Радиолюбительские спутники: Мифы и Факты
А.Н. Зайцев,
Институт космических исследований РАН, г.Москва
Введение: немного истории.
С началом космической эры радиолюбители стали ее полноправными участниками, наблюдая за космическими объектами, работая инженерами, конструкторами, ведя научные эксперименты, координируя работу многих специалистов. И сразу возникла идея запуска спутника для радиолюбителей, используя профессиональные возможности тех радиолюбителей, кто работал в области космической связи и запусков. Именно так 12 декабря 1961 года первый радиолюбительский спутник OSCAR-1 (Orbital Satellite Carrying Amateur Radio) был запущен попутно к основному запуску спутника Дискавери-36. Это был простейший аппарат, весом всего 4,5 кг, работал он от сухих батарей, имел передатчик на частоте 144,983 МГц мощностью всего 125 мВт, и передавал непрерывно азбукой Морзе «hi-hi». 570 радиолюбителей в 28 странах сумели принять его сигналы. Таким образом, OSCAR-1 повторил в целом эксперимент на первом советском спутнике, запущенном в 1957 году.
А далее конструкции радиолюбительских спутников становились все сложнее и сложнее. И здесь радиолюбители продемонстрировали великолепные результаты: радиолюбители впервые запустили на низкую орбиту голосовой ретранслятор (ОСКАР-3, 1965 г.), впервые показали возможность по эффекту Доплера определять координаты на Земле (ОСКАР-6, 1972 г.), впервые реализовали электронный почтовый ящик (store-and-forward) и режим цифровой пакетной связи по протоколу AX.25 (ОСКАР-11, 1984 г.). До сих пор радиолюбители выступают смелыми экспериментами, во многих случаях опережая профессионалов, хотя очевидно, что имя «радиолюбитель» на самом деле означает свойство увлеченного человека, который как правило является профессионалом.
В СССР разработки радиолюбительских спутников были начаты под эгидой ДОСААФ и в ряде учебных институтов, готовивших специалистов для космической индустрии. 26 октября 1978 года с космодрома Плесецк попутным запуском с аппаратом КОСМОС-1045 были запущены первые советские радиолюбительские спутники РС-1 и РС-2.
В последующие годы была запущена целая серия спутников вплоть до РС-14 / OSCAR-21, сконструированного совместно советскими и немецкими радиолюбителями и запущенного 29 января 1991 года. В России, как и везде, запуски любительских спутников проходят попутным образом на «общественных» началах или при использовании технологических пусков конверсионных ракет. В декабре 1994 года был запущен спутник РС-15 системой РОКОТ, в 2002 году спутник РС-21 (Колибри-2000) с борта корабля «Прогресс» после отделения от МКС. В настоящее время в России сохранился всего лишь один коллектив разработчиков радиолюбительских спутников в г. Калуге под руководством А. Папкова ( UA3XBU). Этот коллектив имеет опыт создания БРТК более 20 лет, практически участвовал во всех запусках спутников серии РС вплоть до последних пусков спутников «Колибри-2000» и «Можаец». В настоящий период это коллектив ведет работу совместно с профессионалами из СКБ КП, НПО Полет и другими организациями по спутникам «Чибис», «Университетский», «Можаец-4».
Кроме того, группа в Калуге выполняет роль центра управления управления спутниками.
Как правило, все современные радиолюбительские спутники имеют на борту сложный комплекс электроники: бортовой компьютер, солнечные батареи, устройства ориентации и навигации, систему электронной почты, оптическую камеру и много дополнительных приборов исследовательского плана. Эксперименты радиолюбителей на спутниках ОСКАР стали прообразом таких коммерческих систем связи, как «Гонец», «Иридиум», «Глобалстар» и т. д. С 1961 года было запущено более 50 спутников серии ОСКАР и кроме того более 20 спутников серии РС в СССР и России. Сегодня, в 2004 году, на орбитах вокруг Земли активно работают более двадцати радиолюбительских спутников, сделанных в разных странах. Подробная текущая информация обо всех радиолюбительских спутниках всегда есть на сайте общественной организации АМСАТ, см. www.amsat.org. В декабре 2002 года с космодрома Байконур конверсионной ракетой «Днепр-1» были попутно запущены сразу 5 радиолюбительских микроспутников, см.
подробности в журнале «Новости космонавтики» № 2, 2003 год, сетевая версия http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/241/18.shtml. Очередной подобный пуск подготовлен на 29 июня 2004 года, где попутно с запуском французского исследовательского спутника «Деметр», ожидается запуск нескольких радиолюбительских спутников, среди которых новый радиолюбительский микроспутник ОСКАР-Е весом всего лишь 10 кг, наноспутник CUBESat весом всего 1 кг, итальянский спутник UNISat-3.
Свойства радиолюбительских спутников.
