Пандемия выявила архитектурные недостатки европейской навигационной системы

Заявленная точность определения координат в системе спутниковой навигации (GNSS) Galileo составляет всего один метр. Обычно это подтверждается на практике, и все пользователи рассчитывают свои бизнес-процессы исходя из предположения, что она не меняется. Стоит отметить, что, в отличие от других аналогов GPS, европейская орбитальная группировка в первую очередь предназначена для коммерческих и государственных структур.

Ее используют для отслеживания морского, воздушного или наземного транспорта, проведения высокоточных измерений в полевых условиях и обеспечения бесперебойной работы энергетической инфраструктуры. Но, как сообщает портал berthub, осенью 2020 года точность некоторых спутников Galileo снижалась в пять раз на несколько дней. Небольшое расследование раскрыло причину.

Аккуратность любых систем спутниковой навигации напрямую зависит от двух параметров:

• Первый — корректность работы атомных часов на борту космических аппаратов. Это прецизионное оборудование, и таких хронометров на каждом спутнике Galileo аж четыре штуки. Многократное резервирование позволяет нивелировать любые возникающие ошибки.

• Второй — регулярная корректировка данных об орбитах каждого космического аппарата. Для этого спутники постоянно отслеживают с помощью наземного оборудования и регистрируют любые отклонения от траектории движения. А они обязательно возникают из-за неоднородности земной гравитации.

Все эти данные о состоянии часов и положении космических аппаратов на орбитах должны рассылаться на каждый приемник Galileo. Получив синхронизированное время и эфемериды (таблицы небесных координат), устройство вносит поправки в расчеты и повышает свою точность. Но сами данные пересылаются не наземными станциями, а спутниками, которые, в свою очередь, нужно ими как-то обеспечить.

Существует несколько специальных коммуникационных узлов, передающих свежий набор данных на аппараты «созвездия» Galileo. Это непростой процесс, требующий точного наведения антенны-тарелки на спутник, движущийся в пространстве со скоростью около трех километров в секунду. Проблем добавляет ограниченная ширина канала, из-за чего прямой контакт необходимо поддерживать несколько минут.

Архитектура сервиса выстроена так, чтобы каждый спутник получал обновление необходимой информации не реже раза в 100 минут, а лучше — каждый час. В идеальных условиях одновременно возможна передача данных на 20 из 24 активных аппаратов на орбите. Но такие условия в последнее время соблюдали нечасто. Нынешней осенью бывали дни, когда работали всего 13 тарелок вместо двух десятков необходимых. Это приводило к пропуску обмена данными, накоплению ошибок и снижению точности позиционирования.

Проблемы возникали из-за невозможности вовремя обслуживать оборудование на удаленных станциях передачи данных. Дело в том, что они расположены на архипелагах в Северной Атлантике, и, если инженер по каким-то причинам задерживается, простой может достигать нескольких дней. А во время пандемии Covid-19 малейшие симптомы простуды у сотрудника приводят к его выбыванию из рабочего процесса: он или она отправляется на карантин.

Дополнительную головную боль прибавляет политическая обстановка. Великобритания выходит из Евросоюза и возникают различные проблемы бюрократического характера при обеспечении бесперебойной работы находящихся на ее территории станций передачи данных.

На фоне всего вышеописанного возникают серьезные опасения, что Galileo не получится реализовать все цели. Напомним, в начале 2021 года планировали выпустить серьезное обновление сервиса, повышающее точность позиционирования с одного метра до единиц дециметров. Но сначала придется устранить проблемы с наземными станциями.