Tehno
StoryEditor

Ranjivi GPS odlazi u povijest: Ulogu preuzima satelit iz budućnosti

07. Siječanj 2023.

Vojnu tehnologiju kojom se svi redovito, a neki već 27 godina, koriste u svakodnevnom životu i radu dok s pomoću GPS-a (Global Positioning System) traže pravi put i nalaze odredište, korisnike i potrošače, trebao bi zasjeniti ili ojačati satelit NTS-3. Vojska SAD-a, ista ona koja je razvila i GPS, lansirat će ga ove godine i upotrebljavati za pozicioniranje, navigaciju te mjerenje vremena (tzv. PNT)

Nakon dvadeset sedam godina posvudašnje uporabe izgledno je da u povijest odlazi GPS (Global Positioning System, odnosno globalni sustav za pozicioniranje) jer će njegovu ulogu preuzeti namjenski satelit NTS-3 (Navigation Technology Satellite-3) čije je pokusno korištenje počelo s prvim danima 2023. godine. Izum američke vojske GPS, koji očitava točnost položaja, vjerojatno je najkorištenija vojna tehnologija u civilnoj svakodnevici, a postao je globalni alat s komercijalnom uporabom mnogo većom od vojne.

Primjerice, kontrola zračnog prometa, bankarstvo, poljoprivreda i mobilne mreže ovise o neprekinutoj GPS pokrivenosti. Posvuda je, ali lansiranjem NTS-3 najavljuje se kraj današnjeg GPS-a, koji radi od 1995. i sastoji se od 32 satelita koja kruže oko Zemlje dvaput na dan u šest razina orbite na visini od 20.200 kilometara. Njime upravlja Ministarstvo obrane SAD-a, a od 2019. novoosnovane Svemirske snage SAD-a (Space Force), jedan od šest rodova oružanih snaga te države. Najstariji satelit u konstelaciji GPS-a je NAVSTAR 43 i još je uvijek aktivan. Njegov je razvoj počeo 1973., lansiran je u srpnju 1997., ali nije prvi navigacijski sustav jer je 60-ih godina 20. stoljeća za američku mornaricu razvijen satelitski navigacijski sustav Transit.

image

Razvoj najstarijeg aktivnog satelita u konstelaciji GPS-a – NAVSTAR-a 43 – počeo je još prije pola stoljeća. U orbiti je još od 1997.

foto

Rješenja za sukobljena okružja

Satelit NTS-3 izum je koji bi trebao zamijeniti oslanjanje na GPS, koji se pokazao ranjivim na najmodernije ruske i kineske protusatelitske lasere koji ometaju elektroničko ratovanje. Zamjenik načelnika Svemirskih snaga SAD-a general David D. Thompson izjavio je kako nije dobro da se SAD oslanja isključivo na GPS jer je 2014. i 2018. godine uočeno ometanje američkih bespilotnih letjelica i GPS signala iznad Krima i Sirije.

Primjerice, Rusija ima nekoliko vrsta protusatelitskog i protudronskog laserskog oružja, a najopasnije od njih je Kalina – oružje za elektrooptičko ratovanje koje može trajno zaslijepiti satelite emitiranjem laserskih impulsa koji oštećuju ili ‘zasljepljuju‘ optičke senzore satelita. Projekt NTS-3 je u veljači 2020. prošao preliminarni test, njegov je glavni izvođač L3Harris Technologies, a njime će tijekom ove godine biti provedeno više od stotinu pokusa.

– Uzbuđeni smo što možemo promicati najnovije dostignuće s više od stotinu pokusa na ovoj maloj NTS-3 svemirskoj letjelici i tražimo načine na koje možemo riješiti probleme u sukobljenom okružju – izjavila je general-bojnica Heather Pringle, zapovjednica Laboratorija za istraživanje ratnog zrakoplovstva (AFRL).

Taj laboratorij razvija napredne tehnike i tehnologije za otkrivanje i ublažavanje smetnji PNT (Position Navigation Timing) sposobnosti i povećanja otpornosti sustava za vojne, civilne i komercijalne korisnike. Iako je NTS-3 trebao biti pušten u orbitu 2022., Pringle je izjavila da kašnjenje nema veze s AFRL-om.

Pomicanje granica

Vojska SAD-a, odnosno Američko ratno zrakoplovstvo, Svemirske snage i Istraživački laboratorij Ratnoga zrakoplovstva, lansiranjem NTS-3 poboljšat će svoje temeljne PNT usluge upotrebljavajući satelit za pozicioniranje, navigaciju i mjerenje vremena PNT kao dodatak GPS-u. Pokusni navigacijski satelit NTS-3 pomaknut će granice današnje tehnologije položaja, navigacije i mjerenja vremena PNT kako bi otvorio put fleksibilnijoj, robusnijoj i otpornijoj arhitekturi za tehnologiju satelitske navigacije. Za razliku od GPS satelita koji se nalazi na srednjoj orbiti oko Zemlje, NTS-3 godinu će dana boraviti u geosinkronoj Zemljinoj orbiti.

