Система ГЛОНАСС¶

ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) — это российская спутниковая система радионавигации, предназначенная для определения местоположения, скорости и точного времени потребителей в любой точке Земли, а также в околоземном космическом пространстве. Разработка и эксплуатация системы находятся в ведении Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос». ГЛОНАСС является одной из двух полностью функционирующих глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в мире наряду с американской GPS (Global Positioning System). Система обеспечивает непрерывное покрытие всей поверхности земного шара и прилегающего космического пространства.

¶История создания

¶Предпосылки и начало разработки

Необходимость создания собственной спутниковой навигационной системы в СССР была осознана в 1960-х годах. Первая советская навигационная спутниковая система «Циклон» (военного назначения) была развернута в 1967 году. Однако её возможности были ограничены: она обеспечивала сеансы связи с интервалом в несколько часов и не давала непрерывного покрытия. В 1970-х годах в США началась разработка системы GPS, что подстегнуло советское руководство к созданию более совершенной системы. Официальное постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о начале работ над ГЛОНАСС было принято в декабре 1976 года.

¶Развёртывание орбитальной группировки

Первый запуск спутника «Ураган» (космический аппарат серии «Глонасс») состоялся 12 октября 1982 года с космодрома Плесецк. К концу 1980-х годов на орбите находилось около 10 спутников, что позволяло обеспечивать навигацию на ограниченной территории. Полное развёртывание системы до штатной численности (24 спутника) было завершено в 1995 году. Однако в последующие годы, из-за экономического кризиса в России, финансирование программы было резко сокращено, и к 2001 году число работающих спутников сократилось до 6–8, что делало систему неработоспособной для глобального использования.

¶Восстановление и модернизация

В 2001 году была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система». С 2003 года началось активное восполнение орбитальной группировки спутниками нового поколения «Глонасс-М». К 2010 году численность группировки была доведена до 26 спутников, и система была вновь введена в эксплуатацию в полном объёме. В 2011 году начались лётные испытания спутников третьего поколения «Глонасс-К», а в 2015 году — «Глонасс-К2». По состоянию на 2024 год, в составе орбитальной группировки насчитывается 26–27 космических аппаратов, из которых 22–24 используются по целевому назначению.

¶Принцип работы и структура

ГЛОНАСС, как и другие ГНСС, работает на основе измерения времени прохождения радиосигнала от спутника до приёмника. Для определения трёхмерных координат (широта, долгота, высота) и времени приёмнику необходимо получить сигналы как минимум от четырёх спутников. Система состоит из трёх сегментов:

¶Космический сегмент

Орбитальная группировка состоит из 24 штатных спутников, расположенных на трёх орбитальных плоскостях (по 8 спутников в каждой). Орбиты — круговые, высотой около 19 100 км, наклонением 64,8°. Такое расположение обеспечивает оптимальное покрытие полярных и средних широт, что особенно важно для территории России. Спутники излучают сигналы в двух частотных диапазонах: L1 (1602 МГц) и L2 (1246 МГц). В отличие от GPS, где каждый спутник использует уникальный код, в ГЛОНАСС применяется частотное разделение каналов: каждый спутник излучает на своей несущей частоте.

¶Наземный сегмент управления

Включает в себя:

• Центр управления системой (г. Краснознаменск, Московская область).
• Станции слежения и управления (расположены на территории России и в ряде зарубежных стран, например, в Бразилии, Антарктиде).
• Квантово-оптические станции для высокоточного измерения дальности до спутников.
• Система синхронизации времени (на базе водородных стандартов частоты).

¶Сегмент потребителей

Включает навигационные приёмники, устанавливаемые на наземные, морские, воздушные и космические объекты, а также в портативные устройства (смартфоны, навигаторы). Современные приёмники обычно поддерживают как ГЛОНАСС, так и GPS, а также другие системы (Galileo, BeiDou), что повышает точность и надёжность позиционирования.

