Поворот на Восток на околоземной орбите

Сотрудничество России и Китая в области спутниковой навигации может принести обеим сторонам значимые дивиденды: технологические, экономические, политические. Главное — не попасть в технологическую зависимость от уже более сильного в этой области восточного партнера

«Бип-бип-бип» — звук передающегося с околоземной орбиты сигнала первого космического аппарата «Простейший спутник — 1», который был запущен СССР в 1957 году, в свое время буквально ошеломил мир.

Спустя 65 лет после этого исторического события Россия пытается удержаться в числе стран — лидеров по масштабу спутниковой группировки, заявляя о расширении сотрудничества с Китаем в области спутниковых навигационных систем. Об этом было официально объявлено во время визита председателя КНР Си Цзиньпина в Москву.

«По результатам переговоров глав двух государств “Роскосмос” и МИД должны проработать с китайской стороной вопрос создания подкомиссии по сотрудничеству для обеспечения совместимости глобальных навигационных систем — российской ГЛОНАСС и китайской Beidou», — говорится в отчете по результатам переговоров лидеров двух стран.

Заявление о новом этапе освоения космического пространства двух держав не протокольное. Именно в области спутниковых навигационных систем такое сотрудничество давно назрело. Для обеих сторон здесь просматриваются большие перспективы и выгоды.

Китай — второй в мире по спутникам

Мировое освоение околоземного пространства идет стремительными темпами. По данным Union of Concerned Scientists (UCS), еще в начале прошлого десятилетия действующих космических спутников на высоких орбитах вокруг Земли было в семь раз меньше: в 2011 году их число составляло менее тысячи единиц, в прошлом году достигло пяти тысяч, а в текущем году общий размер мировой спутниковой группировки оценивается на уровне семи тысяч аппаратов.

И в ближайшее время это число будет стремительно увеличиваться: прогнозируется, что к 2030 году бороздить космическое пространство вокруг нашей планеты будут уже десятки тысяч спутников.

Прочное второе место в общемировой спутниковой гонке сейчас занимает Китай. Вообще, такие данные традиционно засекречены, но, по оценкам независимых организаций, например UCS, в 2022 году у КНР на околоземных орбитах находилось около 500 спутников.

Первое же место с большим отрывом занимают США с показателем 2500 спутников. Третье и четвертое — Великобритания и ЕС (452 и 312 соответственно). Россия находится на пятом месте с показателем 175 спутников, следом идут Япония (94), Индия (60), Канада (53; см. график).

Основная часть находящихся на орбитах спутников имеют не мирное, а военное назначение, их функции связаны с такими направлениями, как военное наблюдение и военная связь. Вторая по значимости область применения спутников — связь коммерческая. Ну и третья важная сфера использования околоземных аппаратов — навигация, которая, опять-таки, имеет как военную, так и гражданскую составляющую.

Идея определять точные координаты объекта на земле с помощью спутников родилась сразу после того, как эти искусственные аппараты начали появляться на орбите. Уже наблюдая в 1957 году первый советский «Простейший спутник — 1» (кстати, он был размером всего с пляжный мяч), ученые обнаружили, что при приближении или удалении аппарата пропорционально изменяется частота принимаемого от него сигнала. Соответственно, зная точные координаты спутника, можно определять геолокацию принимающего сигнал из космоса объекта.

GPS, ГЛОНАСС, Beidou и другие

Первопроходцами в геолокационных спутниковых решениях стали американцы. Начиная с 1967 года США принялись запускать сначала на низкую (высотой до 1000 км), а затем и на более высокую (от 2000 км) околоземную орбиту специальные навигационные спутники. Со временем американская система получила название GPS (Global Positioning System — Система глобального позиционирования).

Согласно выбранному американцами принципу формирования орбиты движения навигационных спутников, для определения координат приемник должен получить сигнал как минимум четырех спутников и вычислить расстояния до них.

Таким образом, для точной работы такой системы навигации на орбите необходима работа одновременно 24 спутников. Этот показатель был достигнут космической программой США в 1993 году, тогда GPS официально заработала в полную силу.

Изначально конкуренцию американской GPS пыталась создать советская система спутниковой навигации. Еще в разгар холодной войны в СССР было принято решение развивать свою спутниковую навигационную группировку, которая позже получила название ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система). Старт этой программе был официально дан еще в далеком 1976 году специальным постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР, а запуск на орбиту первого навигационного спутника «Ураган» в рамках этого плана был произведен в 1982 году.

