Кіріспе

Қытайдың спутниктік навигациялық жүйесі

BeiDou навигациялық спутниктік жүйесі (BDS; ) – Қытай Ұлттық Ғарыш басқармасына тиесілі және басқарылатын спутниктік радио навигациялық жүйе. Бұл – Жер бетінде немесе Жерге жақын орналасқан, төрт немесе одан көп BDS спутнигіне тікелей көру сызығы бар кез келген нүктедегі BDS қабылдағышына геолокациялық және уақыт туралы ақпаратты ұсынатын жаһандық навигациялық спутниктік жүйелердің (GNSS) бірі. Ол пайдаланушыдан ешқандай дерек беруді қажет етпейді және кез келген телефондық немесе интернет байланысынан тәуелсіз жұмыс істейді, бірақ бұл технологиялар BDS позициялық ақпаратының тиімділігін арттыра алады. Қазіргі BeiDou 3 (үшінші буын BeiDou) қызметі, Ресейдің GLONASS, Еуропаның Galileo және АҚШ-тың GPS жүйелерімен бірге, уақытты және навигацияны қамтамасыз ету үшін толық жаһандық жабуды ұсынады. Ол үш түрлі орбитадағы спутниктерден тұрады: 24 спутник орташа биіктіктегі орбитада (дүние жүзін қамтиды), 3 спутник еңіс геосинхронды орбитада (Азия-Тынық мұхиты аймағын қамтиды) және 3 спутник геостационарлық орбитада (Қытайды қамтиды). BeiDou 3 жүйесі 2020 жылдың шілдесінде толыққанды жұмыс істей бастады. 2016 жылы BeiDou 3 кейіннен өңдеу арқылы миллиметрлік дәлдікке қол жеткізді. Бұған дейін BeiDou 1 (бірінші буын BeiDou) үш спутниктен тұратын аймақтық спутниктік навигациялық жүйе болды. 2000 жылдан бастап жүйе негізінен Қытай аумағында навигациялық қызметтер көрсетіп келді. 2012 жылдың желтоқсанында BeiDou 1 жобалық қызмет мерзімі бітіп, жұмысын тоқтатты. BeiDou 2 (екінші буын BeiDou) жүйесі де 16 спутниктен тұратын аймақтық спутниктік навигациялық жүйе болды, оның ішінде 6 геостационарлық спутник, 6 еңіс геосинхронды орбиталық спутник және 4 орта биіктіктегі орбиталық спутник бар. 2012 жылдың қарашасында BeiDou 2 Азия-Тынық мұхиты аймағындағы пайдаланушыларға аймақтық позициялық қызметтерді ұсына бастады. Бұл аймақта BeiDou GPS-тен дәлірек. 2015 жылы, спутниктік жүйе іске қосылғаннан кейін он бес жыл өткен соң, ол Қытай Ғарыш ғылымы және өнеркәсіп корпорациясы, AutoNavi және Norinco сияқты ірі компаниялар үшін жылына 31,5 миллиард долларлық айналымды қамтамасыз етті. Өнеркәсіптің құны жыл сайын орташа есеппен 20%-дан астам өсіп, 2020 жылы 64 миллиард долларға жетті.

Номенклатура

Жүйенің ресми ағылшынша атауы – BeiDou навигациялық спутниктік жүйесі. Ол Қытайда "Үлкен қазан" астеризмі деп аталады, ол "Солтүстік қазан" дегенді білдіреді – ежелгі қытай астрономдарының Үлкен аю шоқжұлдызындағы ең жарық жеті жұлдызына берген атауы. Тарихи тұрғыдан алғанда, бұл жұлдыздар тобы Солтүстік жұлдызын табуға навигацияда қолданылған. Сондықтан BeiDou атауы спутниктік навигациялық жүйенің мақсатына метафора болып табылады.