Современные радиолюбительские спутники имеют современную компьютерную систему, работают сразу на нескольких радиолюбительских диапазонах аналоговыми и цифровыми сигналами, имеют полный комплект приборов и датчиков для контроля ориентации, бортового питания и всяких других дополнительных устройств, обеспечивающих работу спутника в космических условиях. В последние годы стало популярным ставить на спутник цифровые фотокамеры для съемки земной поверхности.
Как правило, вес спутников составляет первые десятки килограмм, хотя есть пример радиолюбительского спутника OSCAR-40, весившего более 650 кг. Но этот спутник пока что единичный пример такого класса. Самым наглядным примером применения высоких технологий на радиолюбительских спутниках мы видим на примере спутника ОСКАР-Е. (см. http://www.amsat.org/amsat/sats/echo/index.html). Скорость передачи данных доведена до 78,6 кбит/сек, спутник может работать на 5 диапазонах (28, 144, 430, 1200, 2400 МГц) всеми видами аналоговых и цифровых сигналов, под спутник планируется большая программа технических и образовательных экспериментов.
Очень интересным экспериментом в космосе стала работа радиолюбительских станций на пилотируемых объектах — станции МИР, на кораблях Шаттл и теперь на МКС. Как правило все космонавты имеют радиолюбительские позывные, и используют этот канал связи как для личного общения, так и для образовательных целей. В программе НАСА связь космонавтов со студентами и школьниками по радио оформлена в виде специальной образовательной программы ARISS (см.
сайт http://ariss.gsfc.nasa.gov). К лету 2004 года более 200 школ Европы и США провели сеансы связи с МКС. Кроме прямой голосовой связи с космонавтами, станция на МКС имеет режим автоматической пакетной связи, что позволяет проводить уникальные эксперименты и образовательные программы. Один из таких экспериментов подготовили курсанты Академии ВМФ США (см. сайт http://web.usna.navy.mil/~bruninga/mirex.html). В самое ближайшее время в планах радиолюбителей организовать постоянное соединение с МКС по сети Интернет.
Следует напомнить, что сеть Интернет основана на протоколе TCP/IP, одним из разработчиков которого является известный радиолюбитель Фил Карн, KA9Q, сейчас являющийся ведущим экспертом фирмы QUALCOMM. До сих пор он продолжает изобретать новые виды связи и как радиолюбитель, и как профессионал, и его статьи по самым разным аспектам цифровой связи можно прочесть на его персональном сайте http://people.qualcomm.com/karn. Всем, кто заинтересовался пакетным любительским радио можно рекомендовать лучший сайт по этой теме – www.
tapr.org, где имеется самая подробная информация по пакетной связи и всем новым перспективным видам цифровой любительской связи, включая связь с шумоподобными сигналами и всевозможные цифровые моды связи. Опять таки здесь полезно сослаться на опыт профессора Д.Тэйлора из Принстона, лаурета Нобелевской премии по физике 1993 года за открытие новых свойств пульсаров. Его радиолюбительский позывной K1JT хорошо известен всем, кто проводит связи слабыми сигналами, в частности через Луну. Он разработал новый вид цифровой связи, так что даже при малой мощности передатчиков гигагерцового диапазона радиолюбители проводят связь через Луну. Подробности на сайте http://pulsar.princeton.edu/~joe/K1JT/. Так что Луна стала вполне «радиолюбительским» спутником Земли. При чем среди радиолюбителей всерьез рассматриваются проекты доставки ретрансляторов на Луну и на Марс.
Координацией радиочастотных ресурсов для радиолюбительских спутников занимается Международный союз радиолюбителей (IARU, www.
iaru.org/satellite/). В настоящее время поданы заявки на использование радиолюбительских частот более чем от 20 групп разработчиков микроспутников. В основном это университеты США, Европы и Японии. Интерес университетов к микроспутникам основан на том, что в последнее время микроспутники стали использоваться не только для радиолюбительской связи, но и в качестве учебных пособий. При этом учебный процесс распадается на две фазы: первое — разработка и изготовление отдельных элементов микроспутников и целых спутников (см. Таблицу), что особенно важно для подготовки разработчиков космических систем. Второе – прием, обработка и анализ спутниковой информации, включая данные бортовых приборов и измерений параметров окружающей среды, что важно для подготовки исследователей в области космической физики. В качестве примера можно привести ссылку на работы в Римском Университете «La Sapienza» группы проф. Ф. Грациани над микроспутниками UNISAT (см.
http://gauss.diaa.uniroma1.it/). В запуске 29 июня 2004 года на ракете Днепр с Байконура пойдет уже третий спутник этой группы, основной задачей которого будут измерения параметров окружающей среды и магнитного поля Земли.
Большинство университетских проектов нацелены именно на два аспекта – наука и образование. При этом выход на освоение космических технологий проще всего организовать при изготовлении микроспутников. Несомненным лидером использования спутников для образования является Университет Суррея в Англии. Небольшая группа радиолюбителей-сотрудников Университета собрала свой первый спутник UoSAT-1 (OSCAR-9), который был запущен 6 октября 1981 года. С тех пор в Суррее было подготовлено более 20 спутников и маленькая группа энтузиастов стала лучшей профессиональной командой по разработке, обучению и эксплуатации микроспутников, см. http://www.sstl.co.uk/index.php?loc=1 , или http://www.ee.surrey.ac.uk/SSC/. Сегодня Суррей подготовил большое число специалистов для многих стран, в том числе для Чили, Кореи, Турции, Алжира и т.
