В следующем году ставшая для всех привычной американская система спутниковой навигации GPS начнет процесс масштабной модернизации. Предполагается, что для гражданских пользователей она станет еще точнее и надежнее. Впрочем, правительство США тратит миллиарды долларов далеко не из-за них. GPS — это в первую очередь военная система, которую очень ждут американские генералы, и сам процесс ее создания доставляет им немало хлопот. Давайте разберемся, что же такое третье поколение GPS и почему, несмотря на выделение астрономических сумм, его развитие отстает уже на несколько лет.

Что такое GPS III?

Отличие новой системы от предыдущей заключается в том, что в нее будет добавлен дополнительный гражданский сигнал L2. Его могут транслировать спутники второго поколения, запущенные после 2005 года. Сейчас на орбите их 19, тогда как для полноценной работы системы их должно быть 24. Кроме того, для корректной работы потребуется новая наземная инфраструктура. Все это по текущим планам должно появиться не раньше 2022 года.

Второй сигнал повысит точность навигации и будет резервным на случай возникновения помех. Кроме того, два сигнала позволят постоянно измерять и фильтровать задержку сигнала при прохождении атмосферы.

Изменится и основной сигнал — L1 (L1C), он будет передаваться на той же частоте, но станет мощнее и с меньшим уровнем шума. Также он позволит гражданским приемникам работать одновременно со спутниками GPS и европейской системы навигации Galileo.

Но самой важной частью развития системы GPS станет военная составляющая. Американские конгрессмены и военные в связи с нарастанием напряженности в отношениях с Россией и Китаем озабочены риском заглушения сигналов GPS противником, что может существенно снизить возможности высокоточных вооружений.

Спутник GPS III© wikipedia.org

Чтобы избежать всего этого, спутники GPS III будут передавать защищенный сигнал под названием M-code (сейчас «военный» сигнал называется P(Y)-code). Он лучше противостоит помехам и передается уже модернизированными спутниками второго поколения Block IIR-M. С появлением новой наземной инфраструктуры, спутников третьего поколения и соответствующих приемников M-code станет еще надежнее.

Сигнал направленной антенны будет покрывать определенную область (несколько сотен километров в диаметре), что позволит существенно повысить его мощность, а также затруднить подавление системами радиоэлектронной борьбы противника.

По данным ВВС, GPS III будет иметь в три раза лучшую точность и до восьми раз улучшенную защиту от помех по сравнению с нынешними спутниками.

Миллиарды долларов для 4% вооружений

Несмотря на явные преимущества самой последней редакции GPS, что-то с этой системой пошло не так.

Любая спутниковая глобальная система навигации состоит из трех основных составляющих — собственно космических аппаратов, наземных станций коррекции и управления, а также пользовательских приемников. У США при модернизации GPS возникли проблемы не только с каждым из этих направлений в отдельности, но и с координацией работ по ним по всем. К такому выводу в начале декабря этого года пришли эксперты Счетной палаты США.

В докладе надзорного органа отмечается, что в системе управления работами по модернизации GPS есть существенные сложности. Произошла раскоординация работы подрядчиков, которые создают космические аппараты и наземную инфраструктуру, из-за постоянного отставания от графика возникли проблемы с синхронизацией программного обеспечения.

Самой большой проблемой может стать замена пользовательских приемников на системах вооружений. Даже если все аппараты GPS III будут запущены к 2022 году, их преимуществами попросту будет невозможно воспользоваться из-за отсутствия приемников, на замену и доводку которых «потребуется еще очень много лет».

«Для использования M-code более чем с 700 системами вооружений потребуется дополнительная исследовательская работа», — заявила аналитик Счетной палаты США Кристина Чаплайн. Минобороны начало эту работу по некоторым системам вооружения, «но еще многое предстоит сделать, чтобы понять стоимость и график перехода на приемники M-code».