К 1995 году численность спутниковой группировки была доведена до штатной — 24 спутника, и российская система навигации была принята в эксплуатацию. Но затем началась ее деградация. Не имея необходимой материально-технической поддержки, а главное, в отсутствие политической воли развивать работу собственной космической навигации спутниковая группировка ГЛОНАСС к 2001 году сократилась в четыре раза, всего до шести работающих аппаратов (остальные выработали ресурс и были выведены из строя).

В начале 2000-х руководство страны решило возродить спутниковую навигационную систему. В конце 2001 года была принята специальная целевая программа «Глобальная навигационная система», которая ставила задачу в течение восьми лет обеспечить полное покрытие как минимум территории России.

С 2003 года на орбиту начинают выводиться навигационные спутники нового для того времени поколения ГЛОНАСС-М. Постепенно спутниковая группировка расширилась до необходимых 24 спутников, и в декабре 2015 года систему запустили с покрытием всей поверхности Земли.

Официально работы над китайской спутниковой навигационной системой Beidou (переводится как «Северный Ковш» — так китайцы называют созвездие Большой Медведицы) начались в 2000 году. Примечательно, что КНР принципиально решила построить свою навигационную систему на более продвинутой технологической основе.

Орбита движения спутников Beidou несколько отличается от GPS и ГЛОНАСС, но, главное, согласно первоначальному плану Beidou использует в своей работе в два раза больше аппаратов. Китай сразу решил, что будет строить свою навигационную систему на основе группировки из 48 космических аппаратов, — потенциально это позволяет работать более точно, например, в городских условиях. Нужное число спутников было запущено Китаем за последние два десятилетия, и летом 2020 года китайские власти заявили об успешном развертывании спутниковой навигационной сети, способной покрывать всю поверхность Земли.

Спутниковая группировка китайской навигационной системы Beidou уже более технологична и многочисленна, чем российская ГЛОНАСС. Последняя пока справляется со своими ключевыми задачами, но ей в ближайшее время необходима модернизация, которая может быть осуществлена при участии китайской стороны

Помимо американской, российской и китайской в мире развиваются еще три значимые спутниковые системы — европейская Galileo, которая создана под эгидой Евросоюза, индийская NavIK (Navigation with Indian Constellation) и японская QZSS.

Навигационные спутники Galileo начали запускаться с 2005 года, сейчас эта группировка насчитывает 23 работающих аппарата. Причем они считаются более технологически продвинутыми, чем работающие на орбите спутники GPS и ГЛОНАСС.

Но в последнее время в работе Galileo регулярно случаются сбои и неполадки, устранить которые европейские специалисты обещают в ближайшее время.

Группировка спутников NavIK сейчас включает в себя только восемь аппаратов, а система QZSS имеет только пять запущенных спутников. Их создатели только декларируют планы масштабного развертывания.

Стоит отметить, что в целом развитие спутниковых группировок в последнее время стимулируется не только государственными, но и частными коммерческими программами. Например, компания Space X Илона Маска сейчас имеет на высоких космических орбитах более 1600 космических спутников. Вероятно, скоро в гонку за космическое пространство включатся и другие частные компании, в том числе из Китая и России (например, свою спутниковую программу для контроля за газопроводами и обеспечения связи развивает «Газпром»).

Не только военное применение

Применение спутниковых навигационных систем изначально было востребовано в военной сфере. Генералы сразу поняли, какое преимущество дает точное определение местоположения объектов, поэтому не случайно, например, GPS сначала создавалась силами Военно-морского флота США, а затем переросла в глобальный проект.

Впрочем, и сейчас приоритет в использовании современных навигационных систем отдан военным.

Владельцы спутников обычно зашифровывают для собственных нужд более точный сигнал (точность до нескольких сантиметров), а данные с погрешностью (точность до одного-двух метров) последние 20 лет отдают в пользование всем желающим. Ранее навигационные спутники «зашумляли» гражданский сигнал до точности в 100 метров и более, но в 2000 году американское руководство решило безвозмездно открыть сигнал GPS для широкого использования, так же позже поступили и операторы других спутниковых навигационных систем. В результате в мире начал бурно развиваться рынок навигационных решений. По данным Allied Market Research, его объем сейчас оценивается более чем в 60 млрд долларов в год.

