„Лошото време минава, злото остава.“

Акваторията на Северния морски път (СМП) е неразделна част от Североизточния морски проход (в англоезичната литература – North-East Passage) от Атлантическия океан до Тихия океан, разположен между островите Нова Земля на запад и Беринговия проток на изток, простиращ се през Карско море, морето на Лаптеви, Източносибирско и Чукотско море и включва проливите Вилкицки, Шокалски, Дмитрий Лаптев, Санников и Лонг (рис. 1).
Съгласно законодателството на Руската федерация, акваторията на СМП се разбира като водно пространство, прилежащо към северното крайбрежие на Руската федерация, обхващащо вътрешните морски води, териториалното море, прилежащата зона и изключителната икономическа зона на Руската федерация и от изток ограничено от линията на разграничаване на морските пространства със Съединените американски щати и паралела на нос Дежнев в Беринговия проток, от запад – меридиана на нос Желания до архипелага Нова Земля, източното крайбрежие на Архипелаг Нова Земля и западните граници на проливите Маточкин Шар, Карские Ворота, Югорски Шар.

Рис. 1. Границите на акваторията на Северния морски път („северната“ граница на СМП е показана с плътна червена линия)

Чрез усилията на полярните хидрографи до края на 80-те години на миналия век в акваторията на СМП беше създадена интегрирана система за навигационно и хидрографско осигуряване (НХО) за корабоплаване, едно от основните направления на което беше разполагането на навигационно оборудване по протежение на маршрута на СМП, включително различни радионавигационни системи за осигуряване на безопасността на навигацията и определяне на местоположението (координиране) при извършване на хидрографски проучвания и други специални видове работа в арктическите моретата.

По-нататъшно развитие на тази посока от НХО след въвеждането на глобалните
навигационни сателитни системи (ГНСС) GPS и GLONASS през 90-те години, в началото на 21 век в акваторията на СМП станало разполагането на мрежа от диференциални станции на ГНСС, осигуряващи определяне на мястото и издаване на коригираща информация към сигналите на глобалните навигационни спътникови системи ГЛОНАСС/GPS, контрол на целостта на информацията от ГЛОНАСС/GPS и качеството на диференциалното навигационно поле (рис. 2).

Рис. 2. Мрежа от контролно-коригиращи станции ГНСС на ГЛОНАСС/GPS в акваторията на СМП до края на 2010 г.

Първата в света арктическа контролна и коригираща (диференциална) станция (ККС) с интегрирано използване на ГНСС GLONASS/GPS на остров Олений в Карско море (най-западният на рис. 2) беше пусната в експлоатация през 2003 г. По-нататъшното внедряване на ККС в крайбрежието на Арктика е извършено в съответствие с Постановление на правителството на Руската федерация от 15 ноември 1997 г. № 1435 „За Федералната целева програма за използване на глобалната навигационна спътникова система ГЛОНАСС в интерес на гражданските потребители“ ( като се вземат предвид последващи промени и нови издания на ФЦП «ГЛОНАСС»).

До края на 2010 г. по маршрутите на СМП са били разположени шест KKС ГНСС „GLONASS/GPS“. Както се вижда от рис. 2, в акваторията на СМП не е създадено непрекъснато поле от диференциални корекции и значителна част от традиционните морски пътища и крайбрежните зони останали извън зоната на покритие на ККС GLONASS/GPS. Това се обяснява с факта, че първоначално е планирано в този регион да се разгърне мрежа от 12 брегови станции за контрол и корекция на ГНСС, но не е било възможно проектът да бъде изпълнен изцяло по различни причини.

Следващата важна стъпка в създаването на непрекъснато поле от диференциални корекции, включително в южните райони на арктическите морета, била разработването и пускането в експлоатация на регионални системи за сателитно разширение SBAS (Satellite-Based Augmentation System).

Системите SBAS са предназначени предимно за поддръжка на всички видове полети на въздухоплавателни средства, включително прецизни подходи със странично и вертикално насочване в съответствие с разпоредбите на Международната организация за гражданска авиация ICAO. SBAS използва измервания на сигнали на ГНСС, извършени на референтните станции, разположени в точки с известни високоточни координати, разположени в целия регион.
На базата на измерените ГНСС грешки се изчисляват диференциални корекции и се генерират съобщения за интегритет. Тези изчислени данни след това се излъчват в зоната на SBAS като допълнение (или наслагване) към оригиналното ГНСС съобщение с помощта на геостационарни спътници. Чрез коригиране на грешките при измерване на сигнала и предоставяне на безплатни сигнали за диференциална корекция чрез геостационарни спътници, SBAS подобрява точността и надеждността на ГНСС информацията и предава информация относно точността, целостта, непрекъснатостта и наличността на сигнала.

