентагона в последние годы. Второй, более серьезной проблемой становится уязвимость группировки спутников перед угрозой нового оружия России. Американские военные в апреле текущего года обвинили российские ВКС в испытании противоспутниковой ракеты А-235 "Нудоль", якобы направленные против космических объектов США. В качестве потенциальной цели выступали, по мнению Пентагона, отдельные спутники разведывательной группы Keyhole/Chrystal, которые предварительно (в феврале) «прощупали» российские аппараты «Космос-2542» и «Космос-2543». Глава Космического командования армии США Джон Реймонд так прокомментировал сложившуюся ситуацию:
«Испытание Россией DA-ASAT (противоспутниковых ракет прямого перехвата, direct-ascent anti-satellite weapon) показывает еще один пример того, что угрозы для космических систем США и [их] союзников реальны, серьезны и возрастают».
Испытания ракеты А-235 "Нудоль", способной сбивать спутники. Источник: rt.ru
Все это недвусмысленно даёт понять американским военным, что в случае конфликта с Россией под ударом может оказаться космическая группировка спутников, и GPS-аппараты будут далеко не последними в списке целей. Это создает глобальные проблемы для ведения излюбленной США дистанционной войны, когда большая часть ударов осуществляется не в пределах прямой видимости, а по сигналам глобальной системы позиционирования. И дело здесь не только в противоспутниковом оружии России. В прошлом году американцы якобы уже подлавливали отечественные средства РЭБ на нарушении работы GPS над Средиземным морем. По мнению Пентагона, это осуществлялось для прикрытия группировки российских войск в Сирии. В Хмеймиме были размещены некие мощные источники помех для систем глобального позиционирования, которые «подтасовывали» сигналы спутников GPS даже в аэропортах Бен-Гурион (Израиль) и Ларнаки (Кипр). Спецслужбы и армия России обвиняются Западом не менее чем в 10 тыс. зарегистрированных случаях так называемого спуфинга пользователей GPS. Приемники спутникового навигационного сигнала получают от третьей стороны данные, которые отображают пользователю координаты, не соответствующие действительности. Очень полезная компетенция в эпоху высокоточного оружия, надо сказать. В частности, в американской прессе циркулирует информация, что в 2018 году в ходе торжественного открытия Керченского моста колонна грузовиков под управлением Владимира Путина на самом деле была в районе аэропорта Анапы на удалении 65 км. По крайней мере, по данным системы GPS. Насколько это соответствует действительности, неизвестно, но за впечатления потенциальных противников России стоит только порадоваться. Справедливости ради отметим, что технологии подавления GPS в той или иной степени разработаны уже и в Китае, и даже в Северной Корее.
Военное ведомство США не первый год ищет замену системе GPS, и одной из первых альтернатив могла стать навигация с помощью атомных часов. В 2012 году в DARPA были созданы прототипы чипов атомных часов C-SCAN, которые вкупе с инерциальной системой навигации позволяют с высокой точностью определять местоположение отдельных бойцов, техники и направлять высокоточное оружие. При этом погрешность измерения в новой системе гораздо ниже, чем в случае спутниковой навигации. В принципе, и сейчас военные США при сбоях в работе GPS пользуются гироскопами и акселерометрами, а чипы атомных часов позволят все это миниатюризировать. И никаких помех, никаких третьих лиц в виде спецслужб России. Но пока эти начинания не реализованы в реальных устройствах, Пентагону приходится только мечтать о навигации на новых принципах. К примеру, в программу подготовки морских офицеров недавно вернули астрономическую навигацию с секстантом в руках. Это, конечно, крайности, не имеющие отношения к реальности и заставляющие искать альтернативы. Например, учитывать в навигации особенность магнитного поля местности.
С магнитом в руках
Использование градиента магнитного поля поверхности Земли для навигации не является американским ноу-хау. В отечественных профильных научных издания уже несколько десятилетий курсируют статьи на подобные темы. А саму идею высказал еще в 1960-х годах советский академик А.А. Красовский. Разрабатываемые сейчас технологии основываются на современных магнитометрах, которые обладают очень высокой чувствительностью, точностью и быстродействием. Учитывая высокую вариационную изменчивость магнитного поля Земли, можно с уверенностью говорить о возможности ориентирования на основании индивидуальной сигнатуры местности или региона. Самолет, ракета или танк, оснащенные чувствительными магнитометрами и точными магнитными картами мира, вполне смогут ориентироваться без привлечения системы GPS. При этом точность позиционирования может достигать 10 метров, что отличается от спутниковой навигации не принципиально. Параметры градиента магнитного поля не зависят от солнечной активности, времени года и погодных условий. Но это в теории так красиво получается. Если американцы решатся на создание подобной системы (у неё и название уже есть: MAGNAV) для своей армии, то столкнутся с массой проблем.
Сравнение магнитного градиента местности. Слева 2011 годы, справа — 1999-й. Источник: Журнал "Проблемы управления"
Во-первых, для ведения войны на территории противника необходимо иметь точные карты магнитного поля местности. А как это сделать? Со спутника не получится, слишком большая высота, градиент будет просто не виден. Определенным выходом может стать скрытая установка магнитометров и записывающей аппаратуры на самолетах регулярных рейсов иностранных авиакомпаний. Но если взглянуть на любую онлайн-карту воздушного трафика, к примеру, России, то станет понятна бесперспективность этого. У нас есть огромные территории, над которым не проходят авиатрассы. Да и высоты полета гражданских судов все-таки очень большие, не позволяющие изучить все тонкости магнитного градиента. А Пентагону магнитные карты местности нужны прежде всего для навигации крылатых ракет, которые идут к целям на нескольких десятках метров над поверхностью. В российских публикациях упоминается, что для нормальной навигации по магнитному градиенту самолетам вообще нельзя подниматься выше 1 км. В США для этой ситуации рассматривают комбинированную навигационную систему, когда по разведанной ранее территории аппарат движется по магнитному градиенту, а при переходе «линии фронта» включает инерционную систему. Получается неточно, но других вариантов пока нет.
Во-вторых, магнитометрам постоянно мешают паразитные поля, то есть заглушающий шум. Особенно много его генерируется от самого летательного аппарата. Как быть с магнитным поле, которое создает несущий винт вертолета? Американцы пытаются решить проблему удаления шумов с помощью алгоритмов искусственного интеллекта: над этой темой работают сейчас в Массачусетском технологическом институте.
Американские опыты по построение магнитной карты местности с помощью магнитометров, установленных на легком самолете "Сессна". Источник: defenseone.com
В-третьих, в ходе интенсивных боевых действий неизбежно будут взрывы, залпы орудий и другие вредные магнитные импульсы, мешающие работе магнитометров. А что случится с подобное навигацией после серии атомных взрывов? В общем, устойчивость новинки к условиям войны пока сомнительна. Для ударов по банановым республикам вполне сгодится, но, думается, там и GPS глушить нечем будет.
На любое действие неизбежно появляется противодействие. Одной из форм такой «противонавигационной» работы могут стать мощные источники магнитного поля, рассредоточенные по территории вероятного боестолкновения. Целью такой техники должно стать формирование магнитных градиентов местности, искажающих реальное положение. И тогда вероятному противнику придется полагаться на старую добрую инерциальную систему, а то и на секстант.
Информация