д. Все эти страны свой путь в космос начали с обучения в Англии в Суррейском Университете и затем с запуска радиолюбительских спутников.
Шаги в будущее.
Из представленной здесь информации следует, что радиолюбительские спутники стали широко доступным способом освоения космических технологий как в развитых странах, так и в странах с ограниченными ресурсами. Благодаря радиолюбительским спутниками число стран, ведущих практическую деятельность своими средствами в космосе непрерывно растет. Кроме того, разработка радиолюбительских спутников обходится достаточно дешево, что не позволяют представителям космической индустрии в развитых странах непомерно завышать стоимость своих знаний и умений. С точки зрения развития образования – радиолюбительские спутники позволяют поднять качество подготовки специалистов, и дать возможность «непрофессионалам» участвовать в поиске новых технологические решений на уровне изобретений для космических экспериментов. Это уже было неоднократно доказано в предыдущие годы и будет еще много раз подтверждено.
В России дело создания микроспутников тоже становиться все более доступным – после микроспутника Колибри-2000 (РС-21) в СКБ КП ИКИ начата работа над спутником Чибис, который будет совершеннее своего прототипа. Работы по спутнику Можаец-4 (РС-20) получили поддержку гражданских организаций и Министерства обороны РФ, см. подробности в Журнале «Новости космонавтики» № 1, 2003, версия в сети Интернет http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/240/24.shtml. Работы над следующим спутником класса «Можаец» продолжаются, его запуск следующего спутника ожидается в 2005 году. Под 250-летний юбилей МГУ, который отмечают 25 января 2005 года, готовится запуск микроспутника МГУ-250-Татьяна и микроспутника «Университетский» (см. http://cosmos.msu.ru). В 2005 году МВТУ им. Баумана отмечает свое 175-летие, которое также планируется отметить запуском студенческого микроспутника «Бауманец» (см. http://microsat.sm.bmstu.ru/pstruct.html).
Отсюда следует простой вывод – мнение некоторых руководителей космической индустрии, что разработка и запуск радиолюбительских спутников дело несерьезное, дилетантское явно не выдерживает проверки жизнью.
Как и во все времена – творчество изобретателей, людей отдающих своим увлечениям все свои силы дает замечательный результат – находятся силы, средства и люди, благодаря которым радиолюбительские спутники работают в космосе и их число неуклонно растет.
О серьезном отношении к созданию микроспутниов, в том числе с использованием возможностей радиолюбительских организаций, заявили все ведущие космические агентства – НАСА, ЕКА, ФКА, НАСДА. Военные тоже присматриваются к широкому использованию микроспутников. Известно о программах программ ВВС США и агентства ДАПРА по микроспутникам, часть работ по котором передана американским университетам. В сети Интернет можно найти много информации по этим работам, см. например сайт по программе TechSat21: http://www.vs.afrl.af.mil/TechProgs/TechSat21/.
Особенно интересно ознакомиться на этом сайте с разделом «новые возможности микроспутников», где мотивированно просматривается переход от эволюции космических средств к революции во всех средствах освоения космического пространства.
Заключение.
Можно надеяться, что в грядущей революции, которую несут новые средства микроэлектроники и высоких технологий, найдут применение навыки и знания радиолюбителей, которых можно найти во всех сферах интеллектуальных занятйи и профессий. Как пример применения радиолюбительских разработок в новых условиях можно сослаться на один из последних канадских проектов – канадский научный спутник MOST имеет телеметрию полностью на основе радиолюбительских разработок, ссылка на сайте http://wombat.astro.ubc.ca/MOST/index.html. Наш российский опыт последних лет также подтверждает, что радиолюбительские технологии вполне могут найти свое применение в проектах микроспутников, в первую очередь ориентированных на научные и образовательные задачи. Таковы мифы и таковы факты о радиолюбительских спутниках, а при скромном финансировании и наличии конверсионных запусков – вполне приемлемо сочетать профессионалов и любителей, которые готовы беззаветно служить идее изобретательства и науки, как ее сформулировал английский мыслитель Френсис Бэкон: «Цель науки – быть полезною человечеству».
Направлено в печать в Сб. «Вопросы миниатюризации в современном космическом приборостроении», семинар в Тарусе, 3-4 июня 2004 г., издание ИКИ РАН, г.Москва.