В допълнение към авиационния сектор, SBAS подобрява и разширява обхвата на ГНСС приложенията в области като прецизно земеделие, управление на сухопътния флот и хидрографията, позволявайки, наред с други, на морските потребители да позиционират (координират) с по-висока точност на координация от основното сателитно съзвездие на ГНСС (от порядъка на метър в зоните на покритие на SBAS с подходящи сателитни приемници). Към август 2022 г. следните регионални системи за сателитно разширение SBAS работят и се внедряват (рис. 3):

– WAAS: Wide Area Augmentation System – американска широкообхватна система за разширяване (Северна Америка);
– EGNOS: Европейска геостационарна система за навигационно покритие – европейска геостационарна навигационна система за покритие/обслужване (Европа и Северна Африка);
– SDCM: Руска система за диференциални корекции и мониторинг – (SDCM);
– GAGAN: GPS-подпомагана GEO [геостационарна земна орбита] разширена навигация – индийско функционално допълнение към геостационарни спътници;
– MSAS: Multi-Functional (Michibiki) Satellite Based Augmentation System (MSAS) – японска многофункционална сателитна система за увеличаване;
– BDSBAS: BeiDou SBAS (в процес на разработка) – китайска система за разширение (в процес на разработка);
– KASS: Korea Augmentation Satellite System (in development) – южнокорейска система за augmentation (в процес на разработка);
– A-SBAS: SBAS за Африка и Индийския океан (в процес на разработка)
– SouthPAN: Южна мрежа за разширяване на позиционирането (SouthPAN) (в процес на разработка) Мрежа за добавки за позициониране в Южна Австралия и Нова Зеландия (в процес на разработка).

Рис. 3. Зони на обслужване на съществуващи и разгърнати системи за сателитно разширение SBAS

Всички горепосочени SBAS системи отговарят на единен глобален стандарт и следователно:
– съвместими са и не си пречат;
– потребител със стандартен приемник може да се възползва от същото ниво на обслужване и производителност, независимо в коя зона на покритие на SBAS се намира.
Южната част на акваторията на СМП, както и естуарните участъци на сибирските реки с морски режим на корабоплаване – Об, Енисей, Хатанга, Анабар и Колима – са обхванати от Руската система за диференциална корекция и мониторинг (СДКМ / SDCM), която е комплекс от високоточно широкообхватно функционално разширение на системата GLONASS.

Съкратено пълното име на системата – СДКМ-КФД-В. Допълнителна функция на системата SDCM е доставянето на коригираща информация чрез собствени геостационарни ретранслатори, както и информация за целостта на навигационните сигнали ГНСС и цифрова карта на йоносферните закъснения до широк кръг граждански и специални потребители, разположени в зона за обслужване на SDCM.
Използването на информацията, получена от SDCM от приемника на потребителя, позволява радикално да се подобри точността на координация, целостта, непрекъснатостта и достъпността на навигационните услуги, базирани на сигналите на навигационните сателитни системи ГЛОНАСС (Русия), както и на сигналите на системите GPS (САЩ), GALILEO (Европейски съюз) и COMPASS-BeiDou (Китай). Излъчването на SDCM сигнали се извършва непрекъснато в свободен достъп чрез геостационарни спътници на многофункционалната космическа релейна система (МКСР) „Луч“: Луч-5В (16° W, PRN 125) и Луч-5V (95° E, PRN 140), в международен формат SBAS, при GPS честота 1575,42 MHz. Областта на покритие на SDCM е показана на рис. 4.

Рис. 4. Област на покритие на СДКМ / SDCM (въз основа на снимка от Yandex Pictures)

В края на 2020 г. приключи формирането на наземната инфраструктура на СДКМ – мрежа от 53 унифицирани измервателни събирателни станции. Станциите са предназначени да получават информация от навигационни спътници, да обработват и предоставят коригиращи данни на потребителите в Русия и страните от ОНД.

В Русия има 46 станции, още четири в страните от ОНД и три в Антарктика. Станциите приемат отворени радионавигационни сигнали GLONASS, сигнали от чуждестранни навигационни спътникови системи и предоставят допълнителна информация, която подобрява точността и надеждността на определяне на пространствените координати и скоростта на движение.
Обединяват се мрежата от пунктове за единно събиране и центърът за генериране на коригираща информация; Коригиращата информация във формат SBAS преминава през разпределен център за обработка, чиито клъстери се намират в Москва и Хабаровск, след което се доставя безплатно на потребителите чрез геостационарни комуникационни спътници, както и през Интернет с помощта на протокола SISNET. Технологията SISNeT (Signal in Space through the Internet) беше въведена за първи път от Европейската космическа агенция през 2001 г., за да осигури достъп в реално време до съобщения EGNOS през Интернет.

Най-важното предимство на руската СДКМ е едновременната работа с данни както от ГНСС GLONASS, така и от ГНСС GPS, което позволява да се подобри качеството на навигационните услуги. Други операционни системи от този тип – WAAS (САЩ), EGNOS (Европа), MSAS (Япония) и GAGAN (Индия) са фокусирани изключително върху GPS данни.

