Часть 10. Starlink и Пентагон

Starlink и Пентагон

С момента объявления Илоном Маском о проекте Starlink с 4425 спутниками существуют кон­спирологические утверждения о том, что данный проект финансируется Пентагоном. Однако среди официальных контрактов от Пентагона имеется только один – на $28 млн от Управления перспек­тив­ных технологий (DAPRA), если, конечно, не предположить существование подземного туннеля от Форт Ворс, где в США печатают доллары, до космодрома SpaceX в Бока Чике в том же Техасе.

При этом, несомненно, SpaceX прилагает массу усилий в попытке продать сервис Starlink и его услуги военным. Так, в 2019 году было организовано тестирование спутникового канала между наземным терминалом и авиационным терминалом на борту самолета С-12 через первые спутники Starlink типа Tintin, которое показало скорость 610 Мбит/с. В сентябре 2020 года состоялись новые тесты в рамках той же программы Global Lightning program, уже с нынешним поколением спутников Starlink и самолетами С-17 и КС-135 во время армейских учений.

Военные использовали спутники Starlink для тестирования своей перспективной Advanced Battle Management System, которая свяжет воздушные, морские, наземные и космические средства Пентагона. По словам главы отдела закупок ВВС Уильяма Ропера, в ходе военных учений ВВС в начале этого меся­ца Starlink подключился к «множеству воздушных и наземных средств», включая Boeing KC-135 Strato­tanker. Военно-воздушные силы были впечатлены тем, как спутники SpaceX Starlink показали себя во время этих учений с боевыми стрельбами. «То, что я видел от Starlink, было впечатляющим и положи­тельным», – сказал он во время круглого стола в среду. «Это искусно спроектированные спутники, гра­мотно развернутые на орбите. Итак, есть чему поучиться из того, как они спроектированы, и я думаю, что мы можем многому у них научиться». «Военные должны быть готовы играть стратегическую роль, потому что нам нужны средства связи во многих частях мира, где нет коммерческих провайдеров», – ска­зал Ропер. «Мы можем быть надежным покупателем для таких компаний, как SpaceX и других, которые хотят продавать услуги связи по всему миру. SpaceX могут не думать о клиентах за океаном, но у нас там есть наш флот. SpaceX могут не думать о заказчиках в Арктике, но наши самолеты там есть».

Министерство обороны США планирует еще больше полагаться на спутники в рамках своей новой военной доктрины «All Domain Operations». Стратегия потребует, чтобы воздушные, назем­ные, морские, космические и киберпространственные активы были напрямую связаны друг с другом. Они будут передавать данные и информацию между собой и, возможно, даже активировать оружие друг друга. Ключевым фактором будет такая группировка спутников, как SpaceX Starlink, которая достаточно велика, чтобы противостоять атакам и продолжать работу.

В информационном бюллетене исследовательской лаборатории ВВС (Air Force Research Lab (AFRL) в сентябре 2020 была опубликована заметка со словами:

«Global Lightning Testing SpaceX Starlink: команда Global Lightning AFRL начала тестирование пользовательских терминалов на военной базе Lewis McChord с партнерами из USMC по анализу их возможностей и выявлению проблем перед более обширной тестовой кампанией, запланированной на сентябрь. Пока что терминалы и сервис работают так, как ожидалось, и наши партнеры по испыта­ниям сейчас переходят от базового ознакомления к соответствующим вариантам использования, вклю­чая настройку существующего оборудования COMSEC для использования Starlink в смоделированных тактических сценариях».

Самым большим успехом SpaceX на «военном» направлении является подписание в середине 2020 года соглашения о бесплатном тестировании и изучении военными данной сети и ее услуг в течение трех лет. Отметим также, что в настоящее время Пентагон объявил конкурс на разработку проекта собственной низкоорбитальной сети (аналогичной, по сути, Starlink) с названием STL (Space Transport Layer). Анализ открытых данных по ТЗ к этому проекту показывает, что на данный момент Starlink имеет два существенных недостатка с точки зрения военных: отсутствие покрытия в Арктике и необходимость наличия наземных гейтвеев.

Также надо отметить, что приписываемые иногда в интернете сети Starlink способности вы­сту­пать в роли космической сети РЛС (радиолокационных станций), не выдерживают самой элемен­тарной критики. РЛС обнаружения целей работают на гораздо более низких частотах L- и S-диапа­зо­нов (то есть 1-2 ГГц), а не в Кu- и Ка-диапазонах Starlink (11-30 ГГц). Более того, основным факто­ром, ограничивающим технические характеристики локаторов, является малая мощность прини­мае­мого сигнала. При этом мощность принимаемого сигнала убывает как четвертая степень дальности (то есть, чтобы увеличить дальность действия локатора в 10 раз, нужно увеличить мощность пере­дат­чика в 10000 раз). Учитывая, что радиус действия транспортируемых радиолокаторов (самолетных) как правило, до 200 километров, при максимальной разрешающей способности 10 метров, то для РЛС на орбите Земли высотой 550 км потребуются крайне высокие мощности, недостижимые для спутника весом менее 250 кг.

