— Гм... 250 рублей всё-таки немало, особенно для пеших туристов, — заметил Первый секретарь. — Среди них много студентов, а для студента 250 рублей — очень большая сумма.
— Для пеших туристов надо организовать прокат навигаторов и карт, — подсказал Берг. — Пусть им на время похода прямо на турбазе выдают навигатор и необходимые карты.
— Хорошая идея... Тут, скорее, надо беспокоиться о доступности этих карт для населения, — Хрущёв по привычке уже начал продумывать проблему на несколько шагов вперёд. — А то купят люди навигатор, а карты нужной не найдут. У нас, к сожалению, такие ситуации бывают.
— А сетевые сообщества на что? — тут же предложил Старос. (АИ, см. гл. 07-12). — У них есть аппаратура для фотокопирования картотек и каталогов промышленных товаров, и цветная проявка, и монохромная. Для них распространение карт будет мощным источником дополнительного финансирования. При этом центры фотокопирования у нас остаются подконтрольными государству структурами, подчинёнными местным Советам и местной исполнительной власти. Достаточно разослать им плёнки с комплектами карт для их местности, а дальше они сами будут их печатать.
— И то дело, — одобрил Первый секретарь. — Так расскажите чуть подробнее, как эта штуковина работает и какие данные со спутника принимает? Вот я его включил, он немножко задумался, а потом начал спутники отсчитывать, сначала жёлтым цветом, потом зелёным. Это что?
— Когда пользователь включает навигатор, он принимает сигнал со спутника. Каждый спутник постоянно передаёт информацию об орбитах всех спутников — это называется 'альманах', и текущие координаты спутников на орбитах — эфемериды, — объяснил Пётр Фёдорович Брацлавец. — Полученную информацию навигатор сохраняет в памяти. Потом он получает сигнал ещё от трёх спутников и сохраняет полученные от них эфемериды.
Спутник постоянно передаёт две несущие волны, они находятся в L-полосе, используемой для радиопередач, и перемещаются к земле со скоростью света. Эти несущие образуются из основной частоты 10.23 МГц, генерируемой очень точными атомными часами: несущая L1 передаётся в диапазоне 1575.42 МГц (10.23 X 154), несущая L2 передаётся в диапазоне 1227.60 МГц (10.23 X 120).
Затем несущая L1 модулируется двумя кодами. C/A кодом или кодом грубого захвата с частотой 1.023 MГц (10.23/10) и Р-кодом или точным кодом с частотой в 10.23 Mгц.
Несущая L2 модулируется только одним кодом — Р-кодом с частотой 10.23 МГц. Каждый спутник имеет свой индивидуальный код, по которому его идентифицирует приёмник. Коды могут быть также использованы как основа для измерения псевдодальностей, а по ним и вычисляются координаты.
Основная идея — решение обратной засечки, которую множество геодезистов используют в своей ежедневной работе. Если Вам известно расстояние до трёх точек относительно собственного положения, то Вы можете определить координаты точки стояния относительно этих трёх точек. По расстоянию до одного спутника, мы знаем, что положение приёмника должно быть некоторой точкой на поверхности воображаемой сферы, центром которой является спутник. Определив точку пересечения трёх воображаемых сфер, мы получим положение приёмника.
Таким образом, для решения имеются четыре неизвестных величины: координаты (X, Y, Z) и время прохождения сигнала. Выполнив измерения сигналов от четырёх спутников, мы получим четыре уравнения, которые могут быть решены, что позволит определить эти неизвестные величины. (честно позаимствовано из http://gbucitrb.ru/referens/help.pdf 'Введение в GPS')
— Эту теорию я более-менее помню, — нетерпеливо кивнул Никита Сергеевич. — Не специалист, конечно, но читал кое-что по теме. Мне как раз интересно было, какую информацию навигатор со спутников принимает. Выходит, у него собственная память есть?
— Не очень большая, но есть, — подтвердил Старос. — Навигатор хранит в памяти получаемый со спутников набор чисел — параметры орбит и текущие координаты.
— Так они же меняются постоянно? — тут же уточнил Хрущёв.
— Верно, поэтому принято, что эфемериды спутников обновляются раз в 30 минут, а альманах с данными орбит — раз в месяц, — пояснил Брацлавец. — Зная время обновления эфемерид и параметры орбиты, навигатор вычисляет, где находился спутник на момент передачи принятого сообщения, а по задержке между приёмом и передачей уже можно вычислить расстояние до спутника.
— А кто вычисляет параметры орбит? Сами спутники?
— Нет, наземные станции слежения. Там и ЭВМ мощные, и нужно их не так много. Параметры орбит для альманаха передаются на спутники, а уже оттуда ретранслируются пользователю.
— А однако привирает ваш приборчик, — заметил Никита Сергеевич. — Мы вот, от перекрёстка дорожек уже метров на 20 отошли, а он всё ещё нас на перекрёстке показывает.
— Для туристов такая ошибка определения положения на местности несущественна, — заверил Росселевич. — Важно, чтобы он местоположение пользователя показывал на той улице, где стоит пользователь, а не на соседней.
