Технологии
Сергей Исенеков

Многокилометровые пробки и остановка денежных переводов: что будет, если в России отключится GPS

Возможный сценарий катастрофы, альтернативы американской навигационной системе и случай сбоя спутников.

Фото Ильи Варламова

Благодаря тщательно отлаженной системе из 24 спутников, размещённой на орбите Земли Министерством обороны США, можно найти маршрут к кафе в незнакомом городе или узнать масштаб пробок на дорогах. Многое зависит от функционирования GPS — ориентирование в большом городе, просмотр ТВ, банковские операции и метеорология.

Многие технологии, как это не парадоксально, зависят от функционирования двух десятков спутников GPS, кружащих вокруг Земли. Но хотя после отключения системы навигации не будут работать многие привычные вещи, навигаторы или сотовая связ, полной остановки жизни в городах не произойдёт. Чтобы обезопасить себя от подобной аварии многие страны создают свои альтернатив GPS и даже готовы вернуться к наземным навигационным системам.

Техника военной разведки, ставшая популярной во всём мире

GPS (Global Positioning System — система глобального позиционирования) — это спутниковая система навигации, благодаря которой можно с точностью определять своё местоположение, измерять расстояние и время. Она состоит из 24 спутников, которые обеспечивают связь 95% времени. Они непрерывно посылают информацию о времени и местоположении на Землю, и GPS-приёмники определяют, как далеко от него находятся спутники. Чтобы определить трёхмерные координаты (длину, широту и высоту), приёмнику нужно всего лишь четыре спутника, после чего он ищет точку пересечения.

Хотя GPS и расшифровывается как система глобального позиционирования, её задача состоит и в точном определении времени. На каждом спутнике установлены атомные часы, определяющие время до наносекунды. Они синхронизированы друг с другом и со всемирным координированным временем (UTC).

Запуск спутника GPS произошёл в 1978 году, а уже к 1985 году США отправили 11 аппаратов на орбиту Земли. В 90-е было запущено ещё 15 спутников системы NAVSTAR: они обеспечивали максимальное покрытие всей планеты и работали 19 часов в сутки. В первое время система GPS применялась в военных действиях, в том числе во время операции «Буря в пустыне» в Персидском заливе. Устройства со спутниковой навигацией помогли американским солдатам лучше подготовиться к атакам, проводить ночные операции и определять точное местоположение противника.

Солдат армии США с GPS-приёмником, которые использовались во время операции «Буря в пустыне» в 1991 году Фото Военно-воздушных сил США

В 1983 году советский истребитель сбил пассажирский самолёт корейских авиалиний, влетевший в воздушное пространство СССР. Советские власти утверждали, что сбили его по ошибке, приняв за вражеский разведчик. Разрешение на использование GPS стало способом предотвратить такие катастрофы в будущем. Президент США Рональд Рейган издал указ, который разрешал использовании американской системы навигации на гражданских самолётах. Это позволило им лучше ориентироваться в пространстве и иметь доступ координатам на протяжении долгого времени благодаря устойчивой связи.

В середине 90-х в Америке и Европе GPS-навигаторы появились в автомобилях, и приёмники стали особенно востребованными у путешественников, так как помогали ориентироваться в малонаселённой местности. Использование систем GPS становилось доступнее во всём мире год за годом из-за небольшой стоимости, точности определения координат и применения во многих устройствах.

Возможные последствия после отключения GPS

От спутниковой системы навигации зависит огромное количество процессов в повседневной жизни. От точного времени прибытия автобуса на остановку до торгов на валютной бирже. Но что же может случиться, если в России в одночасье пропадёт GPS-соединение?

  • Первое, с чем столкнутся люди — это проблемы с передвижением. Так как навигаторы не будут получать сигнал, то добираться водителям из одного пункта в другой станет немного сложнее. Нужно будет останавливаться и сверяться с картой, из-за чего могут возникнуть многокилометровые пробки;

