««Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2006 № 01 (1)»

«НАУКА И ТЕХНИКА»

Журнал для перспективной молодежи

№ 01 — 2006

ДОРОГИЕ ЧИТАТЕЛИ!

Вы держите в руках первый номер журнала, который называется «Наука и Техника». Уже из самого названия понятно, о чём мы хотим рассказывать на страницах этого издания. Рассказывать популярно, т. е. так, чтобы было интересно и понятно самой широкой аудитории — школьникам и пенсионерам, бизнесменам и домохозяйкам, сегодняшним студентам технических ВУЗов — будущим учёным и инженерам.

Вы не найдете здесь грязной политики, пошлых анекдотов, развязной порнографии и тест-драйвов автомобилей, недоступных для простого смертного. Наша задача, как мы её себе представляем, — через увлекательную и познавательную подачу материалов пробудить и поддержать интерес к тому, что называется «научно-технический прогресс». Мы хотим поддержать тех, кто привык ДУМАТЬ или, как минимум — хочет этому научиться. Человек разумный, Homo sapiens, через процесс РАЗМЫШЛЕНИЯ становится подобным Творцу, а отсутствие оного возвращает его в стадо орангутангов. Как сказал кто-то великий: «Человек отличается от животного тем, что иногда поднимает голову от земли, чтобы посмотреть на звёзды».

Именно для тех, кто не согласен считать себя двуногим животным, хотя в этом ежедневно и ежечасно нас убеждают радио и телевидение, настырная реклама и «желтая» пресса, — мы и издаём этот журнал. Светлый разум, грамотный расчёт и трезвый анализ заменены в наше время скотскими чувствами, несдержанными эмоциями и потребительскими инстинктами. Сегодняшним власть предержащим это выгодно — стадом гуманоидов всегда легче управлять в своих интересах, чем сообществом разумных людей, которые умеют АНАЛИЗИРОВАТЬ и воспринимают не только следствие, а ищут ПРИЧИНУ. Наука и техника — это язык формул и чертежей, которые не приемлют партийных риторик и митинговых страстей, это возможность видеть КАРТИНУ там, где многие видят только груду железа или пачку испорченной бумаги. Ещё раз — этот журнал для тех, кто может и хочет ДУМАТЬ.

Мы будем рассказывать об астрономии и бионике, архитектуре и геофизике, истории и кибернетике, но без громоздких формул и малопонятных графиков. Мы раскроем перед вами историю танкостроения и стрелкового оружия, авиации и кораблестроения, покорения космоса и развития наземного транспорта. Здесь найдут материалы для себя и поклонники «автомобильчиков», и любители «паровозиков» и не просто с позиций потребителя, а с позиций науки и техники, открытий и конструкций. Всё это мы постараемся подать интересно, красочно и увлекательно.

Это журнал не только для учёных, а в первую очередь для тех, у кого есть неутолённое желание ЗНАТЬ, и знать больше.

Поскольку это журнал ДЛЯ ВАС, то мы надеемся на самое активное ваше участие в нём. Пишите нам письма и присылайте свои статьи с самыми сумасшедшими гипотезами. Критикуйте наши материалы и мы будем печатать вашу точку зрения. Оценивайте наши рубрики и предлагайте новые. В конце концов — просто общайтесь на страницах нашего (и, надеемся, ВАШЕГО) журнала. Мы любим технику. Мы благоговеем перед наукой. Мы знаем разницу между образованностью и невежеством, между прекрасными муками творчества и сытым ленивым потребительством. И всех, КТО ПОДНИМАЕТ ГЛАЗА К НЕБУ, ЧТОБЫ ПОСМОТРЕТЬ НА ЗВЁЗДЫ — мы приглашаем перевернуть первую страницу.

Встречайте.

Ваш «НиТ».

НАУЧНОЕ ОБОЗРЕНИЕ

• АСТРОНОМИЯ, АСТРОФИЗИКА И КОСМОНАВТИКА

GPS: Если уж позиционироваться, то только глобально

Глобальную Систему Позиционирования (GPS) называют “созвездием, созданным человеком”. разработанная в недрах DoD’a (Department of Defense), она выполняет функции главного навигатора в авиации и координатора в геодезии и инженерии.

В общей сложности для этого понадобилось 12 миллиардов долларов США и несколько десятилетий.

GPS представляет собой систему из трёх составляющих. Космическая — это 24 спутника, которые вращаются на околоземной орбите на высоте 20 тысяч км со скоростью 11 тысяч км в час. Высота орбиты каждого спутника 22 200 км, а период обращения — приблизительно 12 часов. Все они ежесуточно повторяют свою траекторию с “опозданием” в 4 минуты.

Схема расположения 24 спутников показана на рисунке. Каждый рассчитан на 10 лет службы, с последующей его заменой точно таким же. Спутники вращаются в шести плоскостях, в каждой из которых — соответственно — по четыре. Таким образом, в идеале (без “ландшафтных” помех) каждая точка Земли и того, что на ней находится, оказывается в зоне обозрения трёх — шести спутников.