Помещена в музей с разрешения автора 14.07.2011
R4UAB | Радиолюбительские спутники
ARISS
R4UAB 0 Комментариев
15 февраля 2023 года астронавт Кои́ти Вака́та (JAXA) с борта Международной космической станции проведёт сеанс радиосвязи с воспитанниками колледжа Stella
Читать далее
ARISS
R4UAB 0 Комментариев
14 февраля 2023 года астронавт Кои́ти Вака́та (JAXA) с борта Международной космической станции проведёт сеанс радиосвязи с воспитанниками гимназии Christian-Ernestinum
Читать далее
R4UAB 0 Комментариев
ARISS контакт: 13 февраля 2023 года года космонавты Роскосмоса с российского сегмента Международной космической станции (МКС) проведут сеанс радиосвязи с
Читать далее
Запуски космических аппаратов
R4UAB 0 Комментариев
05 февраля 2023 года со стартовой площадки 81 космодрома «Байконур» в 12:12 МСК (09:12 UTC) стартовала РН «Протон-М» с гидрометеорологическим
Читать далее
ARISS
R4UAB 0 Комментариев
ARISS контакт: 05 февраля 2023 года года космонавты Роскосмоса с российского сегмента Международной космической станции (МКС) проведут сеанс радиосвязи с
Читать далее
ARISS
R4UAB 0 Комментариев
ARISS контакт: 04 февраля 2023 года года космонавты Роскосмоса с российского сегмента Международной космической станции (МКС) проведут сеанс радиосвязи с
Читать далее
Международная космическая станция
R4UAB 0 Комментариев
На 03 февраля 2023 года запланирована плановая коррекция орбиты Международной космической станции. Цель — формирование баллистических условий перед запуском грузового
Читать далее
ARISS
R4UAB 1 Комментарий
ARISS контакт: 24 января 2023 года космонавты Роскосмоса с российского сегмента Международной космической станции (МКС) проведут сеанс радиосвязи с г.
Читать далее
Поздравления от администрации ресурса
R4UAB 0 Комментариев
Дорогие коллеги! Наш коллектив сердечно поздравляет Вас с наступающим 2023 годом! Желаем, чтобы Новый год принес вам новые успехи в
Читать далее
R4UAB 0 Комментариев
18 декабря 2022 года в 01:30 UTC с борта Китайской космической станции (CSS) развёрнут радиолюбительский малый космический аппарат (МКА) «CAMSAT
Читать далее
Международная космическая станция
R4UAB 0 Комментариев
В соответствии с графиком работ на российском сегменте Международной космической станции на 15 декабря 2022 года запланирован 56-й плановый выход
Читать далее
ARISS
R4UAB 0 Комментариев
ARISS контакт: 10 декабря 2022 года космонавты Роскосмоса с российского сегмента Международной космической станции (МКС) проведут сеанс радиосвязи с с.
Читать далее
ARISS
R4UAB 0 Комментариев
ARISS контакт: 04 декабря 2022 года года космонавты Роскосмоса с российского сегмента Международной космической станции (МКС) проведут сеанс радиосвязи с
Читать далее
- ← Назад
Пентагон сбил безобидный радиолюбительский шар?
Великолепная съемка НЛО в Турции в 2023 году началась с фурора — на самом деле, с нескольких.
В начале февраля американские истребители сбили китайский воздушный шар-шпион у берегов Южной Каролины. В последующие дни над Аляской, Юконом и озером Гурон были сбиты еще три неопознанных летающих объекта. Но в конце прошлой недели ситуация, по-видимому, закончилась хныканьем, когда официальные лица США и Канады приостановили усилия по поиску и изучению обломков этих трех последних объектов после того, как президент США Джо Байден заявил, что они не считаются частью обширных усилий Китая по воздушному наблюдению.
Хотя теперь, когда официальные поиски завершены, уверенность может никогда не прийти, есть веские основания полагать, что по крайней мере один из этих трех НЛО на самом деле больше не является «неопознанным». Косвенные данные свидетельствуют о том, что объект, взорванный в небе над Юконом, мог быть так называемым «пикошаром», который использовался для базового исследования атмосферы на высотах от 20 000 до 50 000 футов.
Приобретен менее чем за 15 долларов США и эксплуатируется группой радиолюбителей «Бригады воздушных шаров-бутылочек Северного Иллинойса».
YO-15» был запущен из природного заповедника к северу от Чикаго в октябре 2022 года. Он нес 10-граммовую (0,35 унции) полезную нагрузку, которая включала радиотрекер, солнечную панель и длинный антенный провод. Около 123 дней спустя, 11 февраля 2023 года, K9YO-15 совершил седьмое кругосветное плавание, по словам его операторов-любителей, когда они потеряли связь с пикозондом недалеко от границы Аляски с Юконом. Это было в тот же день, когда американский истребитель F-22 сбил НЛО ракетой «Сайдвиндер» почти за полмиллиона долларов в том же районе. К9С тех пор о YO-15 ничего не слышно.
Независимо от идентификации любого отдельного объекта, однако, остается более важный вопрос: могут ли безобидные полеты на воздушном шаре для научных исследований сосуществовать с новой повышенной бдительностью США и других стран в отношении потенциальных враждебных вторжений в суверенное воздушное пространство? Или эпоха вседозволенности закончилась для рутинных исследований на воздушном шаре?