Қытайдың "Галилео" жүйесіне қатысуы

2003 жылдың қыркүйегінде Қытай Еуропаның Galileo позициялық жүйе жобасына қосылу ниетін білдірді және келесі бірнеше жылда Galileo-ға 230 миллион евро (296 миллион АҚШ доллары, 160 миллион фунт стерлинг) инвестициялау жоспарланған еді. Ол кезде Қытайдың "Бейдоу" навигациялық жүйесі тек қарулы күштері тарапынан ғана қолданылатындығы туралы пікір қалыптасқан. Галилео бағдарламасы бойынша Қытай-Еуропа ынтымақтастық келісіміне сәйкес, 2004 жылдың желтоқсан айында Қытайдың Галилео бағдарламасына қатысуының бас мердігері – China Galileo Industries (CGI) құрылды. 2006 жылдың сәуір айына дейін Қытай мен ЕО арасында Галилео аясында 11 ынтымақтастық жобасына қол қойылды.

ІІІ кезең

2014 жылдың қарашасында BeiDou Халықаралық теңіз ұйымының (IMO) теңіз қауіпсіздігі комитетінің 94-ші мәжілісінде BeiDou спутниктік навигациялық жүйесінің (BDS) «навигациялық қауіпсіздік туралы айналымын» бекітті. 2015 жылдың 30 наурызында Бейжің уақыты бойынша 21:52-де, жаңа буын BeiDou навигациялық спутнигі (жалпы саны бойынша 17-ші) «Ұзақ наурыз-3C» зымыраты арқылы сәтті орбитаға шығарылды. 2019 жылдың 20 сәуірінде BeiDou спутнигі сәтті ұшырылды. Ұшыру Бейжің уақытымен 22:41-де жүзеге асты, ал «Ұзақ наурыз-3B» зымыраты BeiDou навигациялық жүгін 220 шақырым мен 35 787 шақырым аралығындағы эллипстік транзиттік орбитаға жеткізді, бұл орбита экваторға 28,5 градус бұрышпен еңкейген, АҚШ әскери деректері бойынша. 2020 жылдың 23 маусымында BeiDou отбасының 55-ші спутнигі сәтті ұшырылды. BeiDou навигациялық спутниктік жүйесінің үшінші нұсқасы уақытты және навигацияны қамтамасыз ету үшін жаһандық жамылуды ұсынады, бұл Ресейдің GLONASS және Еуропаның Galileo позициялық жүйелеріне, сондай-ақ АҚШ-тың GPS жүйесіне балама болып табылады.

Қытайдан тыс жерлерде қолдану

2018 жылы Пәкістан Қарулы Күштері әскери мақсаттар үшін Бейду жүйесіне қол жеткізді. 2019 жылы Сауд Арабиясының Қорғаныс министрлігі Бейду жүйесін әскери қолдану туралы келісімге қол қойды. 2021 жылы Пекин қаласында Қытай-Африка Бейду жүйесі ынтымақтастық форумының бірінші отырысы өтті.

Бейдоу-1

BeiDou 1 – төрт спутниктен (үш жұмыс істейтін спутник және бір қосалқы спутник) тұратын тәжірибелік аймақтық навигациялық жүйе болды. Спутниктердің өзі Қытайдың DFH 3 геостационарлық байланыс спутнигінің негізінде жасалған және әрқайсысының ұшыру салмағы 1000 кг құрады. Американдық GPS, ресейлік ГЛОНАСС және еуропалық Galileo жүйелерінен өзгеше, олар Жердің орта орбитасындағы спутниктерді пайдаланса, BeiDou 1 геостационарлық орбитадағы спутниктерді қолданды. Бұл жүйе спутниктердің үлкен шоқжұлдызын қажет етпейтін болса да, қамту аймағын спутниктер көрінетін Жер бөліктерімен шектейді.

Аяқтау

Бірінші спутник – BeiDou 1A 2000 жылдың 31 қазанында ұшырылды. Екінші спутник – BeiDou 1B 2000 жылдың 21 желтоқсанында сәтті ұшырылды. Жұлдыздық топтаманың соңғы жұмыс істейтін спутнігі BeiDou 1C 2003 жылдың 25 мамырында ұшырылды. Қолданыстағы пайдаланушы терминалдарымен өлшенген калибрленген дәлдік 20 м (калибрленбегенде 100 м).

