GPS u stroju

Nastanak

Nekada su se ljudi orijentisali danju prema Suncu, a noću prema ostalim, vidljivim zvezdama.  Kompas je jedno od četiri civilizacijska otkrića, a sekstant je bio čudo nauke. Koristili su ga čak i posade bombardera u Drugom svetskom ratu. Izviđači i planinari su gledali mahovinu, položaj crkve, itd. Danas je dovoljno da imate jednu spravicu, manju čak i od savremenih mobilnih telefona, ili pak aplikaciju na samom smartfonu i nećete se izgubiti. GPS, odnosno Global Positioning System – sistem globalnog pozicioniranja (najčešće se pomodarski čita Dži-Pi-Es, umesto Ge-Pe-Es, kako nalaže naša transliracija). On je taj od koga sada zavisi većina onih koji su nekuda krenuli, a hoće da budu sigurni da će stići na odredište ne pitajući nikoga, ne tražeći kartu, itd….Od njega zavisi i vojska jer on je, kao i sve drugo, najpre nastao za njenu potrebu. Sve u svemu, korisna i opasna stvarčica.

GPS je satelitiski sistem navigacije kojim se ostvaruje merenje rastojanja, vreme i mesto u svemiskom sistemu koordinati označenom kao ”WGS 84” (”World Geodetic System”). Reč je o standardnom sistemu za upotrebu u kartografiji, geodeziji i satelitskoj navigaciji. U njega je integrisan koordinantni sistem zasnovan na normalnom gravitacionom modelu planete (”EGM-Earth Gravitational Models”), šema povezanog svetskog magnetnog modela (”WMM-World Magnetic Model”) i aktuelna lista transformacije lokalnih sistema globalnog pozicioniranja (GPS). Ovaj sistem načelno omogućava pri svim vremenskim uslovima da odredimo položaj na bilo kojoj tački Zemlje (isključujući pripolarne oblasti) i okolnog kosmičkog prostranstva. Sistem je razrađen od strane Ministarstva odbrane SAD, a uveliko se koristi i u građanske svrhe. Dovoljan je samo klasični GPS prijemnik ili smartfon sa odgovarajućom aplikacijom i GPS prijemnikom.

Osnovni princip je vrlo jednostavan. Traženo mesto se određuje merenjem momenta vremena prijema sinhronizovanog signala koji je upućen sa satelita i primljen od strane korisnika. Za određivanje trodimenzionalnih koordinata GPS prijemnik treba da ima poklapanja četiri činioca koji su izraženi jednačinom: ”rastojanje je jednako proizvodu brzine svetlosti i razlike između trenutka prijema signala od strane potrošača i trenutka njegovog sinhronog emitovanja sa satelita”.

Ideja o stvaranju satelitske navigacije rođena je još pedesetih godina i to nije prvi put da se neki tehnički sistem pojavi u naučno-fanstastičnom romanu ili u beletristici. U romanu ”Helipolis” Ernesta Jungera (Ernst Jünger, nemački oficir, filosof i pisac) koji je objavljen 1949. godine opisuje se upravo ovaj metod. Niko ga, po običaju, nije ozbiljno shvatio, dok iznad glava Amerikanaca nije počeo da kruži prvi sovjetski satelit monotono emitujući najprostiji ”bip” signal. Američki naučnici na čelu sa Ričardom Keršnerom (Richard Brandon Kershner) vrlo brzo su uvideli da signal koji stiže sa satelita može uz pomoć Doplerovog efekta da pomogne u određivanju daljine do emitera. Ne verujem da ima nekog ko to ne zna, ali da ponovimo: suština Doplerovog efekta je da  se frekfencija zvuka dolazećeg tela povećava, a odlazećeg smanjuje. Ako tačno znate svoje koordinate na Zemlji, onda postaje moguće izmeriti poziciju i brzinu satelita – i obrnuto!  Kada je jednom iskra ideje zasijala i otkriven osnovni princip sve je išlo brže,  mada je bilo veoma složeno. Oružane snage su pokrenule program ”Timation” 1964. godine, a prvi satelit, ”Timation 1” lansiran je u nisku orbitu 31. maja 1967. godine.

Interesantno je da je to prvobitno bio projekt ”Centralne mornaričke laboratorije”, za potrebe američke mornarice (US Navy) i da tada niko nije spominjao jedinstven sistem za sve oružane snage. Međutim, 1974. godine pokrenut je program ”GNSS”  (”Global Navigation Satellite System”), nešto kasnije preimenovan u ”NavSTaR” (”Navigation Satellite Timing and Ranging-vreme i daljina dejstva navigacionog satelita”). Ovi sateliti su lansirani u mnogo višu, srednju zemaljsku orbitu, a sadašnje i konačno ime ”GPS” nastalo je u decembru 1973. godine.

Sedamdesetih godina već su sva tri glavna vida OS SAD učestvovala u razvoju ovog programa. Mornarici su bili potrebni inercioni-astronavigacioni sistemi za vođenje balističkih projektila s podmornica i tačnost koordinata samih podmornica u trenutku gađanja; USAF je očekivao da mu GPS poboljša rad navigacione opreme radi preciznijih bombarderskih i raketnih udara, a KoV je tražila sredstvo koje bi bilo jevtino i vrlo precizno radi upotebe u pešadiji, artiljeriji i taktičkim raketama, na nižem taktičkom nivou. Svi su imali svoj interes. Satelitska navigaciona i topografska oprema (prijemnik, koordinantni izlazni uređaji i balistički računari) bili su predviđeni za instaliranje na svim važnim sistemima i borbenoj tehnici. Sada se minijaturni prijemnici nalaze čak i u artiljerijskim granatama.

Tehnička osnova

Sistem se načelno zasniva na tri glavna elementa: kosmičkom, kontrolnom i korisničkom. Kosmički element su sateliti, a kontrolni su stanice za praćenje satelita, kontrolne stanice i zemaljske antene. Korisnički element je prijemnik. Dok prijemnik prima signal, on je u stanju da odredi vreme od emitovanja signala sa satelita do prijema na svojoj poziciji, pa se udaljenost prijemnika od satelita proračunava na osnovu te razlike u vremenu, jer radio-signal putuje konstantnom, poznatom brzinom. Pošto su poznate pozicije tri satelita s kojih se prima signal i udaljenost prijemnika od svakog od njih, postupkom trilateracije se određuje pozicija prijemnika. Trilateracija se zasniva na tome da se tri sfere seku u najviše dve tačke, od koji se jedna obično odbacuje i ostaje ona, najpouzdanija.

Orbita satelita je na oko 20.180 kilometara (orbitalni radijus je oko 26.600 kilometara). To je dnevna višestruka orbita s periodom od 11 sati i 58 minuta. Satelit obavi dve orbite oko Zemlje u jednom zvezdanom danu (23 sata i 56 minuta). To znači da vreme između dva uzastopna prolaska iste tačke na Zemljinoj površini preko podsatelitne tačke je približno 23 sata i 56 minuta. Orbitalni nagib od 55 stepeni takodje je zajednički za sve satelite u sistemu. Jedina razlika u orbitama satelita je geografska dužina uzlaznog čvora, ili tačka u kojoj ravan orbite satelita seče ekvator. Ove dve tačke udaljene su približno 60 stepeni. Dakle, uprkos istim (osim geografske dužine uzlaznog čvora) orbitalnim parametrima, sateliti kruže oko Zemlje u šest različitih ravni, po četiri satelita u svakoj. Od sedmog aprila 2021. koristi se 31 satelit dok je jedan povučen na servis. Inače, ”Navstar GPS” ima na raspolaganju 77 satelita.

Primena

GPS je, kako smo već naveli, najpre napravljen za potrebe vojske, a danas ih mogu koristiti (i koriste ih) svi kojima to treba: u geodeziji, kartografiji, navigaciji, kontroli saobraćaja, mobilnoj telefoniji (pored pozicioniranja, služi i za hitne slučajeve traženja aparata, odnosno ljudi), tektonici, odmoru, pa čak u raznim video-igrama. Koriste ih i prodavci automobila da isključe iz saobraćaja korisnike koji nisu posle upozorenja uplatili ratu za vozilo.  

Jasno je da situacija još nije dramatična i da globalni pozicioni sistem isto tako traži i globalno ometanje, što je, za sada, veoma skupo i tehnički složeno. Čak i da se tako nešto dogodi, sve te nuklearne podmornice i interkontinentalne balistike rakete (ICBM), ne bi bile beskorisno gvožđe jer svakako imaju redundirane sisteme i ”zaključane” koordinate za slučaj bilo čega. No, na ratištu taktičkog nivoa, stvari stoje drugačije i mogućnosti i pretnje ispravnom radu GPS su sasvim realne i ostvarive.