Разыскивается: «более строгие правила» и «общие глобальные нормы»
Подстрекательство к вторжению китайского воздушного шара-шпиона, а также последующее уничтожение трех неизвестных воздушных объектов было достаточно серьезным, чтобы вызвать публичное обращение Белого дома президентом Байденом 16 февраля.
«Мы пока точно не знаем, что это были за эти три объекта, — сказал Байден. «Но сейчас ничто не указывает на то, что они были связаны с китайской программой создания воздушных шаров-шпионов или что это были машины наблюдения из… какой-либо другой страны». Вместо этого, по его словам, разведка США оценила, что «эти три объекта, скорее всего, были воздушными шарами, связанными с частными компаниями, развлекательными или исследовательскими учреждениями, изучающими погоду или проводящими другие научные исследования». Тем не менее, добавил он, «я отдал приказ снять эти три объекта из-за опасности для гражданского коммерческого воздушного движения и потому, что мы не могли исключить риск слежки за важными объектами».
В своем выступлении Байден также призвал к «более строгим правилам» в отношении того, как Америка будет поступать с неопознанными объектами, требующими действий, и теми, которые не требуют. Кроме того, он попросил госсекретаря установить «общие глобальные нормы в этом в значительной степени нерегулируемом пространстве».
Связавшись с Scientific American, , Федеральное авиационное управление сообщило, что у агентства есть всеобъемлющие правила для американских операторов, которые могут безопасно выполнять беспилотные полеты на воздушном шаре.
Помимо прочего, правила требуют, чтобы воздушный шар был оборудован так, чтобы его можно было отслеживать с помощью радара, а его оператор уведомлял FAA до и во время запуска. Кроме того, оператор должен отслеживать и записывать курс аэростата, по запросу предоставлять отчеты о местоположении в FAA и уведомлять FAA о времени и ожидаемой траектории снижения аэростата.
Такие правила необходимы для обеспечения непрерывной работы высотных аэростатов, которые играют важную роль в сборе детальных данных в режиме реального времени для прогнозирования погоды и мониторинга климата. Согласно заявлению, опубликованному на прошлой неделе Всемирной метеорологической организацией ООН (ВМО), почти 1000 метеозондов с датчиками на батарейках запускаются каждый день.
Они парят в воздухе пару часов, а затем взрываются на большой высоте и сбрасывают свои полезные нагрузки с данными обратно на Землю с помощью парашюта.
Число запусков пикозондов любителями найти труднее. Но, по оценкам Билла Брауна, эксперта по высотным аэростатам и инженера-ракетчика из Центра космических полетов имени Маршалла НАСА, студенческие организации и радиолюбительские группы по всему миру запускают не менее нескольких сотен пикозондов каждый год, причем большинство из них США и Европа. «В любой день по всему миру летает от 20 до 30 любительских радиозондов-пико, и около трех или четырех ежедневно путешествуют по Северной Америке», — говорит Браун.
Регулирование высоких границ
Неизбежный первый шаг к призыву Байдена к более строгим правилам заключается в том, чтобы правительство США лучше осознало то, что уже витает в небе. Обнаружение и уничтожение трех НЛО указывает на это, потому что эти события, как сообщается, были вызваны вдохновленными китайскими воздушными шарами изменениями в радиолокационных системах Североамериканского командования воздушно-космической обороны (НОРАД), чтобы сделать их более чувствительными к более мелким объектам.
«Я ожидаю, что любые значимые [нормативные] изменения последуют из этого [U.S. правительственной] каталогизации, с безопасностью в качестве движущего принципа при оценке того, что нуждается или не нуждается в новом или измененном регулировании», — говорит Дуглас Малнати, радиолюбитель из Нью-Джерси, который запускает пикозонды.
Китайский воздушный шар-шпион, сбитый у побережья Южной Каролины, был огромен: он был размером с три автобуса и нес более 2000 фунтов приборов для сбора информации. В отличие от этого, отмечает Мальнати, пико-воздушный шар не намного больше, чем большой майларовый воздушный шар для вечеринок, способный нести несколько пенни веса. По его словам, необходимо учитывать диапазон размеров, и пико-шары могут быть слишком маленькими или, скорее, слишком мало опасными, чтобы заслуживать значимых нормативных изменений.
«Они не более вредны, чем шарик для вечеринки с приклеенной к нему монеткой», — говорит Мальнати. «Воздушные шары для вечеринок выпускаются случайно и намеренно регулярно.
Так что я не думаю, что мы увидим F-22, каждый раз стреляющих по ним с неба».
Метеозонды и другие более крупные надувные объекты могут с большей вероятностью вызвать новое внимание со стороны регулирующих органов, говорит Джейсон Крюгер, президент и основатель StratoStar, компании в Ноблсвилле, штат Индиана, которая производит и обслуживает широкий спектр высотных воздухоплавателей. снаряжение для ученых и любителей. Например, по его словам, для запуска большого воздушного шара вскоре может потребоваться подача так называемого уведомления о воздушных миссиях (NOTAM) в FAA — мера предосторожности, ранее считавшаяся необязательным для большинства запусков.