Терминалдар

2008 жылы BeiDou 1 жер терминалының құны шамамен , қазіргі GPS терминалының бағасынан 10 есеге жоғары болды. Терминалдардың жоғары бағасы импортталған микрочиптердің құнымен түсіндірілді. 2009 жылғы қарашада Шэньчжэнь қаласында өткен Қытайдың жоғары технологиялық жәрмеңкесі ELEXCON-да бағасы болған BeiDou терминалы таныстырылды.

Қолданбалар

2008 жылғы Сычуань жер сілкінісінен кейін 1000-нан астам BeiDou 1 терминалы қолданылды, олар апат аймағынан мәліметтер жіберді. 2009 жылдың қазан айына дейін Юньнаньдағы барлық қытай шекарашылары BeiDou 1 құрылғыларымен жабдықталды. Навигациялық жүйенің бас дизайнері Сун Цзядоң 2010 жылы: "Көптеген ұйымдар біздің жүйені біраз уақыттан бері пайдаланып келеді және олар оған өте риза" деді.

Пайдаланудан шығару

BeiDou 1, BeiDou 2 жүйесі пайдалануға берілгеннен кейін 2012 жылдың соңында қызметтен шығарылды.

Бейдоу-2

BeiDou 2 (бұрынғы COMPASS) – бұл ескі BeiDou 1 жүйесіне қосымша емес, оны толыққанды ауыстырады. Жаңа жүйе 35 спутниктен тұрады, оның ішінде 5 геостационарлық орбиталық спутник (BeiDou 1 жүйесімен кері үйлесімділік үшін) және 30 геостационарлық емес спутник (27-сі орташа Жер орбитасында және 3-еуі көлбеу геосинхронды орбитада) бар, олар бүкіл әлемді толық қамтиды. Диапазонды сигналдар CDMA принципіне негізделген және Galileo немесе жаңартылған GPS жүйелеріне тән күрделі құрылымға ие. Басқа ғаламдық навигациялық спутниктік жүйелер (GNSS) сияқты, позициялық қызметтің екі деңгейі бар: ашық (қоғамдық) және шектеулі (әскери). Қоғамдық қызмет жалпы пайдаланушылар үшін бүкіл әлемде қолжетімді. Қазіргі жоспарланған барлық GNSS жүйелері іске қосылғанда, көп констелляциялық қабылдағыштарды пайдаланушылар 100-ден астам спутниктен пайда көреді, бұл позициялаудың барлық аспектілерін, әсіресе «қалалық каньондар» деп аталатын жерлердегі сигналдардың қолжетімділігін едәуір жақсартады. COMPASS навигациялық жүйесінің бас конструкторы – Сун Цзядонг, ол сонымен қатар оның алдыңғысы – BeiDou жүйесінің бас конструкторы. Барлық BeiDou спутниктері лазерлік ретрорефлекторлар жиынтығымен жабдықталған, олар спутниктік лазерлік қашықтық өлшеу және орбита сапасын тексеру үшін қолданылады.

Дұрыс

Қызмет көрсету екі деңгейде ұсынылады: азаматтарға тегін қызмет және Қытай үкіметі мен әскери құрылымдарына лицензиялық қызмет. Тегін азаматтық қызмет 10 метрлік дәлдікпен орналасқан жерін анықтайды, сағаттарды 10 наносекундтық дәлдікпен синхрондастырады және жылдамдықты 0,2 м/с-қа дейін өлшейді. Қолданылуы шектеулі әскери қызмет 10 см дәлдікпен орналасқан жерін анықтайды, байланыс үшін қолданылуы мүмкін және пайдаланушыға жүйе күйі туралы ақпарат ұсынады. 2019 жылы Халықаралық ГНСС қызметі BeiDou спутниктерінің нақты орбиталарын эксперименталдық өнімдер ретінде ұсынуды бастады.