По оценкам Счетной палаты, интеграция программного обеспечения и закупка приемников только для основных систем вооружений обойдется бюджету более чем в 2,5 миллиарда долларов — «полная стоимость будет намного больше — вероятно, много миллиардов долларов». Только ВМФ потребуется почти 25 000 приемных карт. При этом финансирование до 2021 года покрывает лишь 28 типов вооружений из 716. Таким образом, лишь 4% типов вооружений будут способны использовать преимущества GPS III к моменту начала ее работы.

Парашютист армии США определяет местоположение по GPS© defense. gov

«Земля» подкачала

Задержка с созданием наземного сегмента, которая во многом спровоцировала проблемы с интеграцией потребительских приемников, составляет уже пять лет. Систему, которая называется OCX (Operational Control Segment, она должна прийти на смену действующей сейчас OCS Operational Control System), делает компания Raytheon, получившая в 2012 году контракт на 3,5 миллиарда долларов. Она не только сорвала сроки, допустила превышение сметы, но и, похоже, до сих пор не завершила разработку программного обеспечения.

OCX планируется вводить в строй стадиями — BLock 0, 1 и 2. В июне 2016 года в ВВС США заявили, что стоимость OCX превысит запланированные 3,5 миллиарда долларов и составит 4,25 миллиарда долларов. Block 0 — позволит осуществлять запуск и управление спутниками GPS III, был протестирован в августе 2017-го и принят в ноябре того же года. Block 1 — позволит управлять космическими аппаратами GPS второго и третьего поколений и контролировать их, а также транслировать сигнал L1C. Он будет готов только к 2022 году. Block 2 обеспечит трансляцию сигнала M-code. В марте 2017 года ВВС пересмотрели планы и решили, что разработка Block 2 будет вестись одновременно с Block 1.

Счетная палата США оценила поставку первых двух элементов OCX к 2021 году как «находящуюся под угрозой» дополнительных задержек и трат. За время разработки часть программного обеспечения устарела, и Raytheon начала его обновлять, предложив новый график тестирования программного кода в июне 2017 года. При этом в Минобороны, которое контролирует ход работ, отметили, что по OCX BLock 1 готовность программного кода составляет лишь 60% от запланированной к концу 2017 года и в нем есть много недостатков. Кроме того, сами военные за длительное время работы над проектом пересмотрели свои же требования. В частности, из-за новых требований ВВС, возможно, придется полностью пересмотреть контракт с Raytheon. Новые условия в ВВС планируют согласовать только к концу 2018 года.

Командующий Центром ракетно-космических систем ВВС США генерал Джон Ф. Томпсон оценил OCX как «исторически неспокойную программу».

© defense. gov

«У нас уходит очень много времени на управление работой подрядчика OCX», — сказал он, отметив, что речь идет об участии очень высокопоставленного руководства, которое вынуждено по три раза в год проверять выполнение работ.

«Только в сентябре у нас в различных заседаниях по контролю работ подрядчика участвовали заместитель министра обороны Эллен Лорд, заместитель начальника ВВС Мэтт Донован и генерал ВВС Джон Раймонд, — заявил Томпсон. — Мы продолжим эту работу, в том числе по поиску альтернатив на случай, если программа потерпит неудачу или не оправдает ожиданий».

Спутники оказалось сделать проще всего

Со спутниками тоже не обошлось без проблем. Компания Lockheed Martin, получившая заказ на поставку десяти первых спутников GPS III, передала первые аппараты Минобороны. В результате первый спутник будет запущен в марте 2018-го, а должен был полететь еще в 2014 году.

Проблемы создал один из поставщиков Lockheed Martin — компания Harris Corp, которая задержала поставку приборов «блок данных миссии» (связывает атомные часы, бортовой компьютер и мощные передатчики) на сроки от 6 до 15 месяцев. На данный момент Harris Corp начала регулярные поставки приборов — четыре из десяти уже переданы Lockheed Martin.

Несмотря на это, военные демонстрируют свое недовольство текущим подрядчиком. Так, генерал Джон Ф. Томпсон отметил, что контракт на изготовление следующих 22 спутников GPS III стоимостью 10 миллиардов долларов может быть передан Boeing или Northrop Grumman.