Как подсчитало Европейское агентство глобальных навигационных спутниковых систем (European GNSS Agency), число используемых устройств с функцией навигации уже приближается к численности населения Земли.

По оценкам маркетологов, больше всего навигационные системы используются на автомобильном транспорте. Любой водитель со стажем как страшный сон вспоминает бумажную карту в бардачке, с помощью которой он мучительно прокладывал маршрут. Куда удобнее делать это с помощью геолокационных спутниковых сервисов: кликнул на смартфоне точку прибытия, программа проложила тебе маршрут, да еще и дает подсказки в пути. Без спутниковой навигации сейчас невозможно, например, вызывать такси, с ней гораздо удобнее пользоваться общественным транспортом.

Помимо автомобилей на работу навигационных спутников плотно завязана работа железнодорожного транспорта, судов и авиационного сообщения. Без космической геолокации как без рук сейчас и строительная отрасль: мосты, дороги, здания уже немыслимо строить без четкой картографической привязки к местности.

Крупным потребителем навигационных сервисов является сельское хозяйство, где, например, привязка техники к работе в поле позволяет оценивать эффективность работы.

И столь широкое проникновение спутниковой навигации в важные отрасли экономики — это еще один аргумент (помимо военного) в пользу обладания собственной системой.

Кроме того, важно учесть, что использование сигнала «чужих» спутников чревато большими рисками в случае конфронтационной эскалации. Речь идет о так называемом спуфинге — намеренном искажении навигационных сигналов, которые американцы, например, широко применяли во время войны в Югославии, Сирии и других странах. Например, в результате таких недружественных действий в стране может в одночасье случиться транспортный коллапс: суда не будут знать, куда им плыть, самолеты — куда лететь.

В России давно относятся к таким рискам серьезно: так, переход общественного транспорта на систему ГЛОНАСС в стране начался еще с 2009 года, деятельность объектов критической инфраструктуры уже переведена на отечественную навигацию, и время показало дальновидность таких решений.

«Развитие ГЛОНАСС — это, без преувеличения, вопрос государственной безопасности и суверенитета. Когда вы в качестве основной системы навигации используете зарубежные разработки, то ставите страну в серьезную зависимость от создателей этих решений, — комментирует Алексей Мигалин, генеральный директор компании “НавМарин” (радиосвязь и навигация для флота). — В случае изменения отношений между государствами или корпорациями разработчик может искусственно создавать помехи, давать неточные координаты или вовсе отключить для ваших операторов свою систему. Последствия могут быть самыми тяжелыми — от значительных аварий до коллапса отдельных отраслей экономики».

Опоздали и обогнали

Но вернемся к китайской навигации. Китай начал развивать свою космическую программу с существенным отставанием от СССР и, кстати, при деятельном участии специалистов из Советского Союза: например, свой первый спутник «Дунфан Хун — 1», который, помимо прочего, транслировал с орбиты китайскую революционную песню «Алеет Восток», КНР запустила на 13 лет позже СССР, в 1970 году.

Однако, как и во многих других областях (в частности, в телеком-индустрии), более поздний выход на рынок позволил Китаю запускать в эксплуатацию более современные решения. Это касается и навигационной системы Beidou, которая по ряду характеристик превосходит российскую ГЛОНАСС.

Помимо упомянутой выше вдвое большей спутниковой группировки китайские космические аппараты отличаются более продвинутыми техническими характеристиками. Например, в отличие от российских спутники Beidou могут не только передавать навигационный сигнал, но и принимать его — таким образом, система частично осуществляет функции связи.

В спутниковой же группировке ГЛОНАСС, увы, доминируют устаревшие аппараты, которые проектировались еще в 1980‒1990-е годы и начали производиться в начале 2000-х.

Из-за этого ключевые характеристики российской навигационной системы сейчас отстают от конкурентов: средняя точность определения ГЛОНАСС для гражданских объектов составляет примерно 1,3 метра, в то время как у американской GPS — 0,7 метра, а у Beidou — около 1 метра (в зависимости от атмосферных и других условий).

Для военных это не составляет проблемы: при необходимости они могут использовать в нужных районах так называемые средства корректировки сигнала, которые дают точность до нескольких сантиметров. Но для технологичных гражданских отраслей (например, для беспилотного транспорта) такая погрешность может быть уже критичной.

