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

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”.

Правда, “Галилей” ещё не выведен на орбиту.

Конечно, самая важная сфера, которая получила совершенно новые возможности благодаря GPS, — это транспорт. Например, со временем радионавигация позволит сократить самолетные маршруты, уменьшить промежутки между рейсами. Аналогичные нововведения ждут и морской флот. Причём, с учётом экономии топлива, это означает миллиардную выгоду.

GPS с каждым годом всё интенсивнее используется в геологии, геодезии, картографии и аэрофотосъёмке, гидрографии, планиметрии. В инженерии нет более необходимого прибора, чем GPS-ресивер, который используется для координирования масштабных строительных объектов: мостов, автомобильных шоссе и так называемых протяжённых продуктопроводов. Слова звучат обыденно и по-цементному серо, но вот реальный пример.

В Гонконге стоит (вернее, висит) самый длинный подвесной мост, по которому проходят железная дорога и шоссе для автомобилей. Его длина— почти полтора километра. По замыслу архитекторов, мост может выдерживать достаточно большие нагрузки, причём были просчитаны максимальные величины, на которые мост может прогибаться и раскачиваться. Известно, что если колебания в сторону моста превысят 4,5 метра, то это деформирует стальные тросы, на которых мост держится, что неминуемо приведёт к катастрофе.

Инженеры, которые следят за мостом, установили на мосту 14 GPS-датчиков, которые просчитывают точное местоположение моста в трёх измерениях. Датчики объединены оптоволоконным кабелем и 10 раз в минуту данные поступают на центральный компьютер.

Полученная информация соотносится с данными по скорости ветра, нагрузкой на мост в определённый период времени. Таким образом, эксплуатационники могут определить конкретное место на мосту, где нужно произвести ремонтные работы или отрегулировать трафик движения транспорта по мосту.

Инженер Кай-Йен Вонг (Kai-yuen Wong) министерства транспорта Гонконга официально заявляет, что никакая другая технология не смогла бы справиться с этой задачей.

Ещё один пример, когда датчики GPS могут помочь, — исследование водоворотов в океанических течениях, которые, в частности, зависят и от климатических изменений. Их диаметр иногда достигает 160 км и отследить “жизнь” водоворота с малейшими изменениями уровня воды иными способами практически невозможно.

Исследовательский спутник Topex/Poseidon, который совместно эксплуатируют NASA и Французское Космическое Агентство, занимается изучением флуктуаций воды в местах водоворотов. Но на расстоянии 20 км от суши полученные данные поступают с помехами.

Кроме того, спутник может “наблюдать” место водоворота только один раз в 10 дней — таков период его обращения по орбите, но изменения происходят чаще. Таким образом, пришлось обратиться к GPS: на скалах были установлены датчики, которые отслеживают флуктуации в пределах нескольких сантиметров. По мнению учёных, вовлечённых в этот проект, если установить датчики на горных вершинах, холмах и высотных зданиях, то осуществлять контроль над уровнем воды в мировом океане будет гораздо легче.

Датчик в Нагое

Ещё одна сфера, где переоценить значение GPS сложно, — сейсмология. Японский Географический Институт (Japan’s Geographical Survey Institute) осуществляет проект предупреждения землетрясений при помощи GPS датчиков, размещённых в сейсмоопасной зоне на расстояниях в 25 км друг от друга. Сейчас используется приблизительно 1000 датчиков-приёмников. Каждый расположен на высоте 15 футов и “контактирует” со спутником каждый 30 секунд.