— Ну, оно так, конечно. Включается ваш приборчик немного тормознуто, — посетовал Хрущёв.
— А вы его выключите сейчас и включите снова минут через пять, — с хитрой улыбкой посоветовал Брацлавец.
Первый секретарь выключил навигатор и пошёл по дорожке дальше, продолжая расспросы:
— Ну, а геодезистам как быть? Им же намного большая точность нужна?
— О геодезистах мы тоже подумали, — заверил Брацлавец. — У них прибор немного более сложный, с дифференциальной коррекцией при помощи ЭВМ. Во-он, видите, ГАЗ-63 стоит? — он указал на неприметный серый фургон, припаркованный у края сада на Манежной улице. — Это геодезисты, они с нами приехали. Можно будет к ним подойти, они свою аппаратуру покажут. А сейчас, Никита Сергеич, включите навигатор снова.
— Ну-ка, ну-ка, — Хрущёв опять включил навигатор.
На этот раз спутники нашлись и местоположение определилось почти сразу.
— Это называется 'горячий старт', — пояснил Брацлавец. — В памяти навигатора с предыдущего включения был сохранён и альманах с параметрами орбит, и эфемериды спутников. По отметкам даты-времени навигатор определил, что эта информация ещё не устарела, и сразу вычислил местоположение, не тратя времени на обновление данных.
— Вот это хорошо, — одобрил Первый секретарь.
— Да, можно включить навигатор, например, пока прогревается двигатель автомобиля, он загрузит альманах, а потом будет только периодически обновлять эфемериды. Есть ещё 'тёплый старт', при котором альманах ещё не устарел, и навигатор обновляет только эфемериды, — рассказал Пётр Фёдорович, как любой разработчик, очень довольный тем интересом к прибору, который проявило высокое начальство. — Если пользователь использует навигатор хотя бы раз в месяц, то повторное включение в течение месяца будет произведено в режиме 'тёплого старта'.
Они подошли к припаркованному фургону. Двое молодых парней-геодезистов по просьбе Брацлавца с удовольствием показали Никите Сергеевичу, как работает дифференциальное определение координат.
— Наземная станция установлена возле аэропорта Внуково. Её координаты мы знаем, и по разнице сигналов можем вычислить поправки. Вычисляем не вручную, конечно. В фургоне смонтирована общепромышленная ЭВМ УМ-1НХ, разработки НПО 'Научный центр', вот она всё и считает.
— Отличная работа! — Первый секретарь повернулся к разработчикам. — Вы товарищу Косыгину свой навигатор показывали?
— Да, конечно, — ответил Росселевич. — Когда согласовывали план серийного производства. Он нам и помог организовать встречу с вами.
— Так эта машинка, выходит, уже готовится к производству? — тут же спросил Хрущёв.
— Уже в производстве и в продаже с конца июля, к открытию охотничьего сезона подгадали, — ответил Берг.
— Замечательная разработка! — Никита Сергеевич был очень рад новому успеху советской науки. — Военные что сказали?
— Они очень довольны. Подробности они вам сами расскажут, дело, как обычно у них, секретное, — усмехнулся Старос.
— Ну, с ними-то я поговорю, — кивнул Хрущёв. — Но и в мирной жизни ваша разработка, товарищи, очень нужна получается, и не только для туристов, моряков и лётчиков. Вот представьте, поставим такой навигатор на погрузчик в порту. И будем знать точные координаты каждого контейнера на площадке хранения. А контейнеров в порту тысячи, а то и десятки тысяч. Возможности для дальнейшей автоматизации логистики открываются широчайшие.
Или, например, поставим навигатор на трактор. Пусть ещё пока мы управлять трактором автоматически не умеем, но мы можем заснять поле с аэростата в разных инфракрасных и ультрафиолетовых лучах, мы такие эксперименты уже проводили. По этим снимкам можно определить, каких удобрений на каком участке поля не хватает. Сейчас для подобного точного земледелия нам приходится по краям полей отметки ставить, соответственно, заморачиваются этим точным земледелием только самые передовые хозяйства. Они и результаты по урожайности получают соответствующие, только мало пока таких совхозов и колхозов. А с навигатором на тракторе всё намного упрощается, агроном трактористу даст координаты углов участка, который надо дополнительно подкормить, и состав смеси, которую надо внести, вот вам и полноценное точное земледелие. Вот над такими прикладными задачами я и хочу поручить вам поработать.
— С Академией сельского хозяйства мы уже по вопросам точного земледелия сотрудничаем, — ответил Росселевич. — Они удобства навигатора оценили, в следующем году весной уже будем проводить работы на опытных участках.
По контейнерам и логистике в целом у нас идёт работа с торговым флотом, на уровне каждого пароходства и с министерствами. Это направление мы ведём постоянно. С железными дорогами тоже уже работаем.
— Я, товарищи, такую навигационную систему наших разработчиков космической техники просил сделать ещё в 1953 году, — рассказал Хрущёв. — Задачка непростая оказалась, но они всё-таки справились.
