Пути развития на 2020 год: повышение эксплуатационных характеристик GPS

Полковник Джон Клэкстон
Руководитель по интеграции программ КВНО, Центр космических и ракетных систем ВВС США

На протяжении последних 40 лет глобальная навигационная спутниковая система GPS является «золотым стандартом» в области КВНО как для жителей США, так и для всего мира. В настоящее время система GPS полностью интегрировалась в нашу повседневную жизнь таким образом, что мы этого даже не замечаем. Более того, большинство из нас предполагает постоянную доступность системы GPS таким же естественным образом, как и доступность электрического освещения или водопровода.

Тем не менее, все это достигается за счет невероятной проделанной работы как Управлением программы GPS, так и партнерскими предприятиями. В течение ближайших 18-24 месяцев ожидается постепенное наращивание функциональных возможностей всех сегментов модернизованной системы GPS III, которые создавались в течение последних 8-10 лет. С учетом происходящих структурных изменений в Центре аэрокосмических и ракетных систем (переход к SMC 2.0), можно отметить, что программа GPS переживает сейчас захватывающие времена. Ниже представлены последние данные по каждому из компонентов программы.

Информация о ходе реализации программ

GPS III

В рамках космического сегмента модернизированной системы GPS были достигнуты все цели, поставленные в 2018 году. КА SV01 «Веспуччи» был выведен на орбиту 23 декабря 2018 года в интересах всего GPS сообщества. Команде, работающей над созданием системы GPS III выпала честь работать над этим проектом с лидерами отрасли. Орбитальная проверка SV01 завершилась в июле 2019 года, подтверждая и превосходя заявленные характеристики. До конца года SMC передаст контроль и управление КА SV01 14-ой воздушной армии ВВС США. Затем SV01 пройдет летные испытания и будет введен в эксплуатацию в апреле 2020 года.

КА SV02 «Магеллан» был запущен 22 августа 2019 года на борту ракеты-носителя Delta IV Medium компании United Launch Alliance – последней из данной конфигурации ракет-носителей. Мы успешно вывели SV02 на расчетную орбиту и провели орбитальные проверки в начале сентября. Ожидается, что «Магеллан» станет следующим введенным в эксплуатацию КА в 2020 году.

Мы осуществили приемку КА SV03 и SV04 у компании Lockheed Martin 16 мая и 10 сентября соответственно. Их запуски намечены на март и июль 2020 года.

Трудности остаются – данная сфера деятельности очень непроста – однако команда по созданию GPS III нацелена на достижение всех поставленных целей: улучшение и оптимизацию крупнейшего производства спутников в Министерстве обороны, а также успешное проведение пусковой кампании с целью повышения эксплуатационных характеристик и производительности системы, а также обеспечения доступа потребителей к «международному» гражданскому сигналу L1C.

GPS IIIF

Началась разработка первых двух КА серии GPS IIIF, которая обещает стать столь же успешной, как и GPS III. Программа по изготовлению КА GPS IIIF уже год находится на этапе рассмотрения проектных решений, который завершится в марте 2020 года. Поскольку компания Lockheed Martin является изготовителем сразу двух серий КА GPS, стоит отметить, что GPS IIIF будет иметь преимущество в виде существенного снижения времени сборки, установки и тестирования, благодаря модернизации серийного производства на основе опыта производства GPS III.

Также, программа GPS IIIF лежит в основе инициативы SMC по унификации совместных продуктов и процессов для различных программ с целью повышения качества, сокращения сроков поставок и снижения затрат. Учитывая планы по закупке 22-х КА и сроки поставки на протяжении 15 лет, для программы была утверждена стратегия по внедрению перспективных технологий, а также обеспечено сотрудничество с Исследовательской лабораторией ВВС США для обеспечения своевременного перехода к новым возможностям, соответствующим перспективным потребностям ВС США. Замечательно видеть прогресс, достигнутый GPS IIIF, на пути к улучшению базовых эксплуатационных характеристик и будущим запускам. Выведение на орбиту первого КА серии GPS IIIF планируется в 2026 году.

Наземный комплекс управления нового поколения GPS OCX

На протяжении последнего года мы использовали элементы наземного комплекса управления (НКУ) нового поколения OCX Block 0 для обеспечения управления системой в ходе запусков и летных испытаний обоих КА GPS III SV01 и SV02, которые в настоящее время проходят орбитальные проверки до момента включения в штатную группировку. В то же время завершилась разработка программного обеспечения для OCX Block 1, тем самым обеспечивая переход программы со стадии разработки на стадию интеграции, тестирования, а затем и ввода системы в эксплуатацию. Финансовые вложения в программу за последние два года, направленные на её развитие и модернизацию производственных процессов, приносят результат и позволяют осуществлять измерения в реальном времени, чтобы принимать решения на основе полученных данных и быстрее получить более качественный программный код. В результате, OCX больше не испытывает трудностей и становится крупной, сложной программной системой, которая неизбежно столкнется с определенными сложностями и рисками. К счастью, имеются все необходимые средства для обеспечения бесперебойности ее работы.

Поддержание текущего НКУ GPS

Мы продолжаем развивать существующую инфраструктуру НКУ GPS OCS с целью поддержания «золотого стандарта» системы GPS в области КВНО, обеспечивая непрерывное функционирование системы до внедрения технологий следующего поколения. Мы осуществили крупнейшую модернизацию НКУ в истории GPS, известную как Версия 7.5. Она подразумевает виртуализацию сети, применение двухфакторной аутентификации, безопасную связь с глобально распределенными наземными станциями и улучшенное шифрование полетных данных.