«Если вы посмотрите на ранние дни авиации, вы увидите, как регулирование привело к созданию отрасли, которая теперь имеет фантастические показатели безопасности и позволяет нам путешествовать по миру», — говорит Крюгер. «За последние 10 лет мы наблюдаем экспоненциальный рост использования нашей атмосферы на всех уровнях, от дронов, находящихся близко к земле, новых самолетов в облаках и космических кораблей, ежедневно запускаемых на орбиту.
Имеет смысл продолжать работу над новыми правилами, чтобы обеспечить безопасность нашего неба».
Обнаружение шпионов
Помимо обновленных правил, еще одно многообещающее направление заключается в различении вероятных профилей полета воздушных шаров-шпионов, которые, как правило, должны быть больше и летать выше и дальше, чем подавляющее большинство воздушных шаров, используемых в настоящее время для научных исследований.
Следует признать, что проводить такие различия не всегда просто. Например, несмотря на то, что пикозонды маленькие и сверхлегкие — две особенности, казалось бы, несовместимые с воздушными шарами-шпионами, — как показывает путешествующий по миру K9.YO-15, они также могут оставаться в воздухе достаточно долго, чтобы неоднократно совершать кругосветные путешествия, потенциально все время проходя над уязвимыми местами. В отсутствие более строгих правил на данный момент ответственность лежит на любителях каким-то образом предотвратить дрейф своих воздушных шаров в несанкционированное воздушное пространство или, по крайней мере, обеспечить предоставление соответствующим правительственным организациям подробной информации о запусках и траекториях полета, чтобы избежать ошибочной идентификации в будущем.
Что касается китайского воздушного шара-шпиона и ему подобных, то Крюгер из StratoStar предполагает, что такие аппараты используют передовую технологию «сверхдавления», которая позволяет совершать очень длительные полеты даже на очень больших и тяжелых воздушных шарах.
НАСА использовало эти типы воздушных шаров в течение многих лет, добавляет Крюгер, а ныне несуществующий проект Google и компания Loon еще больше продвинулись вперед, что привело к созданию воздушных шаров сверхвысокого давления, которые могут изменять высоту и медленно управлять, используя изменения ветра. токи между разными слоями атмосферы. «Я считаю, что Китай использовал тот же тип технологии аэростата сверхвысокого давления в своей платформе», — говорит он. Крюгер заключает, что знание контрольного профиля полета аэростата сверхвысокого давления (и обеспечение соблюдения американскими исследователями действующих внутренних правил полетов) должно позволить отечественным радиолокационным системам ПВО лучше различать настоящие иностранные аэростаты-шпионы от стандартных исследовательских надувных летательных аппаратов.
в будущем.
Это все еще слабое утешение для тех, кто хочет, чтобы полеты на воздушном шаре стали обычным, рутинным занятием, доступным для всех. Майк Паппас, координатор по ресурсам Edge of Space Sciences (EOSS), некоммерческой научной организации по воздухоплаванию из Денвера, штат Колорадо, беспокоится о том, какие новые правила могут появиться в магазине. По его словам, чрезмерное регулирование может легко привести к неприятным последствиям, становясь настолько обременительным, что те же самые группы, которые, скорее всего, выиграют от малобюджетных воздушных шаров, а именно студенты средних и старших классов и колледжей, будут фактически отбиты от их использования.
«С образовательной точки зрения воздушные шары, на которых летает EOSS, помогают заинтересовать учащихся начальных и старших классов наукой, технологиями, инженерией и математикой, — говорит Паппас. «Таким образом, [эти области] примут на себя основную тяжесть любого значительного сокращения программ воздушных шаров… Если такие программы, как наша, будут прекращены из-за обременительных правил, пострадают будущие поколения инженеров».
ОБ АВТОРЕ(АХ)
Леонард Дэвид является автором Moon Rush: Новая космическая гонка (National Geographic, 2019) и Mars: Наше будущее на Красной планете (National Geographic, 2016). Он пишет о космической отрасли более пяти десятилетий. Предоставлено: Ник Хиггинс
Может ли любительское радио на основе ИИ восстановить Loran-C?
Джона Конрада, K5HIP (gCaptain) Loran-C была невероятно надежной и точной аналоговой наземной навигационной системой, управляемой Береговой охраной США. Несмотря на впечатляющие характеристики, у него были некоторые недостатки, такие как ограниченное покрытие, высокие требования к инфраструктуре и необходимость содержания большого количества радиостанций в отдаленных районах. Теперь, когда есть опасения по поводу глушения и взлома GPS, должны ли мы подумать о восстановлении некогда надежной системы станций Loran-C в Соединенных Штатах?
