Все, що потрібно знати про GPS - Look At Me

1. 14 травня стало відомо, що Росія збирається закрити станції GPS, розташовані на її території, тому...
2. Чи можуть російські політики відключити GPS в усій країні?
3. Чи правда, що радянський супутник допоміг створити GPS?
4. Значить, GPS винайшли не тільки для того, щоб ми могли знайти дачу друзів?
5. Здається мені, що і в звичайній війні без цієї системи не обійшлося
6. Як GPS стала технологією для всіх?
7. Великий брат стежить за нами через GPS?
8. Хто створює альтернативу системі GPS?
9. Росія встане з колін, ГЛОНАСС буде працювати?

текст
Анна Савіна

14 травня стало відомо, що Росія збирається закрити станції GPS, розташовані на її території, тому що США відмовилися розміщувати станції конкуруючої системи ГЛОНАСС. Ми розібралися, як GPS стала головною навігаційною системою в світі.

Як працює GPS?

GPS (Global Positioning System - система глобального позиціонування) - це супутникова система навігації, яка дозволяє вимірювати відстань, час і визначати местоположеніe у всесвітній системі координат. Майже кожен сучасний смартфон або планшет обладнаний GPS-приймачем, що працює незалежно від прийому стільникового зв'язку, інтернету, погодних та інших умов. Цей датчик з'єднується з системою, яка в даний час складається з 24 основних супутників (вони забезпечують зв'язок 95% часу) і декількох допоміжних. Крім того, система GPS включає наземні станції (головна знаходиться на авіабазі ВПС США Schriever в США) і власне GPS-приймачі, які вбудовані в навігатори, смартфони і планшети.

Чи можуть російські політики відключити GPS в усій країні?

Ні, тому що великі сервіси (наприклад, «Яндекс.Карти») отримують дані безпосередньо із супутників GPS, і коректувальні станції, які знаходяться на території Росії, їм просто не потрібні - про це заявили представники компанії в коментарі для РБК. Найстрашніше, що може трапитися - це невелике погіршення точності в GPS-навігаторі. Але коли вони працювали точно?

Чи правда, що радянський супутник допоміг створити GPS?

Ну майже. 4 жовтня 1957 року вчені Массачусетського технологічного інституту помітили, що частота радіосигналу, що виходить від радянського супутника, запущеного в той день, збільшувалася, коли він наближався, і знижувалася, коли він віддалявся, що було наслідком ефекту Доплера . Річард Кершнер, який спостерігав за супутником з MIT, зрозумів, що місце розташування супутника можна визначити з Землі, вимірюючи частоту переданих їм сигналів, і навпаки - розташування приймача можна було дізнатися, вимірявши відстань до супутника. У 1958 році Кершнер зайнявся розробкою першої в світі системи супутникової навігації Transit (або NAVSAT), і в 1964 році вона стала працювати на американських підводних човнах «Поляріс».

Значить, GPS винайшли не тільки для того, щоб ми могли знайти дачу друзів?

Transit-1-Satellite Prototype

Карт Google, браслетів-трекерів і мобільних телефонів тоді не існувало. Так що, як і радянський супутник, технологія GPS була знаряддям холодної війни: США почали розробку цієї системи, щоб запускати ракети в будь-яку точку на Землі. У США вже була система супутникової навігації Transit, але вона складалася лише з 5 супутників, які не могли забезпечити постійного покриття всієї земної поверхні. Крім того, за допомогою цієї системи можна було дізнатися тільки ширину і довготу, і підводникам часом доводилося чекати по кілька годин, щоб отримати сигнал з супутника. Цього було недостатньо для запуску балістичних ракет наземного базування Minuteman: для того, щоб точно їх направляти, потрібно було знати висоту над рівнем моря.

Протягом 1960-х рр. міністерство оборони США розробляло більш досконалу систему навігації Navstar-GPS (або Navigation System Using Timing and Ranging). У 1974 році запустили перший GPS-супутник Block I, а до 1985 року ще 11 супутників - всього їх мало бути 24.