Наземная составляющая — это контролирующие измерительные станции для мониторинга спутников. Они расположены на Гавайях, на Кваджалейне, на острове Вознесения, в Диего-Гарсия и Колорадо-Спрингс. Кроме того, в системе работают три наземные антенны (остров Вознесения, Диего-Гарсия, Кваджалейн). Всем этим заправляют на центральной станции, расположенной на авиабазе в Шривере, Колорадо (Schriever Air Force Base (formerly Falcon AFB) in Colorado). И самый главный персонаж GPS — ресивер, или объект, который находится в центре внимания и который, собственно, позиционируют.

До гениальности простая идея, лежащая в основе всей системы, заключается в том, что со спутников на объект излучаются радиосигналы, которые в соединении с сигналами других спутников, образуют трёхмерную систему отсчета, в которой любой объект — статичный или движущийся — обретает точные координаты.

Кроме того, учитывается время, пройденное импульсом с расчётом погрешностей, образующихся в ионосфере, и вычисляется скорость перемещения объекта. “Работа в связке” и стабильность системы таковы, что координаты практически не нуждаются в корректировке. Существует масса преувеличений относительно того, что можно увидеть из космоса. Спутники GPS только кажутся спутниками-шпионами. Конечно, не исключено, что они и это “умеют”, но максимальное геометрическое разрешение — до 3–5 метров. Спутники просто не для этого предназначены. Они не “приглядываются”, а замеряют. А вот разницу между координатами одного объекта за минимальную единицу времени они “почувствуют” лучше любых “шпионов” — GPS безошибочно зафиксирует миллиметр, сделанный объектом влево или вправо.

Один из первых GPS-приемников — MANPACK GPS Receiver. С 1988 по 1993 год было произведено 1400 таких моделей для солдат

Идея настолько проста, что её реализацию “тормозила” только неразвитость космонавтики. Естественно, история GPS начинается в 60-х, когда ВМФ и ВВС США устремили свои интересы в космос. К тому времени вовсю шла разработка новых навигационных систем и приборов, но все они были, как бы сказали сегодня, “несовместимы” — не существовало единой системы позиционирования.

Конечно, дела шли повеселее, чем у первых полярников, которые не могли точно сказать, дошли они до полюса или нет.

В 1973 году была предпринята попытка создать единую систему. Основой новой системы должны были стать так называемые “атомные часы”, разработанные в рамках военно-морской программы TIMATION и являющиеся эталоном времени. ВВС, в свою очередь, взяли на себя создание Navstar Global Positioning System.

Первый спутник был запущен в 1978 году, а с 1989 года выполняется запуск спутников нового поколения. Первые одиннадцать спутников двигались совсем по иным орбитам, по сравнению с современными, и были предназначены для того, чтобы опробировать систему и показать реальность решения задачи.

Надо заметить, что проект реализовывался достаточно быстро и легко, и единственной неудачей стал спутник, запущенный в 1981 году.

В середине 90-х DoD, наконец, смог официально заявить о том, что система дееспособна. Оставалось решить, кто её будет использовать и на каких условиях. С одной стороны, GPS — информационное оружие, особенно, когда конкурентов нет. С другой, $12 миллиардов и практически безграничный список сфер использования — правительство просто не позволило бы DoD’y сидеть “собакой на сене”.

За мостом Тсунг Ма присматривают из космоса

Во-первых, решили разделить “сервисы” для гражданских на две группы: стандартный сервис (Standard Positioning Service) и сервис повышенной точности (Precise Positioning Service).

Стандартное — значит ненаправленное и доступное для целой группы пользователей позиционирование с точностью до 100 метров по горизонтали и 156 — по вертикали. Так называемый “селективный доступ” дозируется военными с помощью приборов зашумления радионавигационного сигнала: проще говоря, глушат.

“Спецпозиционирование” проводится с точностью до 22 метров по горизонтали и 27 по вертикали. Гражданам позволено так “позиционироваться” лишь в том случае, если информация не вредит интересам США и в процессе работы DoD, естественно, может заниматься проверками и опять же временно глушить сигнал.

Учёный использует GPS-приемник для изучения вулкана в Южной Америке

В это сложно поверить, но при всех этих мерах безопасности вплоть до 2000 года все данные, предоставляемые гражданским лицам и организациям, содержали небольшую погрешность — метров эдак в 100, о которой, по понятным причинам, никто из клиентов не знал. Видимо, когда стало очевидно, что США теряют монополию на GPS, смысл в этой мере отпал.

Здесь стоит отметить, что используя термин GPS в данном случае, мы позволяем себе определённую вольность. Здесь, конечно, речь идёт лишь об одной GPS — американской — под названием Navastar. Её эксплуатацию и контроль над ней ведёт исключительно DoD. Известны как минимум ещё две крупные GPS, которые, возможно, имеют дело с иным количеством наземных и орбитальных объектов. Это российская GLONASS и GPS Европейского Космического Агентства “Галилей”.