Перед выводом из эксплуатации в 2010 году тогдашний комендант Береговой охраны США Тад Аллен предложил модернизировать систему до E-Loran, цифровой и автоматизированной версии Loran-C, которая обеспечит повышенную точность и устойчивость к помехам и другим формам помех.
Однако из-за того, что Пентагон не беспокоился о потенциальной технологической или космической войне с Китаем, а также из-за уязвимости для российских хакеров в то время, Конгресс не профинансировал это предложение, и старые станции Loran были выведены из эксплуатации. Чтобы реализовать будущие обновления, необходимо будет перестроить всю сеть станций Loran.
Несколько стран, включая Великобританию и Россию, продолжают инвестировать в разработку систем E-Loran. Однако, несмотря на потенциальные преимущества E-Loran, он не получил широкого распространения и в настоящее время не используется в качестве резервной копии GPS.
Смертельный удар по E-Loran был нанесен из-за полного отсутствия интереса со стороны Силиконовой долины, которая в 2010 году — до появления краудшеринговых сетей, таких как Uber, — предпочитала биты атомам и в основном не верила, что крошечные устройства, такие как клетка телефоны, работающие на очень коротких радиочастотах, могли бы обрабатывать передачи с большими длинами волн высокочастотной радиосистемы, такой как Loran.
Читайте также: eLORAN 101 – Возвращение LORAN C?
ПОРТ-КЛАРЕНС, Аляска. 1350-футовая башня навигационных средств дальнего действия в Порт-Кларенс стала самым высоким сооружением в США, подлежащим сносу в среду, 28 апреля 2010 г. Станция ЛОРАН Порт-Кларенс прекратила передачу сигнала ЛОРАН 8 февраля 2010 г. , Фотография береговой охраны, сделанная старшиной 3-го класса Уолтером Шинном Сегодня чипы, способные работать на высоких частотах, широко распространены — вы можете декодировать сигналы HF navtex и DSD с помощью ключа Amazon за 30 долларов — и преимущества E-Loran могут быть существенными. Какие преимущества? В первую очередь это проникновение. Прямо сейчас телефон использует расширенную обработку и интеллектуальный анализ сигналов, чтобы дополнить GPS, чтобы предоставить местоположение, когда вы входите в гараж, здание или даже прогуливаетесь в густой листве. Это необходимо, потому что сигналы GPS используют короткие волны, которые не очень хорошо проникают сквозь структуры.
Сигналы Лорана — с их большими длинами волн, которые распространяются на большие расстояния — делают это.
Читайте также: LORAN Overboard
Что лучше в Лоране?
Некоторые из преимуществ Loran-C по сравнению с GPS:
- Лучшая производительность в высокоширотных регионах: сигналы GPS могут быть значительно ухудшены в высокоширотных регионах из-за геометрии орбит спутников. Напротив, на сигналы Loran-C не влияют орбиты спутников, и они могут предоставлять точную навигационную информацию в высокоширотных регионах. Это становится все более важным, поскольку безопасность в Арктике стала главным приоритетом.
- Более высокая точность для ближней навигации: Loran-C изначально был разработан для ближней навигации и мог обеспечить более высокую точность, чем GPS, на расстоянии до 1000 морских миль.
- Повышенная устойчивость к помехам: сигналы GPS должны использовать солнечные батареи, которые могут питать только слабые сигналы, которые уязвимы для преднамеренных или непреднамеренных помех, таких как помехи или спуфинг.
Сигналы Loran-C, которые могут использовать сотни ватт мощности, были менее подвержены глушению или спуфингу, что делало их более надежными в определенных ситуациях. - Наличие резервных систем: Лоран-С имел резервные системы и мог предоставлять резервную навигационную информацию в случае перебоев или сбоев GPS.
- Будучи наземной системой, она может быть лучше защищена и отремонтирована во время конфликта с космическим противником, таким как Россия.
Сигналы Loran-C, которые могут использовать сотни ватт мощности, были менее подвержены глушению или спуфингу, что делало их более надежными в определенных ситуациях. В Соединенных Штатах Министерство внутренней безопасности (DHS) провело исследование возможности создания системы E-Loran в качестве резервной системы GPS в 2008 году. Исследование пришло к выводу, что E-Loran обладает значительным потенциалом в качестве резервной системы. , но внедрение системы потребует значительных инвестиций и поддержки со стороны частного сектора. Несмотря на многообещающие результаты исследования, система E-Loran не была реализована в качестве резервной для GPS в Соединенных Штатах из-за бюджетных ограничений и отсутствия интереса со стороны частного сектора.
Читайте также: eLoran разжигает дебаты в Вашингтоне – действительно ли это важно?
Можно ли восстановить систему Лоран?
