В Университете Цинхуа разработана «Глобальная система оптической навигации и позиционирования», в основе которой не радиоволны, как в GPS, а свет. Она устойчивее своих радиоаналогов, но будет им не заменой, а дополнением.
Подробности раскрыл профессор факультета прецизионного приборостроения Цинхуа Син Фэй, возглавляющий в университете группу интеллектуальных микросистем и наноспутников.
«В древности моряки ориентировались по маякам. Мы же перенесли эту идею в космос: пусть светящийся спутник станет таким же надежным оптическим ориентиром, указывающим путь», — пояснил он.
Оптическая глобальная навигационная система использует световой луч и принцип угломерного позиционирования. На спутниках устанавливаются мощные широкозахватные оптические маяки, излучающие в космическое пространство сигналы, несущие навигационную информацию. Когда наземный приемник улавливает эти сигналы, он, сопоставляя их с высокоточными орбитальными данными спутников, определяет собственное местоположение с помощью полярных координат. Таким образом, принципиально новая архитектура оптической навигации построена на трех элементах: «источник опорного сигнала — канал передачи — измерительный прибор».
Длина световой волны чрезвычайно мала, и свет распространяется только прямолинейно, поэтому искажения из-за дифракции маловероятны. Это не только естественным образом защищает систему от помех, но и, благодаря управляемым космическим оптическим маякам, устраняет недостатки астрономической навигации в части источников сигнала. Иными словами, можно говорить о прорыве как в физических принципах новой навигации, так и в сферах ее применения.
Непростой путь к этим прорывам начался двадцать лет назад и прошел через три важнейших этапа: создание оптических датчиков, чья масса снизилась с десяти килограммов до ста граммов, что придало им реальное практическое значение; расширение применения технологии с единичных спутников на широкий круг носителей, включая космические аппараты, полезную нагрузку и авиацию; переход от измерения только координат к комплексному определению положения и ориентации, что сделало систему универсальной. Эта технология не только задала новый метод оптической навигации и позиционирования, но и, по словам ее создателей, стала суверенным и независимым решением КНР в сфере космической безопасности.
На сегодня день в рамках проекта развернута орбитальная группировка из 11 спутников, образующих оптическую навигационную систему.
Она служит важным дополнением к спутниковой навигационной системе «Бэйдоу», обеспечивая технологическую поддержку ключевым стратегическим направлениям, таким как глобальная навигация, дистанционное зондирование с привязкой к координатам и исследование дальнего космоса. Кроме того, налажен выпуск стандартизированной продукции — от бортовых терминалов до спутниковых маяков, — которая поставляется почти в 20 стран, включая США, Великобританию и Францию.
В дальнейшем авторы технологии намерены интегрировать ее с существующей телекоммуникационной инфраструктурой для создания оптической навигационной сети, которая решит проблему «слепых зон» для дронов и беспилотных автомобилей в туннелях и на сложных участках дорог; кроме того, наработки команды уже задействованы в ряде крупных государственных лунных научных проектов, а в перспективе найдут применение и в дальних космических миссиях.
Точность GPS повысили с помощью лазера
Разработана замена GPS, не поддающаяся глушению
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX