Спутниковая навигация 2.0: тренды 2015г. и далее
Разговор о спутниковой навигации и не только с директором по науке кластера космических технологий и телекоммуникаций Фонда «Сколково» Николаем МихайловымВ конце прошлого года в сколковский Космокластер на должность директора по науке был назначен Николай Михайлов. Наш разговор с ним о трендах в спутниковой навигации вышел за рамки проблематики -up и -down stream развития космических систем и наземного оборудования для геопозиционирования.
- Николай Викторович, Вы начинали свою научную карьеру несколько десятилетий назад, расскажите, пожалуйста, с чего начиналась Ваша история в коммерческой спутниковой навигации?
- Цитируя Ньютона, я хотел бы прежде всего сказать, что «мы все стоим на плечах гигантов». А «гиганты» – это, собственно, те люди, которые спроектировали и сделали как саму систему ГЛОНАСС, так и первое «железо», т.е. аппаратуру пользователя. И среди моих коллег по бизнесу были такие люди. Помню, у нас в офисе даже стоял один из первых в СССР приемник ГЛОНАСС. Одноканальный такой «шкаф», на лампах, размером со стол примерно.
Вместе с тем я, наверно, без излишней скромности могу сказать, что все же принадлежу к тем немногим людям, которые смогли сохранить научно-техническую школу разработки аппаратуры потребителя спутниковой навигации в трудные 1990-е годы. Когда практически не было никакого финансирования, вообще не разрабатывалась аппаратура, а в профильных НИИ не платилась зарплата.
- Владимир Александрович Котельников, один из «гигантов», упомянутых в интервью: крупнейший советский и российский ученый и инженер в области радиотехники, радиофизики и информатики, цифровой обработки сигналов, автор знаменитой «теоремы Котельникова»
И вот в то непростое время в Россию пришли несколько иностранных компаний, которые занимались разработкой различных приборов на основе технологий космического геопозиционирования. Одна из них — американская Javad Positioning Systems (сейчас часть Topcon Positioning Systems), которая изготавливает, оборудование для высокоточной навигации. Им тогда удалось собрать команду и создать компанию, которая и по сей день работает в Москве. А в моей судьбе была работа в Германии и сотрудничество с концерном Daimler-Chrysler, где мне предложили поработать в совместном российско-немецком проекте по созданию первого ГЛОНАСС/GPS приемника для гражданской авиации. Помню, немецкие коллеги позвонили и сказали, что «ищут человека, который понимает в спутниковой навигации, говорит по-русски, по-английски и по-немецки и, главное,
- Ресивер Topcon Positioning Systems
может построить мостик между ними и русскими инженерами». Иностранные партнеры считали, что главная проблема, которую мне предстояло решить – выстроить кооперацию между российской инженерной мыслью и немецкой производственной машиной. «У вас блестящие инженеры, — говорили они, — но они не очень сильны в методологии разработки инновационной продукции: в сроках, планах и графиках». Наверно, одна из причин такой ситуации – вольница, которая царила в НИИ, в условиях отсутствия зарплат. Дисциплина тогда, конечно, стала немного хромать. И я вернулся из Германии в Россию, чтобы поучаствовать в их совместном проекте с «Российским институтом радионавигации и времени» (РИРВ).
- Выходит, и немцев, и американцев очень интересовали советские научно-технические наработки в этой сфере?
-Да, конечно, немцы решили создать компанию на базе научных кадров РИРВ, а американцы – МАИ, и те и другие воспользовались советской научно-технической школой. Более того: нам удалось «проапдейтить» и протащить через «те самые девяностые» и даже «дотащить» до середины двухтысячных отечественную технологию спутникового геопозиционирования. И вот к тому времени и на государственном уровне выяснилось, что и ГЛОНАСС, и орбитальную группировку нужно восстанавливать, что нужно делать современные чипсеты. А также то, что в высокоточной спутниковой навигации в России вообще мало кто разбирается.
- В Вашей биографии есть и академическая история. Я имею в виду научную работу в санкт-петербургском «Государственном университете космического приборостроения» (ГУАП).