¶Характеристики и точность

Точность определения координат в системе ГЛОНАСС зависит от ряда факторов: числа видимых спутников, геометрии их расположения, условий приёма сигнала, ионосферных и тропосферных помех. В паспортных характеристиках системы заявлена точность:

• Для гражданских пользователей (без применения дифференциальных поправок): 2,5–5 м в плане и 5–7 м по высоте (при использовании двухчастотного приёмника).
• Для военных и специальных пользователей (с использованием кода высокой точности): до 0,5–1 м.
• В дифференциальном режиме (с использованием наземных станций коррекции): до 0,1–0,3 м.

Скорость движения определяется с погрешностью не более 0,05 м/с, а время — с точностью до 30 нс (по отношению к координированному времени UTC).

¶Применение

¶Транспорт и логистика

ГЛОНАСС является основой для системы экстренного реагирования при авариях «ЭРА-ГЛОНАСС», которая с 2017 года в обязательном порядке устанавливается на все новые автомобили, продаваемые в России. Система автоматически передаёт сигнал бедствия при ДТП. Кроме того, ГЛОНАСС используется для мониторинга транспорта (грузовых, пассажирских, спецтехники), контроля топлива и соблюдения маршрутов.

¶Геодезия и картография

С помощью ГЛОНАСС проводятся высокоточные геодезические измерения, создание и обновление топографических карт, кадастровые работы. В дифференциальном режиме система позволяет определять координаты с сантиметровой точностью.

¶Синхронизация времени

ГЛОНАСС используется для синхронизации шкал времени в энергетике, на железнодорожном транспорте, в телекоммуникационных сетях и в системах финансовых расчётов. Эталонные часы на спутниках обеспечивают точность, достаточную для большинства промышленных и научных задач.

¶Оборона и безопасность

Система является ключевым элементом навигационного обеспечения Вооружённых сил РФ. Она используется для наведения высокоточного оружия, управления беспилотными летательными аппаратами, навигации кораблей и подводных лодок, а также для топографической привязки войск.

¶Научные исследования

ГЛОНАСС применяется в геофизике для изучения движения земной коры, в метеорологии для зондирования атмосферы (радиозатменный метод), а также в космических исследованиях.

¶Правовой статус и доступность

Система ГЛОНАСС является национальным достоянием Российской Федерации. Гражданские сигналы системы доступны всем пользователям мира бесплатно и без ограничений, что закреплено в законодательстве РФ. Однако в условиях санкционного давления и военных конфликтов правительство РФ оставляет за собой право ограничивать или отключать сигналы на определённых территориях в интересах национальной безопасности. В 2023 году было объявлено о планах по созданию резервной системы управления на случай выхода из строя наземного сегмента.

¶Сравнение с другими системами

Главное преимущество ГЛОНАСС — лучшее покрытие в высоких широтах (северные районы России, Арктика) благодаря большему наклонению орбит. Недостатком является несколько меньшая точность по сравнению с GPS и Galileo, а также более высокая чувствительность к помехам в некоторых диапазонах.

¶Интересные факты

• Первый сеанс связи с использованием ГЛОНАСС был проведён в 1982 году, когда на орбиту был выведен спутник «Космос-1413».
• В 2018 году в России была запущена система «ЭРА-ГЛОНАСС», которая за первые пять лет работы обработала более 1,5 млн вызовов и помогла спасти более 200 тыс. жизней.
• Спутники «Глонасс-К» имеют срок активного существования 10 лет, что вдвое больше, чем у предшественников.
• В 2022 году, после введения санкций, Россия объявила о планах по созданию собственной спутниковой системы связи «Сфера» и интеграции её с ГЛОНАСС.

¶Источники

• Федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система» (2001–2030 гг.).
• Официальный сайт АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва.
• Доклады Государственной корпорации «Роскосмос» о состоянии орбитальной группировки ГЛОНАСС.
• Материалы журнала «Космонавтика и ракетостроение» (выпуски 2010–2023 гг.).
• Отчёты Международного союза электросвязи (ITU) о частотном планировании ГНСС.