В связи с необходимостью снижения рисков и повышения уровня кибербезопасности, в качестве платформы мониторинга GPS OCS была внедрена система кибербезопасности Red Dragon (RDCSS) с целью объединения данных, их анализа и информирования об угрозах на всех уровнях. Все это привело к созданию эффективной и успешной системы для обнаружения, расследования и предоставления отчетов об инцидентах, связанных с безопасностью.

Кроме того, в августе 2019 года мы объединили систему RDCSS с системой по обеспечению защиты киберпространства для предприятий космической отрасли (DCO), что позволило создать надежную многоуровневую систему безопасности для поддержания работы системы GPS.

Навигационная аппаратура потребителя (НАП)

За последний год наши солдаты, моряки и пилоты проводили испытания навигационных плат GPS нового поколения, которые обеспечивают лучшее и более надежное решение задачи определения местоположения и времени. Первая плата для военной НАП была сертифицирована в этом году. В настоящее время используются ключевые технологии для разработки других типов плат для GPS-приемников, использующихся различными системами вооружения Министерства обороны. Эта невероятная проделанная работа стала кульминацией почти двадцатилетних работ по модернизации военной НАП. В ближайшее время мы начнем использовать платформы, которые могут работать с новым военным сигналом M-Code – бомбардировщик Б-2 ВВС, многоцелевой бронеавтомобиль JLTV Корпуса морской пехоты, эскадренный миноносец типа «Арли Бёрк» ВМС, боевая бронированная машина Stryker – для валидации этих технологий.

В рамках второго этапа развития НАП нового поколения, находящегося в стадии реализации, будет уделено особое внимание разработке требований для высокоточных вооружений, модульного носимого устройства, а также плат и компонентов с пониженными массово-габаритными характеристиками и энергопотреблением. С военной НАП нового поколения Минобороны и все группы войск получат возможность на долгое время в будущем качественно и бесперебойно решать навигационные задачи.

Планы

Интеграция возможностей модернизированных средств GPS III в рамках наших основных проектов – ключевая цель Управления программы GPS, предоставляющего услуги КВНО ВС США и гражданским пользователям. Продолжается доработка планов, а также дальнейшая интеграция наших проектов и развитие взаимодействия между проектными командами в целях обеспечения беспрепятственной модернизации и непрерывности предоставления услуг высокого качества.

План по подготовке к запуску

Проектная команда, ответственная за запуск КА на орбиту, достигла результатов исторического значения в декабре 2018 года. Это была победа первопроходцев. Был успешно запущен КА SV01 GPS III, первый спутник нового поколения. Центр аэрокосмических и ракетных систем сотрудничал с компанией SpaceX для выведения на орбиту КА SV01 с помощью ракеты-носителя Falcon 9, что стало для этой компании первым запуском КА в интересах национальной безопасности. Спутник был выведен на орбиту под управлением OCX Block 0, первым введенным в эксплуатацию элементом инфраструктуры НКУ нового поколения.

Такой грандиозный успех стал возможен благодаря исключительно тесному взаимодействию, целеустремленности и совместным усилиям проектных команд, ответственных за все аспекты – КА, полезную нагрузку, запуск, управление, мониторинг сигналов, закупки, эксплуатацию, контрольные испытания и многое другое. Теперь управление полетом КА SV01 перешло к команде подготовки к эксплуатации, но это не значит, что у команды подготовки к запуску стало меньше работы.

Так, в августе совместные усилия команд, ответственных за полетную программу, подготовку к запуску и эксплуатацию на орбите обеспечили вывод на орбиту КА SV02 с необыкновенной точностью, и теперь команда подготовки к запуску корректирует процесс на основе полученного опыта, поскольку готовятся три новых запуска в 2020 году. Кроме того, наращиваются усилия по разработке программы запуска КА GPS IIIF.

План по подготовке к эксплуатации

Поскольку два спутника GPS III уже выведены на орбиту, пришло время для выполнения плана по интеграции, разработанного и согласованного в рамках программы развития GPS III в прошлом году. К настоящему моменту завершилась модернизация текущего НКУ (COps) для обеспечения управления первым КА GPS III. Предполагается, что его летные испытания будут завершены в январе 2020 года, а ввод в эксплуатацию состоится в апреле того же года. Все задействованные в процессе команды и организации готовы, и, раз модернизация текущего НКУ завершена, пора вводить эти спутники в эксплуатацию и реализовать их новые возможности для потребителей. Ожидается, что в течение следующих нескольких месяцев эти возможности будут проверены в рабочих условиях и готовы к использованию.

План по внедрению военного сигнала M-Code

Поскольку модернизация текущего НКУ завершилась, полноценное внедрение сигнала M-Code теперь зависит от запуска системы ранней эксплуатации военного сигнала M-Сode GPS в НКУ, развертывания на глобально распределенных станциях аппаратуры мониторинга сигналов, модификации программного обеспечения целевого планирования, разработки военной НАП первого этапа, интеграции военных платформ и операционализации НАП для космических применений. Наша конечная цель – повышение способности Объединенного центра космических операций реагировать на быстро возникающие и меняющиеся потребности военных потребителей, сталкивающимися все с более изощренными противниками. Мы продолжаем поддерживать тесное сотрудничество с нашими коллегами из Стратегического командования, Космического командования и пользователями системы GPS как в ВС США, так и во всем мире.

Заключение

Сейчас самое интересное время быть частью проекта GPS. Правительство и подрядчики проделали огромный объем работы для обеспечения интеграции и взаимодействия в целях эффективного и бесперебойного КВНО военных и гражданских пользователей, благодаря возможностям средств GPS III. Мы живем в прекрасном мире, и GPS делает его еще лучше.