Есть контакт!

Технологии
Владислав Шпилевой
21 Июля, 2020, 14:01
Есть контакт!
Фото: Shutterstock

В этом году исполняется 200 лет со дня открытия Антарктиды нашими соотечественниками Беллинсгаузеном и Лазаревым. Но освоение полюсов началось ещё с глубокой древности, когда люди только начинали хозяйственную деятельность и рыболовство в водах Южного и Северного ледовитых океанов. С развитием естественных наук и мореплавания путешественники и исследователи всё активнее изучали полюса нашей планеты.

Прежде всего мир интересовали новые маршруты торговых путей, имеющие колоссальное геополитическое значение, — Северный Морской Путь (кратчайший морской путь из Европы на Дальний Восток вдоль северного побережья России), и Северо-Западный проход (морской путь из Атлантики в Северный Ледовитый океан через Канаду). Но также арктическая и антарктическая зоны — это стратегические зоны для разведки и добычи таких полезных ископаемых, как газ, нефть, золото, алмазы, апатиты, никель. А в последние годы заполярные регионы стали представлять интерес и с экологической точки зрения.

И всё же экспедиции в высокие широты затрудняли проблемы связи с «большой землёй». Огромные расстояния и постоянно движущиеся льды исключали применение проводной связи, поэтому единственным доступным каналом долгое время оставалась малофункциональная радиосвязь на коротких волнах. Экстремально низкая температура, транспортная непроходимость, вечная мерзлота и сложный рельеф только усугубляли ситуацию.


  

Тропосферная радиорелейная линия связи (ТРРЛ) «Север». Фото: habr.com

 

Эволюция каналов связи на полюсах

Со времён экспедиций Амундсена и Нобиле коротковолновая радиостанция, работающая как телеграф, была единственным средством связи в Арктике. Такая система очень нестабильна — магнитные бури и полярные сияния препятствуют отражению радиоволн от ионосферы, в результате чего прохождение радиоволн прекращается на период от нескольких часов до нескольких дней.

В 1950-е годы начались масштабные научные исследования и в Антарктиде, для чего многими странами были построены специальные полярные станции. На начальном этапе люди связывались, как и в Арктике, с помощью коротких волн, но уже активно использовали и голосовую связь, и передачу небольших объёмов данных. И всё же каналы по-прежнему были ненадежны и не выдерживали «тяжёлые» данные.

С 1966 по 1970 годы в суровых климатических и логистических условиях советские ученые возвели инфраструктуру для стратегической тропосферной радиорелейной линии связи «Север». Такая система позволяла распространять и принимать радиосигналы даже из-за горизонта, поэтому расстояние между приёмником и передатчиком могло достигать 600 км. Всего на северном и тихоокеанском побережьях было возведено 46 станций для линии протяжённостью больше 13.000 км. В течение всего времени эксплуатации аппаратура постоянно модернизировалась, но всё же обслуживание такой линии связи было крайне затратно. Поэтому после развала СССР станции начали одну за другой закрывать, и к 2003 году линия прекратила свою работу полностью.

Позже, с расширением спутниковых группировок в 1970-1980-е годах, начались работы по использованию в заполярных широтах спутниковой связи.

Всем системам нужна прямая видимость. В геостационарной связи спутник условно неподвижен для наблюдателя, и это ограничивает его использование при наличии преград в его направлении, всё ещё не позволяет обеспечить надёжным контактом регионы выше 70 градуса северной или южной широты.

Возникла необходимость в спутниковой системе, использующей низкие средние или высокие орбиты с низкой частотой радиоканала. Наиболее подходящими оказались низкоорбитальные системы в L диапазоне.

Единственной подобной системой связи стала спутниковая сеть с орбитальной группировкой из 66 аппаратов, охватывающих 100% поверхности Земли, включая оба полюса. Впервые в истории освоения полюсов человечество смогло обеспечить надёжной связью приполярные районы Земли.

Правда, на первом этапе эта сеть поддерживала только голосовую связь с помощью стационарных и мобильных терминалов, которые были установлены на судах снабжения и полярных станциях. Со временем система передачи данных эволюционировала до переносных терминалов весом около 15 кг, устойчивых к суровым условиям Заполярья и способных передавать и принимать информацию в любой точке мира со скоростью до 128 килобит в секунду. Сегодня большинство арктических и антарктических станций используют такие устройства для голосовых вызовов и передачи научных данных — в том числе и возобновленный Россией в 2020 году проект дрейфующих арктических полярных станций «Северный полюс».

 

Фото: elcomplus.ru

 

Связь сегодня, связь всегда

Обеспечивать стабильной голосовой связью мобильные экспедиции пока что способны только системы подвижной спутниковой связи. Тогда как для передвижения по приполярным и заполярным территориям актуальна спутниковая система с орбитами в приполярных плоскостях, которые обеспечивают круглосуточное покрытие всего земного шара.

Отдельные операторы спутниковой связи активно сотрудничают с Арктическим и Антарктическим Научно-Исследовательским Институтом по обеспечению коммуникации научных групп и полярных станций между собой и с остальным миром. Достижения уже налицо — в 2019 году впервые в истории антарктическая экспедиция «200 лет открытий» успешно совершила автономный переход через весь материк на вездеходах с антеннами Iridium Pilot, пройдя три полюса: Холода, Недоступности и сам Южный.

Ошибочно думать, что распространение связи по самым дальним уголкам Земли затронуло только исследовательские экспедиции — уже многие посёлки и города Арктической зоны (Мурманск, Архангельск, Нарьян-Мар, Воркута, Салехард, Норильск) обеспечены оптоволоконными линиями связи и могут полноценно пользоваться всеми видами электронных сервисов. Прочие населённые пункты связаны с остальным миром либо радиорелейными линиями, либо спутниковыми каналами. В более-менее крупных городах, как правило, используются VSAT-системы (малые спутниковые земные станции) с использованием геостационарных аппаратов. Но чем дальше на север, тем меньше становится угол между направлением на горизонт и направлением на спутник — проходимости сигнала мешает естественный рельеф местности, и поддерживать связь становится всё сложнее.

Чтобы обеспечить надёжной связью даже самые северные регионы нашей страны, в том числе на подвижных объектах и на территориях со сложным рельефом, прорабатывается несколько проектов.

В частности, обсуждается прокладка оптоволоконной линии по Северному морскому пути: Россия и Финляндия продвигали эту инициативу в Арктическом совете в 2017–2020 годах. Это позволит сократить «цифровое неравенство» регионов и соединить Европу и Азию высокоскоростной магистралью по кратчайшему маршруту — через Северный Ледовитый океан. Но реализовать этот план довольно сложно — для суперпротяжённых межконтинентальных линий требуется много километров подводных оптических кабелей и высокотехнологичных волокон. К тому же остаются политические риски и высокая сложность технико-экономической проработки.

Поэтому для связи по всей арктической зоне северного полушария Земли активно продвигается другой вариант — запуск системы спутников на высокой эллиптической орбите. Планируется, что к 2024 году такая система обеспечит широкополосный доступ в Интернет в любой точке страны, в том числе и в Арктике на стационарных и подвижных точках.

 

***

Владислав Шпилевой, генеральный директор Iridium

далее в рубрике