Pożegnanie z GPSem. Amerykanie szukają alternatywy dla nawigacji satelitarnej
Globalny system GPS stał się zagrożony. Źródło: popularmechanics.com
Drogie i niebezpieczne
Dlaczego słynny GPS nie pasuje do amerykańskiego wojska? Przede wszystkim wysoki koszt: każdy nowy satelita kosztuje 223 miliony dolarów. To już spowodowało spadek zakupów Pentagonu w ostatnich latach. Drugim, poważniejszym problemem jest podatność konstelacji satelity na zagrożenie nowym broń Rosja. W kwietniu tego roku armia amerykańska oskarżyła rosyjskie siły kosmiczne o przetestowanie pocisku antysatelitarnego A-235 Nudol, rzekomo wymierzonego w amerykańskie obiekty kosmiczne. Według Pentagonu, według Pentagonu jako potencjalny cel działały pojedyncze satelity grupy rozpoznawczej Keyhole/Chrystal, która wcześniej (w lutym) „przebadała” rosyjskie statki kosmiczne Kosmos-2542 i Kosmos-2543. Szef Dowództwa Kosmicznego Armii USA John Raymond skomentował sytuację:
„Rosyjski test DA-ASAT (broń antysatelitarna bezpośredniego wznoszenia) pokazuje kolejny przykład, że zagrożenia dla amerykańskich systemów kosmicznych i [ich] sojuszników są realne, poważne i rosnące”.
Testy pocisku A-235 „Nudol” zdolnego do zestrzeliwania satelitów. Źródło: rt.ru
Wszystko to uświadamia armii amerykańskiej, że w przypadku konfliktu z Rosją kosmiczna konstelacja satelitów może zostać zaatakowana, a urządzenia GPS nie będą ostatnimi na liście celów. Stwarza to globalne problemy dla działań wojennych na odległość, co jest uwielbiane przez Stany Zjednoczone, kiedy większość ataków jest przeprowadzana nie w zasięgu wzroku, ale zgodnie z sygnałami globalnego systemu pozycjonowania. I nie chodzi tu tylko o rosyjską broń antysatelitarną. W zeszłym roku Amerykanie rzekomo złapali już krajowy sprzęt do walki elektronicznej, zakłócając działanie GPS nad Morzem Śródziemnym. Według Pentagonu zostało to przeprowadzone, aby objąć zgrupowanie wojsk rosyjskich w Syrii. Niektóre potężne źródła zakłóceń dla globalnych systemów pozycjonowania zostały umieszczone w Khmeimim, które „ustawiły” sygnały satelitarne GPS nawet na lotniskach Ben Gurion (Izrael) i Larnaka (Cypr). Rosyjskie służby wywiadowcze i armia są oskarżane przez Zachód o co najmniej 10 tys. zarejestrowanych przypadków tzw. spoofingu użytkowników GPS. Odbiorniki sygnału nawigacji satelitarnej odbierają dane od stron trzecich, które wyświetlają użytkownikowi nierealistyczne współrzędne. Muszę przyznać, że bardzo przydatna umiejętność w erze broni o wysokiej precyzji. W szczególności w amerykańskiej prasie krąży informacja, że w 2018 r. podczas uroczystego otwarcia mostu Kerczeńskiego konwój ciężarówek na czele z Władimirem Putinem znajdował się w rzeczywistości w pobliżu lotniska Anapa w odległości 65 km. Przynajmniej według systemu GPS. Nie wiadomo, na ile to prawda, ale należy się tylko cieszyć wrażeniami potencjalnych przeciwników Rosji. W uczciwy sposób zauważamy, że technologie zagłuszania GPS zostały już w pewnym stopniu opracowane w Chinach, a nawet w Korei Północnej.
Wojsko USA od lat szukało zamiennika dla systemu GPS, a jedną z pierwszych alternatyw może być nawigacja z wykorzystaniem zegarów atomowych. W 2012 roku DARPA stworzyła prototypy chipów zegara atomowego C-SCAN, które wraz z systemem nawigacji inercyjnej pozwalają z dużą dokładnością określić położenie poszczególnych myśliwców i sprzętu oraz precyzyjnie kierować bronią. Jednocześnie błąd pomiaru w nowym systemie jest znacznie niższy niż w przypadku nawigacji satelitarnej. W zasadzie nawet teraz wojsko USA używa żyroskopów i akcelerometrów w przypadku awarii GPS, a chipy zegarów atomowych pozwolą na miniaturyzację tego wszystkiego. I bez ingerencji, bez osób trzecich w postaci rosyjskich służb specjalnych. Ale dopóki te inicjatywy nie zostaną wdrożone w prawdziwych urządzeniach, Pentagon może tylko pomarzyć o nawigacji na nowych zasadach. Na przykład niebiańska nawigacja z sekstansem w ręku została niedawno przywrócona do programu szkolenia oficerów marynarki wojennej. To oczywiście skrajności, które nie mają nic wspólnego z rzeczywistością i zmuszają nas do szukania alternatyw. Na przykład weź pod uwagę specyfikę pola magnetycznego obszaru w nawigacji.
