„Трудът и науката са брат и сестра.“

Точността и пълнотата на първоначалните геодезически данни определя ефективността на системата GLONASS, което в крайна сметка определя нейната конкурентоспособност. Създаването и поддържането на обещаваща високо точна референтна система, стабилна във времето и пространството, е невъзможно без изграждането на Обща земна геоцентрична координатна система (OГКС) и високо точен модел на гравитационното поле на Земята (ГПЗ), като се вземат предвид и се отчитат глобалните геофизични процеси (приливни явления, геодинамични процеси и др.) върху стабилността на референтната база, както и определянето на параметрите на връзката между земните и небесните координатни системи, главно параметрите на въртенето на Земята (ПВЗ).
Изискванията за точност на координатната система, посочени в международния проект на Глобалната геодезическа система за наблюдение (GGOS), са както следва:
– точност < 1 mm в изглед отгоре < 3 mm във височина;
– стабилност във времето < 0,1 mm/година;
– точност на определяне на геоцентъра 1 mm, времева стабилност < 0,1 mm/година;
– точност на мащабиране 0,1∙10–9 (ppb), стабилност 0,01∙10–9/година (ppb/година).

Перспективните изисквания за точността на модела на геоида са в съответствие с изискванията за референтната основа: параметрите на статичния модел на геоида трябва да бъдат осигурени с точност от 1 mm, стабилност от 0,1 mm/година и пространствена разделителна способност от 10 км. Параметрите на променливия във времето модел на геоида трябва да бъдат предоставени с точност от 1 mm, дългосрочна стабилност от 0,1 mm/година, пространствена разделителна способност от 50 km, времева разделителна способност от 10 дни и забавяне от 0,5 месеца .
Специално място в изследването на параметрите на Земята се отделя на нейното гравитационно поле. Аномалиите на гравитационното поле нямат очевидни модели на промяна във времето. Непрекъснатият мониторинг на тези аномалии с високо прецизна мрежа и висока разделителна способност е от ключово значение за:
– координиране на поддръжката за високо прецизна глобална навигация;
– подобряване на точността на инерционните системи на движещи се обекти;
– високо точно прогнозиране на орбитите на нискоорбитални спътници за различни цели;
– високо точно прогнозиране на промените в климата, дължащи се на промени в гравитационното поле;
– контрол на обема на вътрешните води;
– контрол на сеизмичната, вулканичната и тектоничната активност;
– развитие на много клонове на фундаменталната и приложната наука.

В момента се предполага, че най-точните данни за гравитационните аномалии в труднодостъпни райони се получават въз основа на измервания с субмикрометрова точност на разстоянията между нискоорбиталните спътници.
За целта са необходими:
– създаване на орбитална констелация от активни и пасивни лазерни спътници за високоточен контрол на вертикални аномалии на гравитационното поле въз основа на лазерни измервания на обхвата с точност до сантиметър между пасивни KA и сонди в ниски орбити и активни лазерни геодезични спътници.
– създаване на бордови лазерни далекомери за пасивни космически кораби и сонди с точност до сантиметри.
– създаване на автоматични мобилни наземни малогабаритни лазерни далекомери, разположени в зоните на изследваните гравитационни аномалии.
– създаване на лазерно навигационно оборудване за активен геодезически спътник, което осигурява самоопределение от спътника Glonass-K2 на базата на измерване на двуследови обхвати в режим на активен отговор с точност до сантиметра.

Вътрешните глобални модели на ГПЗ, както и цифровите модели (ЦM) на квазигеоидни височини, не са достъпни за потребителите, което значително ограничава обхвата на GLONASS както в топографско-геодезическото производство, така и в други области на дейност. Възможните приложения на такива модели включват:

– картографиране и зониране на квазигеоидни височини;

– изчисляване на корекции за прехода от геодезични височини към нормални (ортометрични) височини и обратно, по-специално в труднодостъпни райони;
– изследване на морската топографска повърхност и нейните отклонения от геоида; – отчитане на влиянието на далечната зона при изчисляване на височините на квазигеоида от гравитационни аномалии с помощта на интегралните формули на геодезическата гравиметрия, високоточно изчисляване на орбитите на космическия кораб;

– изследване на гравитацията.

Разработването на системата КИО също е невъзможно без създаването и редовното актуализиране на глобални модели на магнитното поле на Земята (МПЗ) и неговия цифров атлас за осигуряване на навигация и картографиране на областите на приложение на корелационно-екстремни системи. Комбинацията от сателитни приемници с електронни компаси във връзка с вградения модел на МПЗ позволява уверено да се определи курса при трудни условия, например, ако е невъзможно да се определи местоположението с помощта на GLONASS или GPS. Високо прецизната ориентация на антени на различни системи и слънчеви батерии, които набират все по-голяма популярност, и други комплекси и системи също изискват познаване на МПЗ в дадена област.
Позициите на пунктовете, които реализират координатната система, параметрите на гравитационното и магнитното поле на Земята са обект на промени във времето. Следователно, за да се поддържа референтната система на високо ниво на точност, е необходимо да се прилагат модели за отчитане на времевите вариации в координатите на пунктовете за наблюдение и геофизичните полета (ГПЗ, МПЗ), тъй като игнорирането или неправилното отчитане ще има значително влияние върху точността на определянето на координатно времевите определения.