-Да, я вернулся читать курс лекций (в звании доцента) и готовить специалистов для своей компании в родной для меня ГУАП, на кафедру, где сам учился в молодости. Там я нашел четырех молодых ученых, которых я пригласил работать в свою команду
- Наверно, своим студентам Вы рассказываете о том, как будет в дальнейшем развиваться космическая навигация. Какими Вы видите основные тренды в развитии этого сегмента? Поделитесь, пож-та, Вашим мнением и с читателями сайта Sk.ru.
- На мой взгляд, один из мейнстрим-трендов, который будет двигать космонавигацию в ближайшие пять лет, состоит в гибридизации, как мы говорим, «со всем, что можно». Речь идет об объединении радионавигационных и спутниковых данных с другими Источниками позиционирования: wi-fi, GSM, c использованием микроэлектромеханических датчиков (MEMS-систем) и др. И еще один тренд, на который я обратил бы внимание: использование новых сигналов и комплекс задач по модернизации оборудования, связанный с этим. Сегодня мы можем наблюдать процесс создания европейской Galileo, китайской BeiDou и активной модернизации космических группировок, нашей «ГЛОНАСС» и американской GPS. Вскоре у нас будет около 100 работающих навигационных спутников на орбите одновременно. И мы сможем «видеть» около половины из них (на своих персональных гаджетах).
- Спутник системы Galileo (фото ESA)
- Да, видимо, очень мощный должен быть смартфон, чтобы взаимодействовать с таким количеством спутников…
- Несомненно. И при этом возникает целый комплекс технологических «вызовов»: как сделать, чтобы обработка сигналов «влезала» в мобильные телефоны? Ведь увеличение числа наблюдений ведет к усложнению аппаратуры, увеличению ее габаритов и энергопотребления. Мы ведем речь о перспективном массовом рынке многосистемных и многочастотных приемников. Кстати, Qualcomm, например, уже выпускает такие мультисистемные чипсеты, работающие по сигналам всех существующих спутниковых систем. И еще важно понимать, что, несмотря на прогресс микроэлектроники, следующее поколение навигационных чипсетов представляют собой устройства, которые будут довольно быстро расходовать энергию батареи вашего гаджета. Соответственно, еще один «вызов» или тренд, если угодно: сделать так, чтобы извлечь максимальную
- Высокоточная навигация при помощи гибридного позиционирования находит все более широкое применение в строительстве
пользу, оставаясь внутри (габаритов) гаджета. И гибридизация, которую я упомянул ранее, – один из ответов на этот технологический вызов.
-Мы подошли к технологическим слабостям нынешних систем, в чем они?
- Скажем, у вас есть 20 или 50 спутников, есть стационарная антенна, которая принимает сигналы от них. А теперь представьте, что на эту антенну села птица средних размеров, например, ворона — и у вас уже нет ни одного спутника или их число уменьшилось в разы. Вот вам простой пример, демонстрирующий потенциальное ограничение спутниковой навигации: сколько бы ни делали спутников, как бы не модернизировали – огромная дистанция между спутником и потребителем приводит к тому, что сигнал в результате получается очень слабым, существенно слабее уровня шума. И как следствие проблема в развитии indoor навигации. Trade-off между комплексностью и сложностью аппаратуры (которая может использовать все возможности модернизируемых систем) с одной стороны и требованиями по стоимости энергопотребления и массогабаритным характеристикам — с другой, должен быть решен. И я кроме гибридизации пока не вижу другого выхода.
-Правильно ли говорить, что комплекс очерченных Вами проблем, вызовов и трендов относится к сфере развития высокоточной навигации?
