Teuer und unsicher
Warum ist das renommierte GPS beim US-Militär nicht glücklich? Zuallererst die hohen Kosten: Jeder neue Satellit kostet 223 Millionen Dollar. Dies hat bereits in den letzten Jahren zu einem Rückgang der Käufe des Pentagons geführt. Das zweite, schwerwiegendere Problem ist die Verwundbarkeit der Satellitenkonstellation gegenüber der Bedrohung durch Russlands neue Waffen. Im April dieses Jahres beschuldigte das amerikanische Militär die russischen Luft- und Raumfahrtstreitkräfte, eine Anti-Satelliten-Rakete vom Typ A-235 Nudol getestet zu haben, die angeblich gegen US-Weltraumobjekte gerichtet war. Potentielle Ziele waren nach Angaben des Pentagons einzelne Satelliten der Aufklärungsgruppe Keyhole/Chrystal, die zuvor (im Februar) die russischen Raumsonden Kosmos-2542 und Kosmos-2543 „untersucht“hatten. Der Chef des Space Command der US-Armee, John Raymond, kommentierte die Situation wie folgt:
"Russlands DA-ASAT-Test (direkt aufsteigende Anti-Satelliten-Waffe) zeigt ein weiteres Beispiel dafür, dass die Bedrohungen für die US-Weltraumsysteme und [ihre] Verbündeten real, ernst und zunehmend sind."
All dies macht dem amerikanischen Militär klar, dass im Falle eines Konflikts mit Russland eine Weltraumkonstellation von Satelliten angegriffen werden kann und GPS-Geräte nicht die letzten auf der Liste der Ziele sein werden. Dies schafft globale Probleme für die beliebteste Fernkriegsführung der USA, bei der die meisten Angriffe nicht innerhalb der Sichtlinie, sondern auf Signalen des globalen Positionsbestimmungssystems durchgeführt werden. Und es geht hier nicht nur um die Anti-Satelliten-Waffen Russlands. Im vergangenen Jahr sollen die Amerikaner bereits heimische elektronische Kriegsgeräte erwischt haben, die das GPS über dem Mittelmeer verletzten. Nach Angaben des Pentagon geschah dies, um die Gruppe russischer Truppen in Syrien abzudecken. In Khmeimim wurden einige starke Störquellen für globale Ortungssysteme eingesetzt, die sogar an den Flughäfen von Ben Gurion (Israel) und Larnaca (Zypern) die Signale von GPS-Satelliten „manipulierten“. Den Sonderdiensten und der russischen Armee werden vom Westen mindestens 10.000 registrierte Fälle von sogenanntem Spoofing von GPS-Nutzern vorgeworfen. Empfänger eines Satellitennavigationssignals empfangen Daten von einem Dritten, die dem Benutzer Koordinaten anzeigen, die nicht der Realität entsprechen. Eine sehr nützliche Kompetenz im Zeitalter der Präzisionswaffen, muss ich sagen. In der amerikanischen Presse kursieren insbesondere Informationen, dass sich 2018 während der Eröffnung der Kertsch-Brücke ein Lastwagenkonvoi unter Führung von Wladimir Putin tatsächlich in einer Entfernung von 65 km im Bereich des Flughafens Anapa befand. Zumindest laut GPS-System. Inwieweit dies der Realität entspricht, ist unbekannt, aber man kann sich nur über die Eindrücke der potentiellen Gegner Russlands freuen. Der Fairness halber stellen wir fest, dass GPS-Jamming-Technologien in China und sogar in Nordkorea in gewissem Maße entwickelt wurden.
Das US-Militär sucht seit einigen Jahren nach einem Ersatz für das GPS-System, und die Navigation mit einer Atomuhr könnte eine der ersten Alternativen werden. Im Jahr 2012 wurden bei DARPA Prototypen von C-SCAN-Atomuhrchips erstellt, die zusammen mit einem Trägheitsnavigationssystem eine hochgenaue Standortbestimmung einzelner Soldaten, Ausrüstung und direkter Präzisionswaffen ermöglichen. Gleichzeitig ist der Messfehler im neuen System deutlich geringer als bei der Satellitennavigation. Im Prinzip setzt das US-Militär schon jetzt bei GPS-Störungen Gyroskope und Beschleunigungsmesser ein, und Atomuhren-Chips werden die Miniaturisierung ermöglichen. Und keine Einmischung, keine Dritten in Form der russischen Sonderdienste. Doch bis diese Vorhaben in reale Geräte umgesetzt werden, muss das Pentagon nur davon träumen, nach neuen Prinzipien zu navigieren. So wurde beispielsweise die astronomische Navigation mit einem Sextanten in der Hand kürzlich wieder in das Ausbildungsprogramm für Marineoffiziere aufgenommen. Das sind natürlich Extreme, die keinen Bezug zur Realität haben und uns zwingen, nach Alternativen zu suchen. Berücksichtigen Sie beispielsweise die Besonderheit des Magnetfelds des Gebiets bei der Navigation.