«Роскосмос» обещает, что в ближайшем будущем точность ГЛОНАСС будет повышена, объявляются целевые показатели на уровне 0,3‒0,5 метра. Но для этого нужно обновлять российскую спутниковую группировку. Сейчас она состоит преимущественно из устаревших спутников второго поколения ГЛОНАСС-М: по разным оценкам, это 20 из 25 работающих на орбите аппаратов. Их производство было давно прекращено, но запуски «со складов» продолжались.

С 2011 году на орбиту начали выводить спутники третьего поколения ГЛОНАСС-К. А самые большие надежды специалисты связывают с наиболее современными ГЛОНАСС-К2. Для сравнения: аппарат ГЛОНАСС-М способен излучать пять навигационных сигналов, ГЛОНАСС-К — семь, а ГЛОНАСС К2 уже девять.

Основным производителем российских навигационных спутников является расположенное под Красноярском предприятие «Информационные спутниковые системы им. академика М. Ф. Решетнева» (ИСС Решетнева). Его представители оперативно не успели дать «Эксперту» свои комментарии, но недавно руководство компании публично заявляло, что они в состоянии выпускать современные навигационные спутники в сложившейся обстановке. В частности, в производстве находится партия из десятка аппаратов ГЛОНАСС-К и ГЛОНАСС-К2, и в скором будущем они должны быть выведены на орбиту.

Как недавно заявил гендиректор «Роскосмоса» Юрий Борисов, скоро будут построены два новых завода по серийному производству спутниковых аппаратов, в том числе навигационных: один из них предположительно появится в Московской области, второй — в Красноярске, в сотрудничестве с «ИСС Решетнева».

В интервью «Ведомостям» Юрий Борисов заявил, что для финансирования этого проекта «Роскосмос» планирует даже начать выпуск облигаций предельным объемом до 50 млрд рублей сроком на 15‒20 лет. Старт выпуска этих ценных бумаг на 10 млрд рублей намечен уже на текущий год.

В этом году «Роскосмос» планирует приступить к строительству двух «спутниковых» заводов, в Подмосковье и Красноярске, которые смогут выпускать несколько сотен космических аппаратов в год. Для сравнения: КНР в ближайшее время планирует развернуть программу по
выпуску 500 спутников в год

В «Роскосмосе» говорят, что запуск новых спутниковых предприятий может кардинально изменить ситуацию: если при нынешней стапельной модели производства спутников Россия способна создавать 15‒40 аппаратов в год, то начало производства по серийному принципу позволит увеличить выпуск спутников до нескольких сотен. Для сравнения: одна только китайская космическая программа предполагает потенциал КНР по выпуску порядка 500 спутников в год.

Постановка выпуска спутников на поток даст ощутимую поддержку развитию не только навигационных сервисов. Например, большие надежды специалисты связывают с развертыванием российской программы спутниковой связи «Сфера». Первый аппарат этого проекта был успешно выведен на низкую околоземную орбиту в октябре прошлого года. Предполагается, что в общей сложности он будет состоять примерно из 600 спутников.

Ожидается, что «Сфера» будет обеспечивать сервисы надежного доступа в интернет на всей территории России, а также в других странах и таким образом составит конкуренцию, например, американской спутниковой системе связи Илона Маска Starlink, которая была введена в эксплуатацию в 2020 году. Число ее пользователей сейчас достигает порядка полумиллиона человек в разных странах мира. К сожалению, как мы знаем, среди них украинские военные, которые используют Starlink в боевых действиях против российской армии.

Пока же серьезным вызовом для развития российских спутниковых программ является усиливающееся санкционное давление. Впрочем, в отношении российских космических программ санкции были развернуты еще в 2014 году. С тех пор отрасль приняла программу импортозамещения, которая, по словам экспертов, в целом успешно выполняется.

Если ранее российские навигационные спутники более чем на 40% состояли из зарубежных комплектующих из недружественных стран, то сейчас производители заявляют, что проблему импортозависимости в основном удалось нивелировать, в том числе путем налаживания параллельных поставок нужной электроники.

«Не стоит драматизировать ситуацию с санкциями в отношении российских спутников, — комментирует Натан Эйсмонт, ведущий научный сотрудник отдела космической динамики и математической обработки данных Института космических исследований РАН. — В современном мире невозможно поставить барьеры взаимопроникновению ключевых технологий. Да и собственные российские компетенции, в том числе в производстве спутников, все еще достаточно высоки».