Комендант береговой охраны адмирал Тэд Аллен, Джордж Гамильтон и Джек Анастасия (слева направо) выключают переключатели на коробках аттенюаторов, чтобы уменьшить сигнал дальней навигации (LORAN-C) в подразделении поддержки LORAN в Вайлдвуде, 8 февраля. Береговая охрана блокировала сигнал LORAN-C на 19 из 24 своих станций. (Фото береговой охраны США/старший уорент-офицер Вероника Бандровски) В связи с тем, что такие искушенные в космосе противники, как Россия и Китай, становятся все более агрессивными, Министерство обороны начало реинвестировать средства в системы высокочастотной связи. В то время как ВМС США и Береговая охрана США по-прежнему проявляют ограниченный интерес к наземной радиосвязи, ВВС США вкладывают значительные средства в «старые» радиосистемы. Буквально в прошлом году ВВС США в партнерстве с BAE Systems заключили контракт на 176 миллионов долларов с производителем радиолюбителей FlexRadio на возвращение КВ-радиостанций в кабины своих самолетов, а Украина использует радиолюбители для связи в тылу врага.
Старое снова становится новым, но для восстановления всей системы Loran потребуется покупка земли, прокладка миллионов миль кабеля, установка новой радиоинфраструктуры и обучение персонала эксплуатации и обслуживанию системы. Эта стоимость намного превышает несколько сотен миллионов, которые ВВС США инвестируют в HF.
Систему Лоран можно перестроить в густонаселенных районах с существующей инфраструктурой за меньшие деньги, но охват будет ограничен. Так есть ли лучший способ?
Радиолюбитель FT8
FT8 — это цифровой способ связи, используемый радиолюбителями для установления радиосвязи на большие расстояния. Он был разработан лауреатом Нобелевской премии физиком Джо Тейлором (K1JT) и радиолюбителем Стивом Франке (K9AN) как часть программного пакета WSJT-X для любительской радиосвязи.
FT8 предназначен для связи со слабым сигналом и особенно удобен для установления контактов в условиях плохого распространения, например, в периоды низкой солнечной активности или при высоком атмосферном шуме.
В этом режиме используются синхронизированные с Интернетом часы для передачи фиксированной длины в 15 секунд, в течение которых передача распределяется по нескольким поднесущим, обеспечивая высокую степень исправления ошибок.
FT8 характеризуется высокоавтоматизированной операцией, когда оператор просто выбирает частоту, устанавливает мощность передачи, а все остальное делает программное обеспечение. Программное обеспечение осуществляет обмен информацией между двумя станциями, и оператор получает подтверждение об успешном контакте.
FT8 завоевал популярность среди радиолюбителей благодаря простоте использования, высокой степени исправления ошибок и способности устанавливать связь на большие расстояния в плохих условиях распространения. Он обычно используется для цифровых режимов со слабым сигналом в диапазонах HF, таких как 6 метров, 2 метра и 70 сантиметров. Сегодня тысячи станций передают синхронизированные по времени сигналы FT8 со стационарных станций по всему миру, что обеспечивает доступ в любой уголок планеты.
Не строить, источник толпы
Создание новой системы E-Loran, вероятно, было бы слишком дорого даже для самых хорошо финансируемых оборонных организаций, таких как Министерство обороны или НАТО, но поскольку радиолюбители уже излучают точные синхронизированные по времени ВЧ-сигналы из фиксированных передающих точек, можно триангулировать положение уже. Проблема шумная. Все ли часы этих радиолюбителей идеально синхронизированы? Все ли они передают из своих заявленных местоположений? Что, если оператор радиолюбительской связи перемещается и не обновляет свое местоположение с помощью FCC или управляет FT8 с мобильного RV или лодки?
Здесь может помочь ИИ. ИИ может следить за неточностями в системе. Он может отслеживать станции в течение длительного периода времени и оценивать их по точности и мощности сигнала. Он может помечать и удалять ошибочные сигналы. Все это, конечно, требует большой вычислительной мощности, но каждый iPhone мощнее любого суперкомпьютера, когда был изобретен GPS.
Программирование тоже было бы проблемой, но с Нобелевским лауреатом, таким как доктор Джо Тейлор, умными радиолюбителями, производителями оборудования, такими как FlexRadio и Elecraft, с помощью Apple и Google Oceans и финансированием Министерства обороны, должно быть возможно использовать систему для навигационных целей. и обеспечить избыточную резервную копию для GPS, обеспечивая при этом лучшее определение местоположения для наших телефонов.
Заключение
В заключение отметим, что восстановление системы Loran-C вполне осуществимо, хотя и потребует значительных инвестиций, времени и опыта. Однако это не является непреодолимой задачей, учитывая, что самая популярная и революционная на сегодняшний день технология отслеживания местоположения судов – веб-системы АИС, такие как Marine Traffic – уже используют радиолюбительские приемные станции по всему миру и зарекомендовали себя как надежный и бесценный актив. в судоходную отрасль. Радионавигационная система, такая как E-Loran, потребовала бы лицензированных и регулируемых радиопередатчиков, но, к счастью, тысячи таких станций уже используют FT8 на каждом континенте, что позволяет найти навигационную ВЧ-альтернативу GPS, устраняя необходимость для USCG для приобретения земли и обслуживания станций.