Američke zračne snage označile su NTS-3 jednim od tri Vanguard prioritetna programa koja integriraju nekoliko tehnoloških komponenti za pružanje novih mogućnosti pokrivajući više domena i obuhvaćajući multidisciplinarna rješenja. Cilj je tih programa isporučiti suvremenu tehnologiju koja brzo transformira buduće vojne operacije. Demonstracija NTS-3 uključivat će svemirsko testno vozilo, zemaljsko zapovijedanje i kontrolu te agilne softverski definirane radijske uređaje za korisnika. NTS-3 će eksperimentirati s višestrukim integriranim naprednim tehnologijama, uključujući elektronički upravljane fazne antene, fleksibilne i sigurne signale, softverski definirane GPS prijamnike, povećanu automatizaciju zemaljskoga kontrolnog segmenta GCS (Ground Control Segment) i korištenje komercijalnih zemaljskih antena.

Generator signala na testu

Davanjem PNT signala NTS-3 će testirati novi digitalni generator signala koji se može reprogramirati u orbiti, omogućujući mu emitiranje novih signala, poboljšanje performansi izbjegavanjem i otklanjanjem smetnji i dodavanjem potpisa za sprječavanje lažiranja. Laboratorij za istraživanje ratnog zrakoplovstva istražit će konfiguracije antena kako bi osigurao pokrivenost Zemlje i upravljive regionalne zrake u više frekvencija i signalnih kodova.

‘NTS-3 će raditi prema različitim scenarijima i testirati nove sustave. To uključuje novi digitalni generator signala koji se može reprogramirati u orbiti, omogućujući mu emitiranje novih signala, poboljšani prijenos protiv smetnji i ometanja, dodavanje potpisa za prikrivanje izvornog signala i suzbijanje spoofinga, napadačkih programa, razne konfiguracije antena s upravljivim regionalnim snopovima u više frekvencija i signalnih kodova te ‘gašenje svjetla‘ u slučaju kad naoružani zrakoplovi i platforme isključuju svoje radare, komunikacije i satelitske veze kako ne bi bili otkriveni‘, poručili su iz AFRL-a.

Osiguranje održivosti

Korisnicima će NTS-3 pružiti poboljšanu stabilnost signala, dostupnost, integritet i točnost. Unaprjeđenje svemirske tehnologije nužno je jer je svemirsko okružje stalan izazov. Orbite degradiraju, Van Allenovi pojasi zračenjem utječu na svemirske letjelice, a solarne baklje utječu na ionosferu. Prostorna i frekvencijska područja sve više su zagušena i konkurentna te puna stranih navigacijskih satelita i komercijalnih širokopojasnih megakonstelacija (skupina umjetnih satelita). Zbog toga je osiguranje održivosti PNT signala, čak i uz prekide ili smetnje, ključno za operativnost i dostupnost sustava.

Specifična poboljšanja zemaljskog segmenta omogućit će pokuse s automatiziranim operacijama ‘gašenja svjetla‘, prelaskom kontrolne stanice u slučaju kvara i detekcijom okoline u gotovo stvarnom vremenu i ispravljanje pogrešaka i prilagođenih valnih oblika. Ugrađeni sustavi nadzirat će točnost sata i parametre orbite kako bi ublažili pogreške i obavijestili korisnika. Planirani pokusi otpornosti naglašavaju održavanje točnog vremena i znanja o položaju nakon gubitka kontakta sa zemaljskom kontrolom, održavanje točnosti položaja korisnika nakon satelitskih manevara te otkrivanje i ispravljanje anomalije vremena ili signala. Otpornost će biti djelomično omogućena poboljšanjem detekcije integriteta signala na vozilu i obavijesti korisnika.

image

Za razliku od GPS satelita koji se nalazi na srednjoj orbiti oko Zemlje, NTS-3 godinu će dana boraviti u geosinkronoj Zemljanoj orbiti. Definiraju je kao direktnu, kružnu orbita umjetnog satelita oko Zemlje pri čemu je period ophoda satelita jednak periodu rotacije Zemlje. Gledajući sa Zemlje, satelit izgleda kao da lebdi iznad jedne točke na Zemlji

foto

Sljedeća generacija

Podaci prikupljeni tijekom operacija u orbiti poslužit će za oblikovanje PNT satelita sljedeće generacije. Osim toga, NTS-3 kompatibilan je s EGS-om (Enterprise Ground Services), arhitekturom koju zapovjedništvo Svemirskih sustava (SSC) razvija kako bi osiguralo zajednički sustav za satelitsko zapovijedanje i kontrolu. Cilj je prijeći s portfelja zemaljskih sustava na jedinstveni sustav koji će se povezivati sa svim satelitima američkih zračnih i svemirskih snaga štedeći milijune dolara pojednostavnjivanjem obuke korisnika i operacija. EGS će iskoristiti velike podatke i olakšati lakše dijeljenje podataka, svijest o situaciji i suradnju, a NTS-3 bit će kompatibilan naslijeđenim zemaljskim sustavima, uključivat će podatke o praćenju signala iz različitih izvora i koristiti se komercijalnim antenskim mrežama za održavanje sposobnosti satelitske kontrole na zahtjev u kratkom roku.

Pritom se svaka oprema može lako integrirati jer programski tim razvija softverski definirane PNT prijamnike koji mogu brzo reagirati na promjenjive uvjete. Kao i generator signala u orbiti, prijamnici se mogu reprogramirati, čime se povećava sigurnost i fleksibilnost. Istraživački laboratorij zračnih snaga tijekom pokusa s NTS-3 planira iskoristiti dodatno vrijeme za smanjenje rizika i provođenje više ispitivanja na zemlji, a navigacijska tehnologija NTS-3 pomoći će u vođenju budućih GPS satelita, prioritetnog područja za vojsku, jer je tehnologiju postalo lako lažirati i ometati. 

26. travanj 2024 08:35