”Krasuha” – od reklame do istine

Trenutno najspominjaniji (sigurno ne i jedini) sistem elektronskog ratovanja jeste ”Krasuha”. Opet je na delu ruska praksa da se sistemima daju imena biljaka. No, ova biljka nije bilo kakva. Višegodišnja zeljasta otrovna biljka, kod nas poznata kao velebilje (ludača, bun, veliko bilje, luda trava, vučja trešnja, pasja jagoda). Latinski naziv joj je Atropa belladona, biljka koja je otrovna, a tokom srednjeg veka gospođice su ukapavale male količine velebilja u oči što je izazivalo širenje zenica, a oči bi postajale upadljivije. Eto, neko je u ruskim konstrukcionim biroima i o tome mislio, a taj konstrukcioni biro zove se Sveruski istraživački institut ”Gradijant” u Rostovu na Donu, u novgorodskom pogonu ”Kvant” koji je deo korporacije ”KRET” (АО ”Концерн Радиоэлектронные технологии- Koncern radioelektronske tehnologije – КРЭТ”). Serijska proizvodnja teče u Fabrici u Brjansku (”Брянский электромеханический завод – Elektromehanički zavod u Brajnsku”). Sistem ima zvanični naziv ”Krasuha -2/4”. Namena mu je zaštita komandnih punktova, grupacija trupa, sistema PVO, važnih industrijskih i administrativno-političkih objekata. Kompleks analizira vrstu signala i deluje na nepriljateljske radare ometanjem zračenja. No, što je još važnije, pri tom ometa, odnosno suzbija i komplikuje rad satelita i AVAKSA.

Razvoj ”Krasuhe” počeo je sredinom devedesetih godina kada je istovremeno sa kompleksom ”1RL257 Krasuha 4” razvijen i sistem ”1L269”. Sistemi se razlikuju po opremi (”Dvojka” radi na analognom principu, a ”Četvorka” na digitalnom), pa su im različite i karakteristike, kao i šasija. ”Krasuha 2” montira se na ”BAZ-6910-022 (8x)”, a ”Krasuha 4” na ”Kamaz 8×8”.  Državna ispitivanja završena su 2009. godine, a prvi primerci počeli su da stižu u jedinice 2012. godine.

Tehnički podaci su tajna, a proizvođač tvrdi da su velike mogućnosti ovog sistema da se izbori sa najsavremenijim radarima. ”Krasuha-4” može da ometa ne samo signal radara, već i radio-kontrolne kanale bespilotnih letilica. ”Krasuhu-2” podržavaju tri vozila, a ”Krasuhu-4” dva. Domet se procenjuje na 150-300 kilometara, a sistem je bio spreman za izvoz već 2013. godine. Sistem funkcioniše odlično u rasponu od minus 40 do plus 50 stepeni, a može da ometa i satelite u nižoj orbiti, čak i da ih trajno ošteti. U borbeni položaj dovodi se za 20 do 40 minuta. Sve su ovo, razume se, deklarativne vrednosti proizvođača. 

Svetsku premijeru vazdušno-kosmičke snage Ruske Federacije su ovom sistemu priredile oktobra 2015. godine na aerodromu ”Hmeimim” (međunarodni aerodrom ”Basil Al Asad”, dvadesetak kilometara od Latakije), tokom operacija u Siriji. Kako navode ruski izvori, ”Krasuha” je 17. aprila 2018. godine omogućila da se obore neke od američkih krstarećih raketa ”Tomohavk”, a pri tom je blokirala korišćenje GPS navigatora američkim izviđačkim dronovima. Tokom maja 2020. godine ”Krasuha – 4” oborila je turski dron ”Bajraktar TB-2” blokiranjem sistema upravljanja i komunikacije. U oktobru iste godine, jedna ”Krasuha-4” raspoređena u ruskoj vojnoj bazi u Gjumriju, oborila je devet ”Bajraktara” na teritoriji Jeremenije tokom rata u Nagorno Karabahu. Jedan kompleks, korišćen tokom SVO, marta ove godine zaplenjen je od strane Ukrajinaca u okolini grada Makarov i, po podacima ”The Daily Telegraph”, poslat je u Ramštajn, američku vojnu bazu, a zatim i u SAD radi proučavanja. Vojska Srbije je naručila ”Krasuhu”, no podaci o tome koji model je u pitanju i da li je stigao u naše naoružanje nisu dostupni. ”Krasuha” nije jedini sistem koji Rusi poseduju u protiv-elektronskom izviđanju i ratovanju. Tu su dvadesetak modela radio-lokacionog tipa, više od deset sistema protivelektronske borbe, preko 20 sistema za korišćenje na avionima i pet porodica satelita raznih specifikacija za radio-elektronsko izviđanje, ali i za građansku upotrebu. Naravno, protivelektronska borba je zasebna tema, no vredi spomenuti da je zapažen trend da se neletalna sredstva sve više koriste. I ranije se znalo za dronove i radio-ometače, ali u poslednjih petnaestak godina ti jevtini sistemi značajno menjaju ravnotežu na ratištu, ali i teorijski pristup savremenom ratovanju.