Спутниковая система «Бэйдоу

Бэйдоу (кит. 北斗, Běidǒu, «Северный Ковш») — это китайская спутниковая навигационная система (СНС), обеспечивающая глобальное позиционирование, навигацию и определение времени. Относится к классу глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), наряду с американской GPS, российской ГЛОНАСС и европейской Galileo. Система разработана и управляется Китайской национальной космической администрацией (CNSA). Полное развёртывание группировки завершено в 2020 году, что сделало Китай третьей страной, создавшей собственную глобальную навигационную систему.

История

Предпосылки и начало разработки

Разработка «Бэйдоу» началась в 1980-х годах, когда Китай осознал стратегическую зависимость от иностранных навигационных систем, в первую очередь GPS. В 1994 году, после серии исследований, правительство КНР одобрило программу создания собственной спутниковой навигации. Первоначально проект был разделён на три этапа: экспериментальная региональная система («Бэйдоу-1»), региональная система с расширенными возможностями («Бэйдоу-2») и глобальная система («Бэйдоу-3»).

Первое поколение: «Бэйдоу-1»

Система «Бэйдоу-1» (BDS-1) была экспериментальной и региональной. Она состояла из четырёх спутников на геостационарной орбите (GEO) и работала по принципу запроса-ответа. Первый спутник был запущен 30 октября 2000 года. Система обеспечивала навигацию только на территории Китая и прилегающих регионов, с точностью около 20 метров. Основным недостатком была низкая пропускная способность и невозможность скрытного определения координат (пользователь должен был передавать сигнал на спутник). «Бэйдоу-1» была выведена из эксплуатации в 2012 году.

Второе поколение: «Бэйдоу-2»

Развёртывание «Бэйдоу-2» (BDS-2) началось в 2007 году. Это была региональная система, предназначенная для покрытия территории Китая и стран Азиатско-Тихоокеанского региона. В её состав вошли спутники на геостационарной, наклонной геосинхронной (IGSO) и средней околоземной (MEO) орбитах. Первый спутник BDS-2 был запущен 14 апреля 2007 года. К 2012 году система была объявлена готовой к работе, обеспечивая точность позиционирования до 10 метров. BDS-2 продолжает функционировать как резервная и дополнительная часть современной системы.

Третье поколение: «Бэйдоу-3»

Создание глобальной системы «Бэйдоу-3» (BDS-3) началось в 2009 году. Первый спутник нового поколения был запущен 30 марта 2015 года. Ключевой этап завершился 23 июня 2020 года, когда был запущен последний спутник, необходимый для полного развёртывания группировки. 31 июля 2020 года председатель КНР Си Цзиньпин официально объявил о вводе системы в эксплуатацию. BDS-3 обеспечивает глобальное покрытие с точностью позиционирования 2–5 метров (в открытом режиме) и до 0,1 метра в дифференциальном режиме.

Состав и орбитальная структура

«Бэйдоу-3» использует гибридную орбитальную структуру, состоящую из трёх типов орбит:

• Геостационарная орбита (GEO): 3 спутника на высоте около 35 786 км. Обеспечивают постоянное покрытие территории Китая и служат для передачи служебных сигналов и коротких сообщений.
• Наклонная геосинхронная орбита (IGSO): 3 спутника на высоте около 35 786 км с наклонением 55°. Обеспечивают улучшенное покрытие в высоких широтах и Азиатско-Тихоокеанском регионе.
• Средняя околоземная орбита (MEO): 24 спутника на высоте около 21 528 км, распределённых по трём орбитальным плоскостям. Это основной сегмент, обеспечивающий глобальное покрытие.

Общее количество спутников в группировке составляет 30 (по состоянию на 2023 год), что превышает минимально необходимые 24.

Сигналы и услуги

Система «Бэйдоу» передаёт навигационные сигналы в нескольких диапазонах частот: B1, B2, B3. Открытые сигналы доступны всем пользователям без ограничений. Услуги, предоставляемые системой, включают:

• Стандартное позиционирование (SPS): открытый сигнал для гражданских пользователей. Точность — 2–5 метров в горизонтальной плоскости, 3–5 метров по высоте.
• Высокоточное позиционирование (HPS): дифференциальный режим, использующий наземные станции коррекции. Точность — до 0,1 метра.
• Передача коротких сообщений (RDSS): уникальная возможность «Бэйдоу», позволяющая пользователям отправлять текстовые сообщения через спутник (до 1200 символов на китайском языке). Эта функция отсутствует в GPS и ГЛОНАСС.
• Поиск и спасание (SAR): система, аналогичная COSPAS-SARSAT, позволяющая передавать сигналы бедствия.
• Определение времени: синхронизация с национальным эталоном времени Китая (UTC(NTSC)) с точностью до 10 наносекунд.

Применение

«Бэйдоу» широко используется в Китае и за его пределами. Основные области применения:

• Транспорт: мониторинг и управление движением грузового и пассажирского транспорта, навигация для судов и самолётов. В Китае система обязательна для установки на все новые автомобили скорой помощи, школьные автобусы и такси.
• Сельское хозяйство: точное земледелие, управление беспилотными тракторами и дронами для опрыскивания полей.
• Строительство и геодезия: контроль деформаций зданий и мостов, топографическая съёмка.
• Энергетика: синхронизация времени на подстанциях и в электросетях.
• Связь: передача коротких сообщений в районах, где отсутствует сотовая связь.
• Военное применение: наведение высокоточного оружия, управление войсками, навигация военной техники.

Сравнение с другими системами

Интересные факты

• Название «Бэйдоу» переводится как «Северный Ковш» — китайское название созвездия Большой Медведицы, которое традиционно использовалось для навигации.
• Система «Бэйдоу» является единственной ГНСС, которая включает в себя геостационарные спутники, что даёт ей преимущество в региональном покрытии.
• В 2022 году, во время землетрясения в провинции Сычуань, система «Бэйдоу» использовалась для передачи коротких сообщений из зоны бедствия, где была разрушена сотовая связь.
• Китай активно продвигает «Бэйдоу» в рамках инициативы «Пояс и путь», предлагая странам-партнёрам интеграцию системы в их инфраструктуру.

Источники

• Официальный сайт Китайской национальной космической администрации (CNSA)
• Доклады и публикации Китайской академии космических технологий (CAST)
• Материалы Международного союза электросвязи (ITU) по спутниковым навигационным системам
• Аналитические обзоры журнала «Космонавтика и ракетостроение» (Россия)
• Отчёты и статьи на портале SpaceNews (США)