но и эффект Доплера. Это эффект изменения длины волны в зависимости от скорости передвижения. Когда источник сигнала и приемник движутся навстречу друг другу, то длина волны этого сигнала уменьшается, а частота увеличивается. Если волна распространяется между удаляющимися объектами, то она как бы растягивается, становится больше. Частота при этом уменьшается. Это легко наблюдать, вернее, слышать, когда гудит поезд. Если он едет на нас, то звук выше, а когда от нас, то ниже. Так как точки на Земле двигаются с разными скоростями, то, определив скорость по эффекту Доплера, можно уточнить координаты местоположения. Метод требовал сложных вычислений, так как надо было понимать, как относительно любой точки на Земле двигается спутник и какая у него должна быть относительная скорость. Тем не менее собранный для этой цели новый компьютер с задачей справлялся. Однако оставалась проблема: если приемник на Земле не стоит, а перемещается, то метод оказывался полностью бесполезен.
Современная российская система ГЛОНАСС точнее, но и она может сбоить. Как, например, в 2018 году из-за аварийного отключения электроэнергии на одном из наземных пунктов. На борт спутника не поступали его координаты, а без них информация о расстоянии бессмысленна.
Следующая после Transit американская навигационная спутниковая система, известная как GPS, эффект Доплера не использует. Изначально GPS использовалась только военными для наведения на цель или определения курса. Однако в 1983 году случилась трагедия, которая все изменила. Самолет Boing 747 летел из города Анкоридж на Аляске в Сеул в направлении, указанном радиомаяком. Экипаж включил автопилот, который стал следовать по магнитному курсу. Однако получившаяся прямая траектория проходила вглубь территории СССР, а у самолета не было разрешения входить в воздушное пространство другого государства помимо Южной Кореи, США и Японии. Система навигации самолета проблем не выдавала. Масла в огонь подлил разведывательный самолет США Boeing RC-135, который на радаре выглядит так же, как пассажирский самолет. Шпион курсировал вдоль границ СССР и пересекся с Boing 747. На радаре это выглядело как две сошедшиеся в одном месте точки, которые затем разошлись. Для перехвата самолета-разведчика, который начал пролетать над базой советских подводных лодок, в воздух был поднят истребитель Су-15. На запросы иностранный самолет не отвечал и с курса не сходил даже после предупредительных выстрелов. Тогда была отдана команда сбить противника. Но только этим противником оказался гражданский самолет. Разразился международный скандал огромного масштаба с обвинениями СССР во всех смертных грехах. И все же финансовая компенсация была востребована не с СССР, а с компании-перевозчика, чьи пилоты доверились технике и не выполнили, согласно официальному расследованию, полетных инструкций. Президент США после этого отдал приказ на внедрение технологий GPS в гражданскую сферу, чтобы координаты определялись точнее и чтобы такие ситуации не повторялись.
Однако военные оставили лазейку и могли при необходимости уменьшить точность для пользователей. Это было сделано на всякий случай, чтобы систему никто не использовал против ее создателей. Лазейкой воспользовались в 1999 году во время событий в Югославии, в 2011 году – в Ливии и в 2008 году – в Южной Осетии.
Когда возник конфликт между Грузией и Южной Осетией, российская система ГЛОНАСС не имела глобального покрытия и не могла функционировать в полной мере. Южная Осетия и союзные войска использовали GPS. Когда ее отключили, вместе с ней стала отключаться и система наведения. По некоторым данным три самолета было сбито из-за проблем с навигацией. Эта ситуация вынудила в ускоренном порядке дорабатывать и вводить в эксплуатацию ГЛОНАСС.
Во время гражданской войны в Ливии руководство страны ввело загрубление данных как раз наоборот – для военных из стран НАТО. Оказалось, что многие солдаты выкладывали в социальные сети фотографии со своих мобильных телефонов, к которым была привязана геолокация. И средства медиа активно освещали ситуацию, тоже показывая координаты GPS. Вероятно, этой открытой информацией вторая сторона конфликта активно пользовалась. Также возможно, что имело место прослушивание радиоканалов сил НАТО. Как со связью, так и с сигналами навигации: если подобрать нужную частоту, к каналам можно подключаться, прослушивать или даже посылать на спутники сбивающие радиосигналы. Для защиты радиолинии используются кодирующие последовательности. Если попытаться встроить в них свой сигнал, не зная шифра, система это заметит. Другое дело – мощный сигнал в виде шума. Например, если два человека разговаривают одновременно на разных языках, то, зная один из них, можно понять говорящего на нем и не слушать второго. Если же второй будет кричать громче, то разобрать не получится ничего. В 2011 году с территории КНДР начал транслироваться сильный радиосигнал. Он заглушил систему GPS, и та перестала работать не только над Северной, но и над Южной Кореей. Почти за два года подобных действий около 16 тысяч самолетов потеряли навигацию. К катастрофам это, к счастью, не привело.
Многие ученые для повышения точности хотели бы перейти к более коротким электромагнитным волнам.
Сначала все хорошо умели работать только с системами метрового диапазона. Эти волны прекрасно себя зарекомендовали в связи. Но чтобы правильно определить расстояние, например, для посадки на Луну, при изучении рельефа Венеры или для радаров спутников-шпионов, требуется более высокая точность, а значит, нужно использовать более короткие электромагнитные волны.
Ученые так воодушевились, что решили сделать большой скачок и перейти к видимому свету. Красный, желтый, зеленый и прочие цвета – воспринимаемое глазом излучение, как и радио, тоже представляет собой электромагнитные волны, но очень короткие.
В 60-е годы, во время расцвета космонавтики, происходило и бурное развитие лазеров, которые работают в оптическом диапазоне. Почти сразу в космических НИИ появились отделы, которые приступили к разработке методов применения новой технологии.
Во время первой демонстрации рубинового лазера Главному конструктору, желая показать возможность работы прибора, инженеры переборщили. Они выкрутили до конца напряжение зарядного устройства, и вместо яркого лазерного луча получили эффектный взрыв перегретой лампы накачки. Тогда это перспективное направление только зарождалось, а сейчас лазерные системы связи активно применяются и неплохо себя показывают. Правда, самые успешные аппараты стоят на Марсе. Там атмосфера тоньше, чем на Земле. На нашей планете тоже проводятся эксперименты с лазерной связью, но пока у нее есть большой недостаток. В пасмурные дни ничего не выходит. Сообщения теряются в облаках, отражаясь или рассеиваясь.
В конце главы хотелось бы показать, как трудности можно превращать в преимущество. С помощью эффекта Доплера метеорологические спутники определяют скорость ветра. Отраженный от воздушных потоков радиосигнал будет менять частоту в зависимости от скорости ветра в изучаемом слое атмосферы.
Также метод определения координат с помощью эффекта Доплера сейчас используют спутники «Коспас-Сараст» для обнаружения аварийных радиомаяков.
Радиоизлучение поглощается и сигнал не проходит? И это тоже можно использовать для