Mit einem Magneten in der Hand
Die Nutzung des Magnetfeldgradienten der Erdoberfläche zur Navigation ist kein amerikanisches Know-how. Artikel zu ähnlichen Themen kursieren seit mehreren Jahrzehnten in inländischen wissenschaftlichen Fachpublikationen. Und die Idee selbst wurde bereits in den 1960er Jahren von dem sowjetischen Akademiker A. A. Krasowski. Die derzeit entwickelten Technologien basieren auf modernen Magnetometern, die eine sehr hohe Empfindlichkeit, Genauigkeit und Geschwindigkeit aufweisen. Unter Berücksichtigung der hohen Variabilität des Erdmagnetfeldes kann man getrost von der Möglichkeit der Orientierung anhand einer individuellen Signatur eines Geländes oder einer Region sprechen. Ein Flugzeug, eine Rakete oder ein Panzer, die mit empfindlichen Magnetometern und genauen magnetischen Karten der Welt ausgestattet sind, können ohne GPS navigieren. Gleichzeitig kann die Positionsgenauigkeit 10 Meter erreichen, was sich nicht grundlegend von der Satellitennavigation unterscheidet. Die Parameter des Magnetfeldgradienten sind unabhängig von Sonnenaktivität, Jahreszeit und Wetterbedingungen. Aber theoretisch wird es so schön. Wenn die Amerikaner beschließen, ein solches System (es hat bereits einen Namen: MAGNAV) für ihre Armee zu schaffen, werden sie mit vielen Problemen konfrontiert.
Um Krieg auf feindlichem Territorium zu führen, ist es zunächst notwendig, genaue Karten des Magnetfelds des Gebiets zu haben. Aber wie geht das? Es funktioniert nicht vom Satelliten aus, die Höhe ist zu hoch, der Gradient ist einfach nicht sichtbar. Ein gewisser Ausweg könnte die versteckte Installation von Magnetometern und Aufzeichnungsgeräten in den Flugzeugen der Linienflüge ausländischer Fluggesellschaften sein. Aber wenn Sie sich eine Online-Karte des Luftverkehrs ansehen, zum Beispiel Russland, werden Sie die Sinnlosigkeit der Sache verstehen. Wir haben riesige Gebiete, über die keine Flugrouten führen. Und die Flughöhen ziviler Schiffe sind immer noch sehr hoch, was es nicht erlaubt, alle Feinheiten des magnetischen Gradienten zu studieren. Und das Pentagon braucht magnetische Karten des Geländes in erster Linie für die Navigation von Marschflugkörpern, die Ziele in mehreren zehn Metern Höhe angreifen. In russischen Veröffentlichungen wird erwähnt, dass Flugzeuge für die normale Navigation entlang des magnetischen Gradienten auf keinen Fall über 1 km steigen sollten. In den Vereinigten Staaten wird für diese Situation ein kombiniertes Navigationssystem in Betracht gezogen, wenn sich das Fahrzeug entlang eines magnetischen Gradienten über das zuvor erkundete Gebiet bewegt und wenn es die "Frontlinie" überquert, schaltet es das Trägheitssystem ein. Es stellt sich als ungenau heraus, aber es gibt noch keine anderen Optionen.
Zweitens werden Magnetometer ständig durch parasitäre Felder, dh Ertrinkungsgeräusche, gestört. Besonders viel davon wird vom Flugzeug selbst erzeugt. Was ist mit dem Magnetfeld, das vom Hauptrotor des Hubschraubers erzeugt wird? Das Problem der Rauschunterdrückung versuchen die Amerikaner mit Algorithmen der künstlichen Intelligenz zu lösen: An diesem Thema wird jetzt am Massachusetts Institute of Technology gearbeitet.
Drittens wird es im Verlauf intensiver Feindseligkeiten unweigerlich zu Explosionen, Gewehrsalven und anderen schädlichen magnetischen Impulsen kommen, die den Betrieb von Magnetometern stören. Und was passiert mit einer solchen Navigation nach einer Reihe von Atomexplosionen? Generell ist die Stabilität der Neuheit gegenüber Kriegsbedingungen noch fraglich. Für Streiks gegen Bananenrepubliken reicht es, aber ich denke, es wird nichts geben, womit man das GPS blockieren könnte.
Jede Aktion wird unweigerlich abgelehnt. Eine der Formen solcher "Anti-Navigations" -Arbeit können starke Magnetfelder sein, die über das Territorium eines wahrscheinlichen Zusammenstoßes verteilt sind. Der Zweck dieser Technik sollte die Bildung von magnetischen Geländegradienten sein, die die reale Position verzerren. Und dann muss sich der wahrscheinliche Feind auf das gute alte Trägheitssystem oder sogar auf den Sextanten verlassen.