С военными и с разработчиками космической составляющей системы Первый секретарь побеседовал через пару дней. И министр обороны Гречко, и военно-морской министр адмирал Кузнецов, и главком ВВС Константин Андреевич Вершинин высоко оценили новые возможности, открывшиеся для Вооружённых сил с появлением спутниковой навигации:
— Конечно, система ещё не полностью развёрнута, — подчеркнул адмирал Кузнецов. — Но уже сейчас можно после некоторых расчётов выбрать время, когда из заданного района видны не менее 4-5 спутников. Космические войска ударно поработали и завершили вывод первых 12 спутников к середине октября вместо декабря по плану Главкосмоса, с учётом возможных осложнений вокруг Конго. При необходимости мы были готовы вмешаться, но, к счастью, не понадобилось. В конце сентября на орбите уже работали 11 спутников, и мы сумели провести пробные стрельбы баллистическими ракетами морского базирования из акватории Белого моря по полигону Кура на Камчатке.
— И какие результаты? — тут же поинтересовался Хрущёв.
— Точность попадания очень высокая. Практическая боевая часть упала в 12 метрах от расчётной точки прицеливания, — с видимым удовольствием доложил адмирал. — Для стрельбы с подводной лодки это очень хорошо. Но, экипаж использовал дифференциальный метод определения координат точки пуска, с использованием наземной станции на побережье Белого моря. При стрельбе из другого района, где этот корректирующий сигнал не принимается, точность, конечно, упадёт, вероятно, до 100-120 метров, возможно, до 80 метров. Для ядерного боеприпаса это всё равно практически 'в яблочко'.
— А авиация что скажет? — Хрущёв с интересом повернулся к Вершинину.
— Очень полезная система, — подтвердил Главком. — Теперь, зная точные координаты самолёта в момент сброса боеприпасов, состояние атмосферы и направление ветра, мы с использованием спутниковой навигации добились кругового вероятного отклонения обычных бомб от 8 до 10 метров, и это без какой-либо системы наведения на бомбе! Обычными 'железками', для которых норматив для истребительной авиации — 120 метров с горизонтального полёта и 90 метров с пикирования! Если же оснастить приёмником спутникового сигнала управляемую бомбу, даже для старых крупногабаритных бомб 'Чайка' точность составляет 6-8 метров. При их мощности это всё равно что в форточку попасть.
— Для артиллерии точное определение местоположения не менее важно, — добавил Гречко. — Возможность определить местоположение своей позиции и цели с точностью хотя бы до десятка метров для артиллеристов во многом меняет используемую тактику. В случае стрельбы тактическими и оперативно-тактическими ракетами это ещё более важно, так как стоимость боеприпаса много выше. Оснащение тактических ракет маневрирующими боевыми частями со спутниковым наведением позволит многократно увеличить вероятность поражения особо важных защищённых малоразмерных целей, вроде бункеров управления, радаров и средств связи. Я уже не говорю о таких важных объектах, как мосты, железнодорожные виадуки, склады ГСМ и боеприпасов. Если раньше нам приходилось во многих случаях бить по площадям, то теперь мы можем работать по этим целям точечно, и с больших расстояний.
Даже по коротким докладам военных было видно, насколько появление спутниковой навигации способно перевернуть всю тактику ведения боевых действий.
Никита Сергеевич повернулся к руководителям Главкосмоса академикам Келдышу и Королёву, и к главному конструктору ОКБ-10 Михаилу Фёдоровичу Решетнёву, чья организация непосредственно занималась разработкой и сборкой спутников.
— Спасибо вам, товарищи, за новую победу отечественной науки! Дело вы сделали очень важное. Михаил Фёдорович, какие планы на дальнейшее развитие системы?
— Прежде всего, в течение следующего года надо завершить формирование орбитальной спутниковой группировки и вывести ещё хотя бы два запасных спутника. Далее будем работать над увеличением срока службы аппаратов с трёх до пяти лет, с расчётом далее продлить его до 7 лет и более.
По модернизации: после завершения эксплуатации навигационной системы первого поколения 'Циклон' на спутниках освободится место, занятое её передатчиками, и тогда будет возможно установить третий комплект для ведения передачи на частоте L5 — 1176,45 МГц. Этот сигнал можно будет использовать в критических ситуациях, связанных с угрозой для жизни людей. Его мощность сделаем на 3 децибела больше, и полосу пропускания в 10 раз шире. (В реальной истории сигнал L5 начали передавать спутники GPS начиная с Block IIF, сигнал доступен для использования с 2014 г)
— То есть, работа у вас по всем направлениям движется. Хорошо, Михаил Фёдорович. Составьте список основных разработчиков, будем выдвигать вас и ваших инженеров на Государственную премию СССР, — распорядился Первый секретарь.
Проводив Решетнёва и военных, Хрущёв попросил Королёва и Келдыша задержаться.
— Ну вот, товарищи, мы и реализовали ту идею, что обсуждали ещё в 1953-м. (АИ, см. гл. 01-10). И пусть на её реализацию ушло 10 лет, но это — несомненный успех. Мне сейчас даже сложно представить, какие возможности и перспективы открываются в народном хозяйстве с появлением спутниковой навигации.
