ГЛОНАСС

Глоба́льная навигацио́нная спу́тниковая систе́ма (ГЛОНА́СС) — российская спутниковая система навигации. Система транслирует гражданские сигналы, доступные в любой точке Земли, предоставляет навигационные услуги на безвозмездной основе и без ограничений, а также зашифрованный сигнал повышенной точности для специального применения.

Система ГЛОНАСС, имевшая изначально военное назначение, была запущена одновременно с системой предупреждения о ракетном нападении (СПРН) в 1982 году для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования.

Основой системы являются 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой орбит 19 100 км. Основное отличие от системы GPS в том, что спутники ГЛОНАСС в своём орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли, что обеспечивает им бо́льшую стабильность. Таким образом, группировка космических аппаратов (КА) ГЛОНАСС не требует дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования.

Развитием ГЛОНАСС занимаются «Роскосмос», АО «Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнёва» и АО «Российские космические системы». Для обеспечения коммерциализации и массового внедрения технологий ГЛОНАСС в России и за рубежом постановлением Правительства РФ в 2009 году был создан «Федеральный сетевой оператор в сфере навигационной деятельности», функции которого были возложены на ПАО «Навигационно-информационные системы». С 2012 года эти функции были переданы некоммерческому партнёрству «Содействие развитию и использованию навигационных технологий».

История развития

Официально начало работ по созданию ГЛОНАСС было положено в декабре 1976 года специальным постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР. Этот проект был продолжением развития отечественной навигационной спутниковой системы, начатой программой «Циклон». Теоретическую проработку спутниковой навигационной системы 2-го поколения начали в 1967 году сотрудники НИИ-9 ВМФ под руководством Ю. И. Максюты.

Первые запуски спутников «Ураган»

Сроки работ по созданию системы неоднократно сдвигались, лётные испытания были начаты 12 октября 1982 года запуском на орбиту первого спутника «Ураган» 11Ф654 и 2 массо-габаритных макетов 11Ф654ГВМ. В последующих 6 запусках на орбиту выводились по 2 штатных аппарата и 1 макету, так как не удавалось вовремя собирать электронные части спутников. Только 16 сентября 1986 года с 8-го по счёту запуска были выведены сразу 3 штатных аппарата. 2 раза в 1989 году вместе с 2 спутниками «Ураган» на орбиту выводились пассивные геодезические аппараты «Эталон», которые использовались для уточнения параметров гравитационного поля и его влияния на орбиты «Урагана».

Работа полной системы, потеря части спутников

4 апреля 1991 года в составе ГЛОНАСС в 2 орбитальных плоскостях оказалось одновременно 12 работоспособных спутников системы и 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию (в том же году США вывели на орбиту последний из 24 спутников системы GPS), после чего стали проводиться запуски в третью орбитальную плоскость. 14 декабря 1995 года после 27-го запуска «Протона-К» с «Ураганами» спутниковая группировка была развёрнута до штатного состава — 24 спутника.

Всего с октября 1982 года по декабрь 1998 года на орбиту были выведены 74 «Урагана» и 8 массо-габаритных макетов. В период развёртывания системы 6 «Ураганов» были утеряны из-за отказов разгонного блока 11С861. По оценкам, проведённым в 1997 году, на развёртывание ГЛОНАСС было потрачено около 2,5 млрд долларов.

В дальнейшем из-за недостаточного финансирования, а также из-за малого срока службы число работающих спутников сократилось к 2001 году до 6.

Федеральная целевая программа

В августе 2001 года была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система», по которой полное покрытие территории России планировалось в начале 2008 года, а глобальных масштабов система должна была достичь к началу 2010 года. Для решения этой задачи планировалось в течение 2007, 2008 и 2009 годов произвести 6 запусков ракета-носителей и вывести на орбиту 18 спутников — таким образом, к концу 2009 года группировка вновь насчитывала бы 24 аппарата.

17 сентября 2002 году ГЛОНАСС перешла на обновлённую версию геоцентрической системы координат ПЗ-90 — ПЗ-90.02, а 31 декабря 2013 на ПЗ-90.11.

С 2003 года запускались новые аппараты «Глонасс-М», транслирующие 2 гражданских сигнала на частотах L1 и L2.

В 2007 году была проведена 1-я фаза модернизации наземного сегмента, вследствие чего увеличилась точность определения координат. Во 2-й фазе модернизации наземного сегмента на 7 пунктах наземного комплекса управления устанавливают новую измерительную систему высокой точности. В результате к концу 2010 года увеличится точность расчёта эфемерид и ухода бортовых часов, что приведёт к повышению точности навигационных определений.

