SpaceX Starlink satelīti varētu apgrūtināt ASV armijas navigācijas traucēšanu

Skats uz zemi no SpaceX Starlink SpaceX

SpaceX jau ir palaidis vairāk nekā 700 Starlink satelītus, un nākamajos gados tiešsaistē būs pieejami vēl tūkstošiem. Viņu galvenā misija ir nodrošināt ātrdarbīgu internetu praktiski visā pasaulē, paplašinot to uz daudzām attālām vietām, kurās līdz šim nav bijis uzticamu pakalpojumu.

Tagad ASV armijas finansētajos pētījumos secināts, ka pieaug mega zvaigznājs varētu būt sekundārs mērķis: dubultošana kā zemu izmaksu, ļoti precīza un gandrīz netraucēta alternatīva GPS. Jaunā metode izmantotu esošos Starlink satelītus zemā Zemes orbītā (LEO), lai nodrošinātu gandrīz globālus navigācijas pakalpojumus.

Nerecenzētā papīrs , Tods Hamfrijs un Pīters Iannuči no Radionavigācijas laboratorija Teksasas Universitātē Ostinā apgalvo, ka ir izstrādājusi sistēmu, kas izmanto tos pašus satelītus, izmantojot tradicionālos GPS signālus, lai nodrošinātu atrašanās vietas precizitāti līdz pat 10 reizēm labāku par GPS, sistēmā, kas ir daudz mazāk pakļauta traucējumiem.

Vāji signāli

Globālā pozicionēšanas sistēma sastāv no aptuveni 30 satelītu konstelācijas, kas riņķo 20 000 kilometrus virs Zemes. Katrs satelīts nepārtraukti raida radio signālu, kas satur tā atrašanās vietu un precīzu laiku no ļoti precīza atompulksteņa uz kuģa. Uztvērēji uz zemes pēc tam var salīdzināt, cik ilgs laiks nepieciešams, lai saņemtu signālus no vairākiem satelītiem, un aprēķināt to atrašanās vietu, parasti dažu metru robežās.

GPS problēma ir tā, ka šie signāli ir ārkārtīgi vāji, kad tie sasniedz Zemi, un tos viegli pārņem nejauši traucējumi vai elektroniskā karadarbība. Ķīnā, noslēpumaini GPS uzbrukumi ir veiksmīgi izkrāpuši kuģus viltotās vietās, savukārt GPS signāli regulāri tiek traucēti Vidusjūras austrumos.

ASV militārpersonas lielā mērā paļaujas uz GPS. Pagājušajā gadā ASV armija Nākotnes komanda , jauna vienība, kas veltīta savu spēku modernizēšanai, apmeklēja Hamfriisa laboratoriju, lai runātu par jaunuzņēmumu Coherent Navigation, kuru viņš bija līdzdibināts 2008. gadā. Coherent, kura mērķis bija izmantot signālus no Iridium satelītiem kā aptuvenu alternatīvu GPS, Apple iegādājās 2015. gadā. .

Viņi man teica, ka armijai ir attiecības ar SpaceX [tā maijā parakstīja līgumu par Starlink testēšanu, lai pārvietotu datus militārajos tīklos], un vai es būtu ieinteresēts runāt ar SpaceX par viņu Starlink satelītu izmantošanu tāpat kā es izmantoju šos vecos Iridium. satelīti? saka Hamfrijs. Tādējādi mēs ieguvām auditoriju ar SpaceX cilvēkiem, kuriem tas patika, un armija deva mums gadu, lai izpētītu šo problēmu. Futures komanda arī piešķīra vairākus miljonus dolāru finansējumu .

LEO satelītu izmantošanas koncepcija navigācijai nav jauna. Faktiski daži no pirmajiem ASV kosmosa kuģiem, kas tika palaisti 1960. gados, bija Transit satelīti, kas riņķoja 1100 kilometru attālumā un sniedza informāciju par jūras spēku kuģu un zemūdeņu atrašanās vietu. LEO konstelācijas priekšrocība ir tā, ka signāli var būt tūkstoš reižu spēcīgāki nekā GPS. Trūkums ir tāds, ka katrs satelīts var apkalpot tikai nelielu apgabalu zem tā, tāpēc uzticamam globālajam pārklājumam ir nepieciešami simtiem vai pat tūkstošiem satelītu.

Jauniniet un uzlabojiet

Pilnīgi jauna LEO satelītu tīkla izveide ar īpaši precīziem pulksteņiem būtu dārgs pasākums. Bay Area startēšana Telpu telpas sistēmas plāno to darīt, cenšoties nākamo sešu gadu laikā palaist vismaz 300 Pulsar satelītu zvaigznāju.

Humphreys un Iannucci ideja ir atšķirīga: viņi izmantos vienkāršu programmatūras jauninājumu, lai modificētu Starlink satelītus, lai viņu sakaru spējas un esošie GPS signāli varētu nodrošināt atrašanās vietas un navigācijas pakalpojumus.