  • По этой же причине невозможно будет вызвать такси и заказать еду домой через службы доставки. Однако начиная с iPhone 4S, все смартфоны, официально продающиеся в России, могут поддерживать обе системы — и GPS, и ГЛОНАСС. Всё благодаря чипу Qualcomm, поэтому о полной потере доступа к картам говорить нельзя;
  • Сбой в системе навигации приведёт к нарушениям в расписании городского транспорта — автобусов, троллейбусов и трамваев. Это приведёт к очередям на остановках и давкам в транспорте. Однако, с 2011 года все пассажирские транспортные средства обязуют оснащать модулями GPS/ГЛОНАСС;
  • Продовольственные магазины в России используют систему GPS уже давно, чтобы следить за сроками доставки продуктов и улучшения цепочки поставки. Поэтому супермаркеты тоже пострадают из-за сбоя в работе системы навигации. Нарушится расписание поставок продуктов. Это приведёт либо к переизбытку продукции в магазинах и их порче, либо к пустым полкам;

  • Установленные в спутниках GPS атомные часы тоже влияют на многие функции современной жизни. Из-за сбоя в системе спутников нарушится сотовая связь: невозможно будет позвонить или принять вызов. Многие электрические сети используют GPS-часы в своём оборудовании, которые регулируют ток в перегруженных сетях. При отключении системы навигации этого не произойдёт;
  • Банки так же используют GPS для отметки времени совершения денежных переводов, использования банковских карт и рыночных транзакций на фондовой бирже;
  • Будет невозможна синхронизация компьютерной сети, цифрового телевидения, радио, сбор данных метеорологическими службами и мониторинг землетрясений в Поволжье, Восточной Сибири, на Кавказе и Камчатке;

  • Ещё одна из версий возможного сценария — сохранение военного сектора и отключение гражданского при работе GPS. Во время конфликта в Южной Осетии в 2008 в зоне боевых действий была заглушена система GPS, и российские и южноосетинские военные остались без навигации. Из-за этого возникли случаи стрельбы по ошибке между российские и южноосетинскими военными. По оценкам «Центра анализа и технологий», за время конфликта было сбито шесть российских военных самолётов, три из которых российскими и осетинскими военными.

Автор Financial Times и книги «50 изобретений, которые создали современную экономику» Тим Харфорд к этому списку добавляет ещё и то, что многие заводы перестанут работать из-за срывов поставок сырья. Так же он отмечает, что из-за отключения GPS остановится строительство, работа башенных кранов, геодезия. Из-за сбоев нарушится логистика, и фермерам и рыболовам будет сложно распространять сырье.

Как рассказал TJ разработчик ПО для спутниковых систем и создатель инженерного симулятора «Орбита» Илья Тагунов, делать какие-либо апокалиптические прогнозы из-за отключения GPS на территории России нельзя. Современные устройства работают со множеством навигационных систем (ГЛОНАСС, Galileo, «Бэйдоу»). Они могут переключиться на другие системы совершенно незаметно для пользователя, если будут какие-либо помехи.

Практически всё как-то работало до появления доступных навигационных приёмников, и может как-то работать снова. Да, будет переходный период, — где-то дни, а где-то годы — когда будут трудности. И мы сейчас не предскажем, какие организации имеют достаточный запас прочности, а какие — нет.

Илья Тагунов

Тагунов также добавляет, что технические отличия других систем навигации от GPS есть, но для пользователя они не так заметны. Базовые функции остаются теми же.

Из-за чего может возникнуть сбой в работе GPS

Одна из основных проблем системы навигации GPS заключается в том, что её сигнал достаточно слабый. Из-за того, что рабочая частота GPS лежит в дециметровом диапазоне, уровень сигнала может ухудшаться из-за крон деревьев или облачности. Из-за этого сигнал очень просто заглушить. В 2013 году водители грузовиков с установленными дешёвым глушителями сигнала вмешивались в работу системы Международного аэропорта в Ньюарке, Нью-Джерси. Они использовали их, чтобы избавиться от контроля начальства, чтобы те не штрафовали их, и они могли спокойно отдыхать между сменами. Устройство создавало помехи спутникам, которые усиливали сигналы для GPS, и их маршруты становились не видны.

Незаконная перенастройка GPS-трекеров на похищенных товарах из грузовых контейнеров приводила к нарушениям в работе порта. Два судовых крана были выведены из строя, а два других — сломаны и не подлежали восстановлению. Другой пример — использование глушилок Северной Кореей против Южной. По версии правительства Южной Кореи, этим провокационным актом они подрывают безопасность гражданских самолётов и кораблей, ставя под угрозу сотни жизней..

