КосмонавтикаНовости

Starlink может быть использован в качестве GPS

В настоящее время SpaceX вывела на орбиту 1789 спутников группировки Starlink и уже может обеспечить первоначальное стабильное покрытие в более высоких широтах. Однако, согласно недавнему исследованию, Starlinks также можно использовать в качестве инструмента позиционирования, как это происходит со спутниками GPS. Это независимое исследование, проведенное без доступа к частным данным спутников, но оно уже открывает двери для новых применений Starlinks в будущем.

Предложение использовать Starlinks как спутники GPS исходит от Центра исследований автоматизированных транспортных средств с мультимодальной гарантированной навигацией (CARMEN). По словам Зака Кассаса, автора исследования, с помощью спутников SpaceX можно определить положение приемника сигнала с отклонением в 7,7 метра.

Чтобы прийти к такому результату, исследователи опирались исключительно на данные, которые можно получить в открытом доступе со спутников. SpaceX объявила, что Starlinks передает в диапазонах частот Ka и Ku, и это стало отправной точкой. Исследователи также использовали TLE (наборы двухлинейных элементов) - пару данных, позволяющих узнать точное положение спутников.

В основном благодаря этим открытым данным исследователи CARMEN разработали алгоритм, позволяющий определить положение с помощью шести различных Starlinks. После того как антенна была установлена на крыше Калифорнийского университета в Ирвайне, исследовательская группа определила ее положение. Было установлено, что точность составляет 7,7 м, если известна высота, на которой расположена антенна, и 33,5 м, если эта переменная неизвестна. Алгоритм был также протестирован с другими спутниковыми группировками, но самая низкая обнаруженная ошибка составила 23 метра.

Диаграмма траекторий движения спутников Starlink и расположения антенн, составленная исследователями Калифорнийского университета.

Современные группировки GPS позволяют отслеживать приемник с отклонением от 0,3 до 5 метров, в зависимости от устройства и того, кто использует спутники. Большая точность предназначена только для военного использования. Поэтому использование сети Starlink пока не может конкурировать с традиционной сетью позиционирования, но эти измерения являются лишь первыми, и их результаты будут улучшаться.

Отличия от традиционного GPS

Одной из основных проблем спутников GPS является слабость сигнала, достигающего Земли. Эти спутники располагаются на средней орбите на высоте около 20000 км. Поэтому сигналу приходится проделать большой путь, прежде чем он достигнет приемника, что приводит к потере мощности, которая может вызвать различные помехи. Спутники GPS подвергаются многочисленным атакам, в ходе которых предпринимаются попытки использовать эту уязвимость, чтобы заглушить сигнал и предотвратить его использование. Неблагоприятные погодные условия также могут негативно повлиять на точность обнаруженного положения. Новые спутники, выведенные на орбиту, такие как GPS третьего поколения Space Force, пытаются решить эти проблемы.

Starlinks, с другой стороны, находятся на высоте 550 км и с меньшей вероятностью подвержены деградации сигнала в пути. Исследование также проводилось без использования частных данных SpaceX и без возможности читать ее трафик. В будущем компания Маска могла бы сама внедрить такую систему и обеспечить более точные позиции, чем те, которые были обнаружены в исследовании.

Это стало бы возможным благодаря архитектуре всего созвездия. Фактически, срок эксплуатации каждого спутника Starlink составляет около пяти лет, как потому, что они находятся на низкой орбите и поэтому подвержены трению с верхними слоями атмосферы, так и потому, что на орбите постоянно появляются новые спутники. Следующей крупной модернизацией станет оснащение всех предстоящих Starlinks лазерной связью, которая позволит спутникам общаться друг с другом и обмениваться данными гораздо быстрее. Это значительно повысит производительность интернет-сервиса как в плане скорости загрузки, так и в плане задержки. Маск также сообщил, что Starlink, как ожидается, выйдет из бета-версии уже в октябре.

Полный текст исследования можно прочитать здесь: Exploiting Starlink Signals for Navigation: First Results.

Подписывайтесь на нас
Back to top button