Солнечная активность и Galileo

   Чем большее влияние спутниковая навигация оказывает на нашу жизнь, тем чаще встречаются в прессе рассуждения о воздействии солнечной активности на навигационные системы ГЛОНАСС, GPS, Galileo и устройства, их использующие. Действительно ли активность Солнца кроет в себе опасность, которая угрожает работе систем и в итоге человеку? На самом деле все не так плохо.

   Наукой доказано, что влияние такого неэкранированного ядерного реактора, как Солнце, распространяется за пределы Солнечной Системы. Также, в активности Солнца прослеживается 11-лтний цикл. Это означает, что следующий максимум солнечной активности, попадающий, согласно прогнозам, на 2013 год, должен наступить вскоре после запуска первых четырех спутников европейской навигационной системы Galileo.

    «Тестирование спутников Galileo на орбите действительно приходится на период пика солнечной активности», поясняет Бертрам Арбессер-Растбург (Bertram Arbesser-Rastburg), глава Комитета по электромагнетизму и космической среде Европейского космического агентства. «Но пик солнечной активности – достаточно заурядное событие. Астрономы ведут мониторинг солнечной активности на протяжении более чем 250 лет, и тот факт, что прошлый минимум был достаточно глубокий и длительный, указывает на высокую вероятность небольшой активности Солнца в этот максимум. Прогнозы обнадеживающие, и первые спутники Galileo не должны столкнуться с солнечными вспышками высокой мощности. Но даже в том случае, если активность Солнца, вопреки прогнозам, окажется чрезмерно высокой, на работоспособность спутников это не повлияет».





   Рис. 1. Эта иллюстрация показывает солнечную вспышку, сопровождающуюся выбросом в направлении Земли


   Спутники защищены от солнечных вспышек

    По своей природе Солнце может повредить оборудование спутников. Электромагнитная радиация и заряженные частицы от солнечных вспышек могут вывести из строя электронику, индуцировать потенциально опасный электростатический заряд и повредить материалы.

    Все спутники подвержены этому риску, но навигационные спутники более уязвимы к такого рода воздействиям. Дело в том, что они расположены на высоких орбитах – 22 тысячи километров в случае с Galileo – и проходят через пояса заряженных частиц, направляемых магнитным полем Земли.

   


   Поэтому спутники изготавливаются из радиационно-устойчивых компонентов, обладают защитным кожухом, и имеют большую избыточность в показателях надежности ключевых подсистем. Спутники Galileo изготавливались с учетом точных количественных показателей радиационной опасности: в 2005 и 2008 годах на орбиту созвездия были запущены два спутника GIOVE (Galileo In Orbit Validation Element – проверочный орбитальный элемент Galileo), с помощью которых были произведены замеры радиационной активности на орбите. К слову, мониторинг продолжается и сейчас.


   Влияние Солнца на ионосферу

   Солнце также оказывает влияние на внешние слои земной атмосферы, где солнечная радиация расщепляет разреженные молекулы воздуха до ионизированной формы. В радиосвязи ионосфера использовалась для отражения сигналов за горизонт Земли, что позволяло повысить дальность связи, но для навигации это скорее помеха, чем помощь.

   «Динамичная по своей природе, особенно там, где светит Солнце, ионосфера может создать много шумов, приводящих к потере наземными приемниками блокировок спутников. В зависимости от плотности ионосферы она может также вызвать задержку сигнала, что спровоцирует ошибку навигации порядка десятка метров», комментирует Арбессер-Растбург.

   Двухчастотные приемники принимают два сигнала на разных частотах, что позволяет избавиться от большинства таких ошибок, но такие приемники, как правило, слишком громоздкие для автомобильных или персональных навигаторов. Компактные GPS системы обычно для устранения таких ошибок опираются на обновляемые корректировочные коэффициенты, передаваемые со спутников.


    Повышение точности во время бурь

    Сегодня, спустя почти четыре десятилетия с момента запуска первого GPS спутника, каждый приемник Galileo, содержит плагин для точного ионосферного моделирования и определения ошибки, в то время как производители GPS используют упрощенную двухмерную модель оболочки ионосферы.

    Дополнительную точность дают региональные системы: WAAS охватывает территорию Северной Америки, EGNOS – территорию Европы. Кроме этих двух, разрабатываются еще несколько систем для нужд других стран.

   «Сервис EGNOS реализован как гарантия целостности сигналов GPS и Galileo для европейских пользователей», поясняет Арбессер-Растбург. «Совместно с проверкой корректности орбит спутников и часов, европейская наземная сеть станций определяет малейшие изменения в ионосфере и учитывает их при расчете локальных поправок. Это жизненно важно для таких сфер, как гражданская авиация».

    В худшем случае, во время сильной магнитной бури, вызвавшей сильные изменения плотности ионосферы, сервис оповестит пользователя, что на данные нельзя полагаться. Но это не будет общей остановкой сервиса, а будет касаться только тех регионов, которые были подвержены воздействию магнитной бури, а это, как правило, локальные участки до нескольких сотен километров в диаметре.

    Параллельно с запуском Galileo, Европейское космическое агентство планирует развитие программы изучения космоса (Space Situational Awareness), которая объединяет различные наземные и космические мероприятия, направленные на повышения уровня знаний о космосе. Обновления базы знаний о природе космоса позволит создать более устойчивую навигационную систему.

     По материалам http://spacefellowship.com/news/art22146/navigation-satellites-contend-with-stormy-sun.html

     Подготовили

     Права на перевод ©GPSClub.ru

     Публикация без согласия Авторов перевода запрещена.

     Читать по теме:

     Результаты вебинара 31 августа «Солнечная активность, SBAS и обновления GPS созвездия 24+3»