Viņi apgalvo, ka viņu jaunā sistēma, gluži pretēji, var nodrošināt labāku precizitāti lielākajai daļai lietotāju nekā GPS tehnoloģija, uz kuru tā paļaujas. Tas ir tāpēc, ka katra Starlink satelīta GPS uztvērējs izmanto algoritmus, kas reti sastopami patēriņa produktos, lai noteiktu tā atrašanās vietu tikai dažu centimetru rādiusā. Šīs tehnoloģijas izmanto GPS radiosignāla un tā kodējuma fiziskās īpašības, lai uzlabotu atrašanās vietas aprēķinu precizitāti. Būtībā Starlink satelīti var veikt smagos skaitļošanas darbus saviem tālāk norādītajiem lietotājiem.

Starlink satelīti būtībā ir arī interneta maršrutētāji kosmosā, kas spēj sasniegt 100 megabitus sekundē. No otras puses, GPS satelīti sazinās ar mazāk nekā 100 bitiem sekundē

GPS pārraidēm ir pieejams tik maz bitu sekundē, ka viņi nevar atļauties iekļaut jaunus, ļoti precīzus datus par to, kur patiesībā atrodas satelīti, saka Iannucci. Ja jums ir miljons reižu vairāk iespēju nosūtīt informāciju no sava satelīta, dati var būt daudz tuvāk patiesībai.

Viņš lēš, ka jaunā sistēma, ko Hamfrijs dēvē par kausētu LEO navigāciju, izmantos tūlītējus orbītas un pulksteņa aprēķinus, lai noteiktu lietotāju atrašanās vietu 70 centimetru robežās. Salīdzinājumam, lielākā daļa GPS sistēmu viedtālruņos, pulksteņos un automašīnās ir precīzas tikai līdz dažiem metriem.

Taču Pentagona galvenā priekšrocība ir tā, ka kausētai LEO navigācijai ir jābūt ievērojami grūtāk iestrēgt vai viltot. Tās signāli ir ne tikai daudz spēcīgāki zemes līmenī, bet arī mikroviļņu frekvenču antenas ir aptuveni 10 reizes vairāk virzītas nekā GPS antenas. Tas nozīmē, ka vajadzētu būt vieglāk uztvert patiesos satelīta signālus, nevis signālus no traucētāja. Tā vismaz ir cerība, saka Hamfrijs.

Saskaņā ar Humphreys un Iannucci aprēķiniem viņu apvienotā LEO navigācijas sistēma varētu nodrošināt nepārtrauktas navigācijas pakalpojumus 99,8% pasaules iedzīvotāju, izmantojot mazāk nekā 1% Starlink lejupsaites jaudas un mazāk nekā 0,5% enerģijas jaudas.

Es domāju, ka tas varētu radīt stabilāku un precīzāku risinājumu nekā tikai GPS, saka Tods Valters no Stenfordas universitātes GPS laboratorijas, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Un, ja jums nav jāmaina Starlink satelīti, tas noteikti ir ātrs un vienkāršs veids.

Navigācijas tehnoloģija arī neaprobežojas tikai ar SpaceX satelītiem. Bankrotējušais OneWeb konstelācija, ko pērk Apvienotās Karalistes valdība, varētu kalpot arī kā a pašmāju navigācijas sistēma , saka Iannucci, lai gan Starlink šobrīd atrodas pole position.

Fused LEO navigācijai tomēr ir savi trūkumi. Paredzams, ka sākotnējā Starlink mega-zvaigznājs nedarbosies virs 60 platuma grādiem, kas nozīmē, ka Helsinku iedzīvotāji, tāpat kā karavīri visos turpmākajos strīdīgos Arktikas vai Antarktikas reģionos, varētu palaist garām tās priekšrocības.

Sistēmas izmantošana uz zemes nozīmētu arī paļauties uz pašas SpaceX Starlink antenu, ko izpilddirektors Īlons Masks raksturoja kā tādu. NLO uz kociņa , un, iespējams, ļoti dārgi, nevis lētas GPS mikroshēmas, kuras var ievietot viedtālruņos un pulksteņos. Jebkurš nākotnes apvienotais LEO navigācijas pakalpojums, atšķirībā no GPS, būtu arī ar ievērojamu cenu, jo īpaši tāpēc, ka SpaceX ir jāsāk gūt atdeve no milzīgajiem ieguldījumiem Starlink. . Šo iemeslu dēļ ne visi domā, ka tas ir ceļš uz priekšu.

Mēs izskatījām šo pieeju jau sen, un ne komerciālajām, ne tehniskajām iespējām nebija īsti jēgas, tāpēc mēs strādājam pie neatkarīgas konstelācijas, saka Xona izpilddirektors Braiens Menings.

Ne ASV armijas nākotnes pavēlniecība, ne SpaceX neatbildēja uz komentāru pieprasījumiem, taču UT pētnieki cer, ka Musks sapratīs jaunās tehnoloģijas vērtību. Šeit ir potenciāls patiešām mainīt navigāciju visā pasaulē, saka Iannucci.

Labojums: mēs mainījām virsrakstu .

paslēpties