Еще одним вариантом «двойного» использования группировки Starlink, является предложение ученых Тодда Хамфрис и Питер Яннуччи из Радионавигационной лаборатории Техасского универ­си­тета в Остине (Todd Humphreys and Peter Iannucci of the Radionavigation Laboratory at the University of Texas at Austin), которые утверждают, что разработали систему, которая использует спутники Starlink, совмещая традиционные сигналы GPS, для обеспечения точности определения место­поло­же­ния до 10 раз лучше, чем GPS и которая гораздо менее подвержена вражеским помехам. По их сло­вам проблема с GPS заключается в том, что эти сигналы чрезвычайно слабы к тому времени, когда достигают Земли, и легко подавляются случайными помехами или радиоэлектронной борьбой. Ученые получили финансирование от Петагона (US Futures Command) в размере нескольких мил­ли­онов долларов для работы в течение одного года по этой теме.

Идея Хамфриса и Яннуччи – использовать простое обновление программного обеспечения, для модификации спутников Starlink, чтобы объединить коммуникационные возможности и существующие сигналы GPS для предоставления услуг позиционирования и навигации.

Они утверждают, что их новая система может даже, как это ни парадоксально, обеспечить лучшую точность для большинства пользователей, чем технология GPS, на которой она полагается. Это связано с тем, что приемник GPS на каждом спутнике Starlink для определения его местоположения с точностью до нескольких сантиметров использует алгоритмы, которые редко встречаются в обычном ширпотребе. Эти технологии используют физические свойства радиосигнала GPS и его кодирование для повышения точности вычислений местоположения. По сути, спутники Starlink могут выполнять сложную вычислительную работу для своих пользователей.

Спутники Starlink являются интернет-маршрутизаторами в космосе (для нынешнего поко­ле­ния ИСЗ (искусственных спутников земли) это СПОРНОЕ УТВЕРЖДЕНИЕ!!! но для поколения Gen2 наличие обработки на борту вполне возможно), способными передавать данные со скоростью до 100 мегабит в секунду. При этом спутники GPS обмениваются данными со скоростью менее 100 бит в секунду.

«Для передачи данных GPS доступно так мало бит в секунду, что они не могут позволить себе включать новые, высокоточные данные о том, где на самом деле находятся спутники», – говорит Яннуччи. «Если у вас есть в миллион раз больше возможностей отправить информацию со своего спутника, данные могут быть намного точнее».

По его оценкам, новая система, которую Хамфрис называет «fused LEO navigation», будет ис­пользовать мгновенные вычисления орбиты и времени для определения местоположения пользова­телей с точностью до 70 сантиметров (для сравнения, большинство систем GPS в смартфонах, часах и автомобилях имеют точность до нескольких метров).

Но ключевым преимуществом для Пентагона является то, что объединенную LEO навигацию будет значительно труднее заблокировать или обмануть. Мало того, что его сигналы намного силь­нее на уровне земли, но и антенны для его микроволновых частот примерно в 10 раз более направ­лен­ные, чем антенны GPS. Это означает, что будет легче уловить истинные спутниковые сигналы, чем сигналы от глушителя. «По крайней мере, это надежда», – говорит Хамфрис.

Согласно расчетам Хамфриса и Яннуччи, их объединенная навигационная система LEO может обеспечить непрерывное навигационное обслуживание 99,8% населения мира, используя менее 1% пропускной способности канала связи Starlink и менее 0,5% ее электрической энергии.

«Я действительно думаю, что это может привести к более надежному и точному решению, чем только GP. – говорит Тодд Уолтер из лаборатории GPS Стэнфордского университета, который не принимал участия в исследовании. – И если вам не нужно модифицировать спутники Starlink для этого, это, безусловно, быстрый и простой способ».

Однако, необходимо учитывать 2 момента, первое, что существующие спутники первого по­ко­ления не могут быть использованы для данной идеи, а во вторых, терминалы для улучшенной на­вигации и позволяющие получить мегабитные скорости должны принимать сигнал в Ку диапазоне (11/14 ГГЦ) со спутника Starlink, и будут значительно больше, чем существующие навигаторы, работающие в L диапазоне (1-2 ГГц)