В конце марта 2008 года совет главных конструкторов по российской глобальной навигационной спутниковой системе (ГЛОНАСС), заседавший в Российском научно-исследовательском институте космического приборостроения, скорректировал сроки развёртывания космического сегмента ГЛОНАСС. Прежние планы предполагали, что на территории России системой станет возможно пользоваться уже к 31 декабря 2007 года; однако для этого требовалось 18 работающих спутников, некоторые из которых успели выработать свой гарантийный ресурс и прекратили работать. Таким образом, хотя в 2007 году план по запускам спутников ГЛОНАСС был выполнен (на орбиту вышли шесть аппаратов), орбитальная группировка по состоянию на 27 марта 2008 года включала лишь шестнадцать работающих спутников. 25 декабря 2008 года количество было доведено до 18 спутников.

На совете главных конструкторов ГЛОНАСС план развёртывания системы был скорректирован с той целью, чтобы на территории России система ГЛОНАСС заработала хотя бы к 31 декабря 2008 года. Прежние планы предполагали запуск на орбиту двух троек новых спутников «Глонасс-М» в сентябре и в декабре 2008 года; однако в марте 2008 года сроки изготовления спутников и ракет были пересмотрены, чтобы ввести все спутники в эксплуатацию до конца года. Предполагалось, что запуски состоятся раньше на два месяца и система до конца года в России заработает. Планы были реализованы в срок.

Массовое наземное применение в Сочи

29 января 2009 года было объявлено, что первым городом страны, где общественный транспорт в массовом порядке будет оснащён системой спутникового мониторинга на базе ГЛОНАСС, станет Сочи. На тот момент ГЛОНАСС-оборудование производства компании «М2М телематика» было установлено на 250 сочинских автобусах.

В ноябре 2009 года было объявлено, что Украинский научно-исследовательский институт радиотехнических измерений (Харьков) и Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения (Москва) создадут совместное предприятие. Стороны создадут систему спутниковой навигации для обслуживания потребителей на территории двух стран. В проекте будут использованы украинские станции коррекции для уточнения координат систем ГЛОНАСС.

Восстановление полного покрытия планеты

2 сентября 2010 года общее количество спутников ГЛОНАСС было доведено до 26 — группировка была полностью развёрнута для полного покрытия Земли.

В 2011 году была модернизирована система наземного комплекса управления. Результатом программы модернизации стало увеличение точности навигационных определений системы ГЛОНАСС в 2-2,5 раза, что составляет порядка 2,8 м для гражданских потребителей.

Спутники нового формата «Глонасс-К»

26 февраля того же года был запущен первый КА «Глонасс-К», в котором реализованы дополнительные сигналы в формате CDMA и тестируется новый открытый сигнал в диапазоне L3.

С 2012 до 2020 года на развитие ГЛОНАСC из бюджета РФ было выделено 320 миллиардов рублей. В этот период планировалось изготовить 15 спутников «Глонасс-М» и 22 «Глонасс-К».

В 2014 году начались работы над обеспечением совместимости российской и китайской навигационных систем ГЛОНАСС и «Бэйдоу».

7 декабря 2015 года было объявлено о завершении создания системы ГЛОНАСС. Готовая система была направлена на заключительные испытания Минобороны РФ.

Совместное предприятие АО «ГЛОНАСС» и ГК «Ростех» — ООО «Глонасс-БДД» — в 2020 году проверило инфосистему анализа и предупреждения ДТП и опубликовало цифровой рейтинг безопасности 3000 км российских дорог.

Спутники ГЛОНАСС находятся на средневысотной круговой орбите на высоте 19 400 км с наклонением 64,8° и периодом 11 часов 15 минут. Такая орбита оптимальна для использования в высоких широтах (северных и южных полярных регионах), где сигнал американской GPS очень слаб. Спутниковая группировка развёрнута в трёх орбитальных плоскостях, с 8 равномерно распределёнными спутниками в каждой. Для обеспечения глобального покрытия необходимы 24 спутника, в то время как для покрытия территории России необходимы 18 спутников. Сигналы передаются с направленностью 38° с использованием правой круговой поляризации, эквивалентной мощностью 316—500 Вт (EIRP 25—27 dBW).

Для определения координат приёмник должен принимать сигнал как минимум четырёх спутников и вычислить расстояния до них.