Z magnesem w ręku
Wykorzystanie gradientu ziemskiego pola magnetycznego do nawigacji nie jest amerykańskim know-how. Artykuły o podobnej tematyce ukazują się od kilkudziesięciu lat w krajowych specjalistycznych publikacjach naukowych. A sam pomysł został wyrażony w latach 1960. przez radzieckiego akademika A.A. Krasowski. Opracowywane obecnie technologie opierają się na nowoczesnych magnetometrach, które charakteryzują się bardzo wysoką czułością, dokładnością i szybkością. Biorąc pod uwagę dużą zmienność wariacyjną pola magnetycznego Ziemi, możemy śmiało mówić o możliwości orientacji w oparciu o indywidualną sygnaturę terenu lub regionu. Samolot, rakieta czy czołg, wyposażone w czułe magnetometry i dokładne magnetyczne mapy świata, będą mogły nawigować bez udziału systemu GPS. Jednocześnie dokładność pozycjonowania może sięgać 10 metrów, co różni się od nawigacji satelitarnej nie zasadniczo. Parametry gradientu pola magnetycznego nie zależą od aktywności słonecznej, pór roku i warunków pogodowych. Ale teoretycznie to działa tak dobrze. Jeśli Amerykanie zdecydują się stworzyć taki system (ma już nazwę: MAGNAV) dla swojej armii, będą mieli sporo problemów.
Porównanie gradientu magnetycznego terenu. 2011 po lewej, 1999 po prawej. Źródło: Czasopismo „Problemy Zarządzania”
Po pierwsze, aby prowadzić wojnę na terytorium wroga, konieczne jest posiadanie dokładnych map pola magnetycznego terenu. Ale jak to zrobić? Nie będzie działać z satelity, wysokość jest zbyt wysoka, gradient po prostu nie będzie widoczny. Pewnym wyjściem może być ukryta instalacja magnetometrów i urządzeń rejestrujących na regularnych lotach zagranicznych linii lotniczych. Ale jeśli spojrzysz na jakąkolwiek internetową mapę ruchu lotniczego, na przykład Rosji, wtedy bezskuteczność tego stanie się jasna. Mamy ogromne terytoria, nad którymi nie ma połączeń lotniczych. A wysokości lotu statków cywilnych są nadal bardzo duże, co nie pozwala na badanie wszystkich subtelności gradientu magnetycznego. A Pentagon potrzebuje map magnetycznych obszaru głównie do nawigowania pociskami manewrującymi, które trafiają do celów kilkadziesiąt metrów nad powierzchnią. Rosyjskie publikacje wspominają, że do normalnej nawigacji wzdłuż gradientu magnetycznego samoloty generalnie nie mogą wznieść się powyżej 1 km. W Stanach Zjednoczonych w tej sytuacji rozważany jest połączony system nawigacji, gdy urządzenie porusza się wzdłuż gradientu magnetycznego wzdłuż wcześniej zbadanego terytorium, a po przekroczeniu „linii frontu” włącza system inercyjny. Okazuje się niedokładnie, ale nie ma jeszcze innych opcji.
Po drugie, magnetometry są stale zakłócane przez pola pasożytnicze, czyli hałas tonący. Szczególnie dużo go generuje sam samolot. A co z polem magnetycznym wytwarzanym przez główny wirnik helikoptera? Amerykanie próbują rozwiązać problem usuwania szumu za pomocą algorytmów sztucznej inteligencji: obecnie pracują nad tym tematem w Massachusetts Institute of Technology.
Amerykańskie eksperymenty w budowaniu mapy magnetycznej obszaru za pomocą magnetometrów zainstalowanych na lekkim samolocie Cessna. Źródło: defenseone.com
Po trzecie, w trakcie intensywnych działań wojennych nieuchronnie nastąpią eksplozje, salwy dział i inne szkodliwe impulsy magnetyczne, które zakłócają działanie magnetometrów. A co się stanie z taką nawigacją po serii wybuchów atomowych? Ogólnie rzecz biorąc, stabilność nowości w warunkach wojny jest nadal wątpliwa. W przypadku strajków przeciwko republikom bananowym będzie dobrze, ale myślę, że nie będzie nic, czym można by zablokować GPS.
Każde działanie nieuchronnie wywołuje reakcję. Jedną z form takiej „anty-nawigacyjnej” pracy mogą być potężne źródła pola magnetycznego rozproszone na terenie prawdopodobnego starcia. Celem takiej techniki powinno być tworzenie magnetycznych gradientów terenu, które zniekształcają rzeczywistą sytuację. A wtedy potencjalny przeciwnik będzie musiał polegać na starym dobrym systemie inercjalnym, a nawet na sekstancie.
informacja