Жиіліктері

COMPASS үшін жиіліктер төрт диапазонға бөлінген: E1, E2, E5B және E6; олар Галилео жиіліктерімен қабаттасады. Мұндай қабаттасу қабылдағыш құрылымын жобалау тұрғысынан тиімді болуы мүмкін, бірақ екінші жағынан, жүйедегі кедергілер мәселесін тудырады, әсіресе E1 және E2 диапазондырында, олар Галилеоның мемлекеттік реттелген қызметі үшін бөлінген. Дегенмен, Халықаралық телекоммуникация одағының (ITU) саясатына сәйкес, белгілі бір жиілікте хабар таратуды алғаш бастаған ел сол жиілікке басымдық құқығына ие болады, ал кейінгі пайдаланушылар осы жиілікті пайдалану үшін алдын ала рұқсат алуға және олардың хабарлары бастапқы елдің хабарларын бұрмаламайтынын қамтамасыз етуге міндетті. 2009 жылғы мәліметтерге сәйкес, Қытайдың COMPASS спутниктері Еуропаның Галилео спутниктерінен бұрын E1, E2, E5B және E6 диапазондырында хабар таратуды бастайды, демек осы жиілік диапазондарына біріншілік құқықтарға ие болады.

Компас-М1

Compass M1 – сигналдарды сынау және растау, сондай-ақ 2007 жылдың 14 сәуірінде жиіліктерді тіркеу мақсатында ұшырылған тәжірибелік спутник. Compass жүйесі үшін Compass M1-дің ролі, Galileo жүйесі үшін GIOVE спутниктерінің роліне ұқсас. Compass M1 орбитасы дерлік дөңгелек пішіндес, биіктігі 21 150 км және көлбеуі 55,5°. Compass M1 спутнигінің 2007 жылдың 14 сәуірінде ұшырылуынан кейін берілген сигналдарды зерттеу дереу басталды. Одан кейін, 2007 жылдың маусым айында CNES инженерлері сигналдардың спектрі мен құрылымы туралы хабарлады. Бір ай өткен соң Стэнфорд университетінің зерттеушілері "I" сигналы компоненттерін толық түрде декодтағанын мәлімдеді. Кодтарды білу Septentrio инженерлерінің тобына COMPASS қабылдағышын құруға және E2 және E5B жиіліктеріндегі "I" сигналдарының қабылдау және көп жолды сипаттамаларын хабарлауға мүмкіндік берді.

Операция

2011 жылдың желтоқсан айында жүйе сынақ режимінде іске қосылды. Ол 2011 жылдың 27 желтоқсанынан бастап Қытайға және көршілес аймақтарға навигациялық, позициялық және уақыт туралы мәліметтерді тегін ұсына бастады. Осы сынақ кезеңінде Compass жүйесі 25 метрге дейінгі дәлдікпен позицияны анықтады, ал жаңа спутниктер іске қосылған сайын дәлдік арта түсті. Жүйенің ресми түрде іске қосылуымен, ол жалпы қолданушыларға 10 метрге дейінгі дәлдікпен позициялық ақпарат беруге, 0,2 метр/секунд жылдамдықпен өлшеуге және 0,02 микросекундқа дейін дәл сағат синхрондау сигналын ұсынуға міндеттенді. BeiDou 2 жүйесі 2012 жылдың желтоқсанында Азия-Тынық мұхиты аймағында қызмет көрсетуді бастады. BeiDou жүйесінің жаңа буындағы спутниктері қысқа хабар алмасу қызметін қолдайды. Сол айда жүйе Қытай аймағында толыққандай жұмыс істеуге кірісті. 2012 жылдың желтоқсанына қарай BeiDou 2 үшін 16 спутник ұшырылды, оның 14-і пайдалануда болды. 2017 жылдың желтоқсанына қарай 150 миллион қытайлық смартфон (нарықтың 20 пайызы) BeiDou жүйесін пайдалану мүмкіндігіне ие болды.

Тыйымдар

2018 жылы Тайваньның Ұлттық коммуникация комиссиясы Тайвань аумағында BeiDou өнімдерін оның келісімісіз пайдалануға тыйым салды.