В същото време всички спътници както на системите SBAS, така и на руския СДКМ се намират в геостационарни орбити на GEO, които имат надморска височина около 36 хиляди километра над Земята и не са наклонени спрямо екватора. На тази надморска височина орбиталният период е 24 часа, така че когато се гледа от Земята, спътникът изглежда остава неподвижен. За съжаление, този тип орбита е проблематичен за потребители, намиращи се в полярни ширини, както е показано на рис. 5, – колкото по-висока е географската ширина, толкова по-близо до хоризонта е видимият спътник.

С други думи, сателитът се вижда под малък ъгъл / надморска височина. Следователно елементи на околната среда като сгради, дървета или планини могат да блокират сигнала от сателита GEO, а при ширини, по-големи от 82°, сателитите GEO са под местния хоризонт. Следователно зоната на покритие на сателитите GEO, показана на рис. 6 не покрива голяма част от Арктика.

Рис. 5. Видимост на геостационарния спътник GEO от Арктика

Зоната на покритие приема маска на надморска височина 5^o , даваща теоретична граница от 76° N. От практиката обаче е известно, че стабилен сигнал от GEO спътници е проблематично да се получи дори на ширина от около 72° N, т.е. приблизително на географската ширина на най-северното летище, поддържано от системата SBAS WAAS, разположено в Пойнт Бароу, Аляска (71,29° N). Така, както се вижда на рис. 6, има огромна „пропаст“ в покритието отвъд Арктическия кръг, включително в руската Арктика.

Рис. 6. Общата наличност на системи SBAS и СДКМ (GEO спътници) в северното полукълбо, както и теоретични (76 ° N) и практически (72 ° N) граници на ширината на видимост на GEO спътниците.

Чуждестранни експерти смятат използването на съзвездието от спътници Iridium / «Иридиум» като най-доброто решение за запълване на тази «дупка» в Арктика (рис. 7). Сателитите с ниска орбита, които са поставени в полярни орбити, осигуряват отлично покритие в полярните региони и на полюсите. Уникалната архитектура на съзвездието Иридиум го прави в момента единствената мрежа, покриваща 100% от планетата. Сателитите са разположени в ниска земна орбита / ниска околоземна орбита (LEO) на надморска височина от около 780 km, са кръстосано свързани, за да осигурят надеждни връзки с ниска латентност, устойчиви на атмосферни влияния, които позволяват комуникация навсякъде по света, използвайки сравнително малки антени с ниска консумация на енергия.
Авторите смятат избора на Iridium за оправдан, особено като се има предвид, че през 2019 г. Iridium Satellite Communications, LLC завърши обновяването на сателитната констелация (на стойност над 3 милиарда USD), изстреля 75 нови космически кораба и предлага на пазара услуги на платформата на новата поколение Iridium Certus със скорост на достъп до Интернет до 1,4 Mbit/s. Iridium Certus е уникална платформа за разработване на персонализирани приложения и единствената в света наистина глобална широколентова мрежа, предлагаща достъп до Интернет и висококачествена гласова услуга. Iridium Certus е подходящ за всякакъв вид дейност във всяко кътче на планетата и е в състояние да отговори на нуждите на сухопътни, морски и въздушни операции, комбинирайки набор от решения в една платформа.

Рис. 7. Съзвездие от спътници LEO Iridium

Освен това в края на 2020 г. операторът на глобалното нискоорбитално спътниково съзвездие Iridium стана вторият по големина доставчик на услуги в света за Глобалната морска система за бедствие и безопасност (GMDSS), нарушавайки дългогодишния монопол на Inmarsat. Сред основните конкурентни предимства на Iridium пред Inmarsat е пълното покритие на земното кълбо, включително полярните зони, включително водите на СМП. Трябва да се отбележи, че Iridium Satellite Communications кандидатства пред Международната морска организация IMO с предложение да стане вторият доставчик на GMDSS услуги през 2013 г. Това отне цели седем години не само на Комитета за морска безопасност на IMO, за да признае мрежата Iridium за подходящ за предоставяне на GMDSS услуги, но също и за взаимодействие с Международната мобилна спътникова организация (IMSO), регулаторът на GMDSS системата.
В момента мрежата Iridium, според нейните собствени данни, предоставя услуги на повече от 30 хиляди руски потребители – в морето, във въздуха и на сушата – както за лични мобилни комуникации и транспорт, така и за интернет услуги, в търсенето в нефтения и газовия сектор, Министерството на извънредните ситуации и Руските железници. Може да се очаква, че като доставчик на услуги за Глобалната морска система за бедствие и безопасност, Iridium Satellite Communications едва ли ще спре предоставянето на услуги на руски потребители дори при ограничения на санкциите. Поне към октомври 2022 г. не е докладвано такова спиране.