Здається мені, що і в звичайній війні без цієї системи не обійшлося

Navstar-2F на орбіті

Все так. Коли в 1990 році в Перській затоці почалася військова операція «Буря в пустелі», на орбіту було запущено вже 15 супутників NAVSTAR, що забезпечувало хороше покриття всієї земної поверхні протягом приблизно 19 годин на добу. У Перській затоці пристрої з GPS допомогли американським солдатам краще планувати атаки: навіть якщо невеликий загін стикався з противником, солдати могли послати точні координати ворога свого командира. Крім того, за допомогою GPS можна було проводити масштабні нічні маневри, які в минулому вимагали участі безлічі розвідників і провідників. GPS також допомагала змінювати план наступу аж до його початку і дізнаватися точне місце розташування військ противника.

Як GPS стала технологією для всіх?

Magellan NAV 1 000

Після того, як в 1983 році радянський винищувач збив пасажирський літак Korean Airlines, який увійшов в повітряний простір СРСР, президент США Рональд Рейган дозволив всім цивільним літакам використовувати систему GPS, щоб вони могли краще орієнтуватися і не збивалися зі шляху. Уже в 1985 році уряд уклав контракт з декількома приватними компаніями, які почали виробництво GPS-приймачів для літаків, кораблів і звичайних людей. Першим призначеним для користувача GPS-пристроєм став Magellan NAV 1000, випущений в 1989 році. GPS-навігатори вперше з'явилися в автомобілях в 1995 році, і спочатку ними оснащували тільки дорогі автомобілі. Портативні GPS-приймачі швидко стали популярними серед хітчхайкеров і мандрівників - вони допомагали орієнтуватися навіть у малонаселених районах і рятували в складних ситуаціях.

Великий брат стежить
за нами через GPS?

Benefon ESC - перший телефон з GPS

У 1990 році за рішенням уряду США точність цивільних приймачів понизили, щоб військові противники не могли використовувати їх у своїх цілях. У 1999 році компанія Benefon випустила перший телефон з GPS-приймачем, а вже у 2000 році Білл Клінтон скасував навмисне ослаблення сигналу для цивільних приймачів. На той час виробництво GPS-пристроїв подешевшало, і на ринку з'явилося багато недорогих навігаторів для автомобілів, які випускали компанії Tom Tom і Garmin. Тепер кожен міг не загубитися в будь-якій точці Землі (окрім приполярних областей) і знайти шлях до мети. Правда довіру до системи було підірвано в 2013 році: коли Едвард Сноуден оприлюднив документи АНБ, стало відомо , Що агентство збирало дані про місцезнаходження мільйонів власників смартфонів з GPS-приймачами і про їх щоденних переміщеннях. Технологія, яка на перший погляд дарувала свободу і масу нових можливостей, стала знаряддям масштабної стеження.

Хто створює альтернативу
системі GPS?

Супутники QZSS в русі

До 1995 року було запущено 24 супутники конкуруючої з GPS російської системи ГЛОНАСС. Саме відмова розміщення її станцій в США і став приводом для закриття американських станцій GPS на території нашої країни. Ще один конкурент GPS створюють країни - члени Євросоюзу. У 1999 році стало відомо, що вони створять власну систему супутникової навігації, яка буде називатися Galileo в честь великого італійського астронома. Ще одна національна навігаційна система - BeiDou, що працює в Китаї з 2000 року. Крім того, в 2018 році компанія Mitsubishi Electric планує запустити в Японії свою навігаційну систему QZSS, яка буде працювати разом з GPS і зможе визначати місце розташування приймача з точністю до 1-3 сантиметрів: наприклад, це дозволить самоврядним машинам не збиватися з смуги.

Росія встане з колін, ГЛОНАСС буде працювати?

В даний момент на орбіті перебувають 29 космічних апаратів системи ГЛОНАСС - останній супутник успішно запущений 24 березня цього року. У квітні стало відомо, що наземні станції ГЛОНАСС, які важливі для підвищення точності роботи системи, з'являться ще в 36 країнах світу. Поки станції працюють тільки в Бразилії і Антарктиді. Сьогодні ГЛОНАСС працює не так добре, як GPS: в роботі системи відбуваються збої. Наприклад, 15 квітня цього року протягом півгодини вісім космічних апаратів показували невірні координати - неполадка була пов'язана з переходом на новий контур управління. Ще одна проблема при розвитку ГЛОНАСС - це корупція. У 2012 році стало відомо, що при розробці навігаційної системи викрали 6,5 мільярда рублів, а в 2013-му з'ясувалося про розкрадання ще 85 мільйонів рублів. Але все попереду, в iPhone 4S, наприклад, ГЛОНАСС вже є .