– Не совсем так. Дело в том, что довольно часто путают два понятия: среднеточная и высокоточная навигация. Высокоточная – с точностью до сантиметров или даже миллиметров. На такую точность способны high-end девайсы,
- GPS треккер для страховой телематики
геодезические например. И я не ожидаю в ближайшие годы кардинального прорыва в этом направлении. По той простой причине, что много здесь уже сделано. Сейчас идет борьба за «последние» сантиметры и даже за миллиметры. А вот что касается т.н. «среднеточки», субметровой точности, — это довольно перспективное для инновационных решений направление. Среднеточка дает возможность отслеживать перемещение, например, автомобиля (с точностью до нескольких дециметров). И эта возможность будет востребована, например, страховыми компаниями. Например, для точного определения виновного в ДТП. Даже термин появился соответствующий: «страховая телематика». При этом важно понимать, что у автомобиля большое преимущество: в нем стоит мощный аккумулятор, и «посадить» на него девайс, потребляющий 50 или даже 150 милливатт – это не так сложно, можно ставить относительно (по сравнению с тем же смартфоном) габаритный аппарат. При этом использование новых сигналов может дополняться данными спидометра, одометра и так далее. На мой взгляд, среднеточная навигация при развернутых модернизированных спутниковых навигационных системах в автомобилях будет реальна уже в ближайшие 2-3 года.
-Николай Викторович, какую бы Вы выделили технологию как наиболее значимую в космической отрасли в прошлом году?
- То, что делает Элон Маск с его принципиально иным подходом к развитию космической техники. Он взглянул на космос как на бизнес. И на процесс строения ракетоносителей он посмотрел также с другой точки зрения: как его можно оптимизировать, то есть с точки зрения затрат на производство.
И Маск пришел к идее, которая, впрочем, давно витала в воздухе, но так и не была реализована без «бизнесового», коммерческого подхода. Это идея возвращаемых ступеней ракетоносителей. И уже в самом начале 2015г. мы увидели первый старт. Я бы не сказал, несмотря на жесткую посадку ступени ракеты, что этот блин вышел комом: она нашла ракетодром, вернулась на него. У нас есть довольно много резидентов, которые исследуют проблематику, близкую к тому, что делает Маск или другой известный инноватор, Ричард Брэнсон (основатель Virgin
- Легкая ракета «Таймыр» от резидента Фонда «Сколково» компании «Лин Индастриал»
Galactic). На память сразу же приходят примеры проектов резидентов Кластера компаний «Лин Индастриал», которые разрабатывают (среди прочего) тематику легких ракет, или КосмоКурс (разрабатывает суборбитальный ракетно-космический комплекс многоразового использования для туристических полётов в космос).
- Космическая индустрия, судя по примерам, которые Вы привели, переживает ренессанс. Недаром даже появился такой термин как «Space 2.0″. С другой стороны, растет, во всем мире, причем и число тех, кто утверждает, что человечество зашло в тупик, нет единства в вопросе о глобальном целеполагании для космических исследований.
- Нужно понимать, что американские космические власти сейчас готовятся пройти через этап, когда государственное агентство NASA действительно перестанет заниматься ближним космосом. Они его фактически отдают на аутсорсинг частникам, и это произойдет уже скоро, через годы (а не через десятилетия) и нормой станут, например, полеты частных кораблей к МКС. И вопрос, куда двигаться дальше приобретает фундаментальный характер. Дальше – это уже не ближний космос и даже не геостационарные орбиты, а это 40 тысяч километров, это еще дальше. Вероятно, все будет зависеть от политической ситуации и воли. Ведь энергичному освоению космоса мы обязаны гонке двух систем, которая стартовала в середине прошлого века. И если дело дойдет до реальной конкуренции, скажем, за добычу каких-то веществ, которых недостаточно на Земле, мы тогда, вероятно, увидим быстрые решения по развитию космических технологий. Именно это произошло в свое время и со спутниковой навигацией: когда начались разговоры о том, что американцы могут, грубо говоря, «всем отключить GPS», все очень быстро стали создавать национальные спутниковые группировки. Сейчас такое противостояние вряд ли возможно, поэтому на авансцену выходят экономические стимулы.
SpaceX: успешный эксперимент по автономному возвращению и посадке на двигателях обратно на стартовый стол малого ракетоносителя Grasshopper