О подобных сбоях сообщали и в России в 2016 году, когда на территории Кремля устройства теряли связь или пользователям показывало, что они находятся во Внуково. Блогер Григорий Бакунов провёл собственное расследование, в ходе которого предположил, что на территории Кремля есть мощный передатчик, имитирующий работу на частоте L1. Она открыта для использования сигнала GPS, передаваемых спутником. Другая его версия — применение устройства для защиты от пролётов гражданских дронов. В Кремле же отрицали применение подобных устройств.

Другим способом сбоя в работе GPS служит спуфинг — трансляция фальшивого GPS-сигнала. Устройства, использующие систему для спуфинга, предоставляют приёмнику изменённую информацию о местоположении и времени. По версии The Christian Science Monitor, Иран использовал этот способ, чтобы сбить с курса и потопить два патрульных катера ВМС США, захваченных в Персидском заливе в январе 2011 года.

Самыми главными проблемами, которые могут нарушить работу спутников, остаются космический мусор, вспышки на Солнце и банальная человеческая ошибка. Как говорит норвежский астрофизик Пол Брекке, из-за этих факторов уничтожить всю систему GPS очень просто. Солнечные бури так же могут парализовать работу навигационной системы. Например, в 1989 году геомагнитная буря вывела из строя четыре спутника NAVSTAR.

Технологии становятся всё совершеннее, спутники — прогрессивнее, а микросхемы в них — всё меньше. Небольшой удар чего-то тяжёлого или излучение Солнца способны вывести спутник из строя.

Пол Брекке

Сбой в работе системы GPS в мире уже случался. Он длился 12 часов по всему миру

В феврале 2016 года британская компания Chronos отметила, что несколько их клиентов пожаловались на сбои в работе оборудования. 15 спутников GPS одновременно передали неправильное время. Впоследствии выяснилось, что причина в проблемах работы устройств — расхождение с точным временем на 13 микросекунд. Эта ошибка может показаться незначительной, но хаос длился по всему миру на протяжении 12 часов.

В сообщениях из нескольких городов США и Канады сообщалось, что полицейское, пожарное и радиоборудование не функционировало, в электросетях происходили аварии, а в Великобритании на два дня перестало работать цифровое радио Би-би-си.

По данным ВВС США, которые управляют спутниковой сетью GPS, проблемы начались, когда спутник под названием SVN 23 вывели из эксплуатации. Он внёс небольшие ошибки в базу данных, исказив цифры. Представители службы подтвердили, что ошибку обнаружили в «наземном программном обеспечении глобальной системы позиционирования». Впоследствии они указали на то, что она затронула работу только одного спутника, и функционирование основных навигационных систем GPS и часов не нарушена.

Китай, Россия и ЕС создали альтернативы GPS. Не все они работают так же хорошо

Главная цель альтернативных вариантов спутниковых систем навигации — независимость от американской разработки. В первую очередь это вопрос национальной безопасности: если во время войны США отключат GPS для гражданской техники, то, против кого это сделано, сможет беспрепятственно переключиться на свою систему. Многие страны ЕС, Россия, Китай, Индия и другие государства создают свои системы не только для того, чтобы иметь запасной план на случай военных действий, но и для точной работы навигационных устройств на своей территории, где связь GPS неустойчива.

Несмотря на достаточно быстрое исправление ошибки в работе спутников, ряд европейских компаний направили свои запросы к производителям оборудования с целью создания альтернатив, если глобальные коммуникационные сети начнут выходить из строя. С 2005 года Европейский союз и Европейское космическое агентство разрабатывают спутниковую систему навигации — Galileo. В основном, Galileo служит для обеспечения устройств точными координатами и временем, а также для поисково-спасательных операций.

Всего функционирует 22 из 26 спутников. Основной плюс этой системы заключается в том, что она совместима с GPS и ГЛОНАСС, но, в отличие от них, не контролируется военными. Однако в 2008 году было решено использовать спутники Galileo для военных операций, которые «обеспечивают безопасность Европы».

В 2019 году в работе спутников Galileo произошёл масштабный сбой — система не работала на протяжении шести дней. Тогда причину сбоев переложили на проблемы с комплексом точного времени системы в Италии.

Малогабаритные встраиваемые модули систем GPS, Galileo и ГЛОНАСС Фото Александра Кряжева для РИА «Новости»

В 1994 году в Китае запустили систему навигации «Бэйдоу», она состоит из двух групп спутников — всего их 35. Основной целью «Бэйдоу», как у GPS и ГЛОНАСС, — предоставление точной работы навигационной системы по всей территории КНР и других азиатских государств.