По този начин актуалността на създаването на перспективна глобална система за наблюдение на геодезическите параметри на Земята (ГСМГПЗ) се определят, от една страна, от необходимостта от отстраняване на съществуващите недостатъци, изкривявания и тесни места, а от друга страна, от необходимостта от предоставяне на редица нови обещаващи направления за използване на системата GLONASS от геодезическа гледна точка. В основата на перспективна ГСМГПЗ ще бъде многостепенната космическа геодезическа система ГЕО-ИК-3.
В резултат на изпълнението на проекта ГЕО-ИК-3 се планира да се решат следните целеви задачи:
1. Изграждане на високоточна геоцентрична координатна система (включва сателитния модел ГПЗ под формата на хармонични коефициенти до 70–90-та степен на разширение на геопотенциала в поредица от сферични функции).
2. Определяне на високостепенен (подробен) модел на ГПЗ въз основа на сателитен модел на ГПЗ:
– използване на градиометрична информация (200–250-та степен на разширение в поредица от сферични функции);

– с допълнително използване на подробна гравиметрична и алтиметрична информация (2000-та степен на разширение в поредица от сферични функции).
3. Определяне на цифрови модели на характеристиките на ГПЗ в Световния океан:
– отвесни отклонения;
– височини на квазигеоида;
– гравитационни аномалии.
4. Определяне на геодинамичните движения на литосферните плочи.
5. Решаване на редица океанографски проблеми.

Необходимостта от решаване на петия ключов проблем се дължи на факта, че напредналите космически страни (САЩ, Китай, Русия) отново се обърнаха към идеята за изследване на Луната. Беше взето предвид, че космическата навигация има много общо с навигацията под вода: и в двата случая движението на обект се случва в триизмерното пространство при наличието на много външни опасности.
Новата лунна надпревара беше предшествана от откриването на запаси от хелий на Луната, рядък газ на Земята с много ценни свойства. Газът е намерил приложение в авиацията, ракетостроенето, ядрената и електронната промишленост, медицината и други сектори на икономиката. Хелият в подводната навигация може да се използва за създаване на различни корабни системи, включително прецизна навигационна система, която използва явлението свръхпроводимост.

Хелият, който прави възможно получаването на ултраниски температури, действа като охлаждащ агент в Големия адронен колайдер. Използва се при създаването на устройства за магнитен резонанс, ракети и сателитно оборудване, а също така се използва като инертен газ при производството на оптични влакна и полупроводници, в хелиеви лазери.
Новите технологии за колонизиране на Луната, освен военни приложения, позволяват:
– създаване на бази за постоянно пребиваване на хора на спътника на Земята и извършване на строителни, промишлени, геодезически и други работи и приложни изследвания;
– добив на редки минерални и други ресурси в промишлен мащаб;
– разширяване на изграждането на космически кораби и пилотирани станции за по-нататъшно изследване и усвояване на дълбокия космос при благоприятни условия без смущения в атмосферата, засветване на градове, температурни колебания и др.;
– контрол на околоземното пространство и близкия космос с цел идентифициране на потенциални заплахи за живота на Земята;
– създаване на система за ранно предупреждение и борба с астероиди и други подобни обекти в далечните подходи към Земята.

В същото време, на този етап от развитието на събитията, основният фактор е икономическият фактор, поради изчерпването на жизнените ресурси на Земята и невъзможността те да бъдат попълнени в бъдеще.
При решаването на шестия ключов проблем ни се струва, че в условията на ограничени ресурси и липса на време за разработване на нови пробивни технологии е препоръчително да се използва програмно-целевият метод. АО „ГНИНГИ“ има богат опит в разработването на целеви програми, свързани с изследване на обосновката на интегрираните програми за навигационна поддръжка на мобилни обекти на Министерството на отбраната и сектори на националната икономика.
Специално място в тази серия заема Интегрираната подводна навигационна програма, чиято същност е да предоставя на подводниците навигационна информация с необходимата точност през цялото време, докато изпълняват бойната си мисия (автономия), без да изплуват на повърхността, да използват прибиращи се устройства или да излъчват демаскиращи сигнали във външна среда.

Изминаха повече от четиридесет години от одобрението на програмата и дойде време да я коригираме, като вземем предвид най-новите постижения на науката и технологиите: жироскопия, квантова оптика, електроника, космическа ракетна наука, изследване на геодинамичните параметри на Земята и др.
Получените уникални резултати от изследванията по отношение на използването на модерни сателитни и лазерни технологии, изискват по-нататъшно осмисляне, изучаване и прилагане в практиката.