Для рядовых пользователей объединение навигационных систем Китая и России может дать много преимуществ. Большинство клиентов
находятся в мегаполисах, и в условиях плотной застройки важно иметь доступ к как можно большему числу спутников на орбите

Выигрывают обе стороны

Кооперация России и Китая в космической сфере развивается много десятилетий. В области спутниковой навигации соглашения о сотрудничестве между Китаем и Россией датируются 2014‒2015 годами.

Но сейчас, после визита Си Цзиньпина, они переходят в практическую плоскость. Хотя конкретные шаги на пути к спутниковой кооперации еще на обнародованы, наблюдатели указывают, например, на тот факт, что в преддверии визита Россия и Китай ратифицировали соглашение о применении систем ГЛОНАСС и Beidou в мирных целях. В рамках нового договора стороны приступают к размещению на территории своих стран измерительных станций.

Технологически для спутниковой навигации важно иметь на земле оборудование, которое способно корректировать сигнал со спутников и таким образом делать их работу более точной. В свое время США и Россия пытались договориться по этому вопросу, некоторое количество таких станций даже были построены на территории обеих стран, но позже эта деятельность была свернута по политическим мотивам, построенные станции закрыты.

Благодаря огромной территории, которую занимают обе страны, измерительные станции позволят сделать китайскую Beidou и российскую ГЛОНАСС более эффективными.

Следующим этапом должна стать унификация стандартов российских и китайских навигационных систем и начало выпуска соответствующего массового оборудования. Это даст обеим сторонам доступ к рынкам навигационных услуг друг друга.

Например, в России, по оценкам НП ГЛОНАСС, объем рынка услуг на основе навигационных транспортных систем сейчас составляет порядка 150 млрд рублей в год. Здесь, в частности, динамично развиваются сервисы по спутниковому контролю за корпоративными автопарками или по отслеживанию грузов в логистических цепочках. Китайские компании смогут составить конкуренцию игрокам на этом рынке. Соответственно и российские игроки смогут получить доступ к быстрорастущему рынку навигационных сервисов в Китае.

«Сотрудничество с Россией может принести передовые технологии и опыт китайской системе Beidou, в то время как Китай может предоставить большой рынок для российской ГЛОНАСС и возможности для совместных предприятий и проектов», — комментирует Лилия Алеева, директор по маркетингу российской IT-компании ICL Services.

Понятно, что наряду с рыночной заинтересованностью российская сторона в рамках развивающегося сотрудничества могла бы получить от Китая доступ к современным технологиям.  

«Китай является одной из передовых космических держав, в частности, это один из важных партнеров европейской спутниковой навигационной программы Galileo, — отмечает Натан Эйсмонт. — В спутниковом сотрудничестве Россия может получить от нового партнера доступ к современным технологиям, программным решениям, получить столь необходимые нам сейчас чипы, процессоры и прочие продукты микроэлектроники».

Развитие российско-китайского спутникового сотрудничества может иметь и политический эффект, расширяя так называемый навигационный суверенитет не только наших двух стран, но и союзников. «Если операторы ГЛОНАСС и Beidou наладят взаимодействие и сделают совместное использование двух сигналов стандартом, такая кооперация будет иметь важный политический эффект. В этом случае все союзники России и Китая, в первую очередь страны BRICS+, или, более широко, “Мир большинства”, будут иметь гарантированный доступ к спутниковой навигации, и никакие санкции Запада на это повлиять более не смогут. Таким образом Россия и Китай обеспечат не только свой “навигационный суверенитет”, но и суверенитет наших союзников», — убежден Андрей Ионин, член-корреспондент Российской академии космонавтики и главный аналитик ассоциации «Цифровой транспорт и логистика».

Впрочем, одновременно в космической отрасли усиливаются и опасения, что наша страна может попасть в технологическую зависимость от восточного партнера. Такие риски, безусловно, нужно принимать во внимание, но бояться их не надо.

«Думаю, нам не следует опасаться технологических альянсов с Китаем, — продолжает Андрей Ионин. — Здесь нам нужно провести две разделительные линии: первая должна отделить те области, которые критичны для нашей безопасности, — эти технологии мы должны развивать сами и не должны ни от кого зависеть. Но одновременно существуют технологические направления, где эффективнее, быстрее, дешевле развиваться в кооперации с дружественными странами. И если такие технологические альянсы будут создаваться на условиях совместной разработки, владения и использования технологий, то угрозы суверенитету не будет. Ибо “красная кнопка” отключения или возможных ограничений будет находиться во множестве рук».