По сообщениям российских СМИ, в 2019 году Владимир Путин подписал соглашение с Китаем о взаимном сотрудничестве в области спутниковой навигации и использовании ГЛОНАСС и «Бэйдоу» в мирных целях. Ожидается, что благодаря этому китайская спутниковая система может уже сейчас посоперничать с GPS в точности определения координат.

Помимо определения точного времени и координат, система «Бэйдоу» имеет возможности функционального спутникового базирования, передачи коротких сообщений и международных поисково-спасательных операций. К 2019 году приёмники «Бэйдоу» экспортировали в более чем 90 стран Восточной Европы, Южной и Западной Азии и Африку.

Спутник навигационной системы «Бэйдоу»
Фото NASA

Российскую спутниковую систему навигации ГЛОНАСС запустили в 1982 году. На сегодняшний день она состоит из 27 спутников (из них 24 функционируют) и используется как для определения координат, так и для контроля перевозок грузов, рыболовли, в поисково-спасательных операциях, при проведении газо- и нефтетрубопроводов и линий электропередач. ГЛОНАСС, в отличие от GPS, не использует геостационарные спутники, которые летают вокруг орбиты Земли. Спутники ГЛОНАСС не синхронизированы с вращением планеты. При этом из-за разности диапазонов приёма сигнала от спутников точность российской разработки в отличие от GPS ниже. Однако в условиях повсеместного использования GPS, приёмники с ГЛОНАСС могут переключаться между системами.

С 2013 года весь коммерческий и грузовой транспорт оснащается системой ГЛОНАСС. Так же им оснащены и некоторые автомобили. Благодаря этому стало возможно использование системы экстренного информирования ЭРА-ГЛОНАСС, которые подаёт сигнал тревоги при ударе или перевороте машины.

Курируют производство российской системы навигации — Роскосмос, российский разработчик и производитель спутников связи и навигации «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва и предприятие «Российские космические системы». С 2012 года производством приёмников и интеграция навигационных систем на массовый рынок занимается федеральный сетевой оператор «ГЛОНАСС». В том числе он устанавливает на российские автомобили систему ЭРА-ГЛОНАСС.

У российского аналога GPS тоже случались сбои в работе. В 2014 году из-за ошибки в программном обеспечении произошла остановка спутниковой связи, а из-за частых проблем в работе спутников Роскосмос начнёт массовое обновление ГЛОНАСС.

Главной альтернативой всем спутниковым навигациям остаётся комплексная система наземных передатчиков, которая использовалась до появления GPS, — LORAN (Long Range Aids to Navigation). К середине 90-х годов прошлого столетия «башни Лорана» покрывали всю территорию США и часть Европы и могли обеспечить непрерывную связь на протяжении многих километров.

Использование LORAN прекратилось в 1995 году после того, как GPS стал доступен для гражданского использования. Береговая охрана США продолжала обновление этой системы и создала улучшенную версию — eLORAN. Именно она может обеспечить точное позиционирование, сравнимое с GPS. В отличие от него, сигнал eLORAN достаточно сильный, его невозможно заглушить и он доступен для устройств даже под водой.

Отключение GPS хоть и несёт в себе страх полного нарушения работ привычных процессов (например, в случае войны), однако многие страны создают и работают над альтернативными системами спутниковой навигации. К тому же, даже США работают над другой системой при случае подавления другими странами GPS. Как заявляют в Пентагоне, они опасаются возможных действий РФ и КНР по уничтожению или подавлению американской системы GPS на фоне того, что страны уже обладают собственными системами глобальной навигации, в том числе и в военных целях.

При этом сами страны, которые создают аналоги GPS, полностью отказываться от американской разработки не хотят. Для многих это может быть чревато серьёзными проблемами, после которых пострадает не только отношение между странами, но и многие отрасли — нефтедобыча, авиация, автомобильная навигация и тому подобное.

Как рассказал создатель инженерного симулятора «Орбита» TJ Илья Тагунов, такие системы рассматриваются в основном как дополнение к спутниковым системам, а не как их замена. Они довольно старые и использовались до спутниковых систем. Их точность оставляет желать лучшего, но в условиях отключения GPS гораздо лучше, чем ничего.

Статья создана участником Лиги авторов. О том, как она работает и как туда вступить, говорится в этом материале.

#разборы #технологии #навигация #gps #россия #сша #лигаавторов