В ОмГТУ работают над вопросом обеспечения надежной связи в Арктике

В Омске разработаны системы связи для Арктики. Об этом рассказал Игорь Дулькейт, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института радиоэлектроники и приборостроения ОмГТУ, к.т.н.

- Игорь Владимирович, тема освоения Арктики не первый год находится в центре внимания государственной власти. Почему сегодня звучит тема именно новых разработок? Советский задел окончательно исчерпан?

- Практически да. То, что создавалось в Советском Союзе для Арктики, отработало свой срок. Остались ржавые бочки и другой металлолом, который сейчас благополучно вывозят в ходе мероприятий по очистке северных территорий. Вся инфраструктура сегодня практически создается «с нуля». Соответственно есть ряд проблем, которые необходимо решать.

- Вы работаете в области систем связи. В чем специфика арктической зоны — там какие-то другие условия, чем в других районах нашей страны?

- В полярных областях, причем в большей степени на территориях, прилегающих к Северному полюсу, наблюдается аномальная ионизация ионосферы. Нижние слои ионизируются, повышается поглощение радиоволн, и в итоге — начинаются серьезные проблемы со связью. Например, широко применяемая в мире для дальних и сверхдальних расстояний коротковолновая радиосвязь, там просто не работает. Почему? КВ-связь устроена таким образом, что волна отражается от верхних слоев ионосферы и возвращается на землю (радиоволна может отражаться многократно и даже обогнуть планету). На Севере волна просто не доходит до нужной высоты. Понятно, что есть еще УКВ-связь, диапазоны, в которых работают мобильные системы связи. Это всё работает только в зоне прямой видимости. Если вы не поднимаете вышку на на десятки метров, то дальность действия связи не превышает 10 километров, т.е. нужна развитая инфраструктура связи, которая в арктической зоне отсутствует...

- В СССР строилась система тропосферной связи…

- Да, для этого нужны дорогостоящие крупногабаритные станции. Сейчас этой инфраструктуры по факту на Севере уже нет.

- То есть нужен новый подход к теме организации связи в Арктике?

- Да, и процесс разработки уже активно ведется. ОмГТУ подключился к этой проблеме 4 года назад, когда, традиционно проводимая в Омске выставка ВТТВ была переориентирована на проблемы Арктики, в это же время Омский Политех принял участие в конференции по Арктике (кстати в этом году она уже была 5-я по счету, предыдущая проходила в Сочи и собрала многих руководителей и ведущих специалистов по этой тематике). Мероприятие так и называется «Связь на Русском Севере». Так вот на первых форумах было много грандиозных планов вроде запуска специальных спутников связи на орбитах над полярными районами в течение ближайших 5-10 лет. Выглядело это так, как когда голодному человеку говорят, что «здесь скоро построят ресторан», а ему нужно сейчас перекусить. Так же и с нашей темой. Связь нужна уже сейчас, доступная по цене и удобная с точки зрения времени развертывания, необходимых компонентов и т. д. Спустя прошедшие с момента первого мероприятия годы люди понимают, что огромных средств на мегапроекты всё-таки нет, и начинается прагматика. Опять же по спутниковой связи есть еще один нюанс. Все знают, что чем выше орбита спутника, тем доступнее связь (поэтому самый простой вариант — спутник на геостационарной орбите, находящийся практически постоянно над районом, который он обеспечивает связью). Но такие спутники хорошо работают в экваториальной зоне и умеренных широтах — где Земля вращается. Взять ту же систему международной морской связи ИНМАРСАТ. Выше 70-й параллели она «имеет право не работать». Если судно ушло в районы Арктики севернее 70-й параллели, то начинаются проблемы со связью и ...страховой компанией, которые крайне неохотно страхуют суда осуществляющие плавания в особо рискованных районах акватории Мирового океана!

- Почему?

- Потому что оно не имело права туда заходить, не имея оборудования, гарантирующего надежность радиосвязи. Вся акватория Мирового океана делится на 4 морских района: А1 — зона действия УКВ-радиосвязи, А2 - «промежуточные волны» (верхняя часть средневолнового и нижняя часть коротковолнового диапазонов до 4 МГц, где распространение идет поверхностной волной), А3 — зона действия системы ИНМАРСАТ и А4 — полярная зона, где связи почти нет — КВ-связь работает чисто эпизодически. Мы уже говорили выше, с чем это связано. Поэтому Омским государственным техническим университетом по Федеральной целевой программе развития гражданской морской техники была разработана документация на радиостанцию средневолнового (СВ) диапазона для самой проблемной зоны, которая получила одобрение Морского и Речного регистров. 

- У СВ-диапазона какая-то особая специфика?

- СВ-диапазон он как был, так и остается в регламенте Морской подвижной службы. Но к середине 90-х годов так называемая «слуховая вахта», когда данные передавались азбукой Морзе на частоте 500 КГц, была закрыта, потому что такой вид связи требовал соответствующей высокой квалификации радистов. В СВ-диапазоне сегодня работают только система навигационного оповещения - НАВТЕКС, которая односторонняя («берег – судно») и не требует полноразмерных передающих антенн на корабле. С появлением глобальной системы морской связи при бедствии немножко изменились процедуры самой организации связи. Сейчас судно, попав в какую-то сложную ситуацию, не пытается достучаться напрямую до спасательного центра. Теперь оно просто передает сигнал бедствия, а все суда его ретранслируют. В результате внедрения такой системы любое судно, плавающее до района А3 включительно, не испытывает проблем. Проблемы начинаются, когда оно уходит в район А4, то есть в Арктику, где такие системы не работают столь эффективно и привычной береговой инфраструктуры нет. Можно было бы работать в этом районе поверхностной волной, но в дело вмешивается физика: эта связь идет за счет дифракции и чем больше длина волны, тем больше расстояния, на которые можно связываться, но чем больше длина волны, тем длиннее будет сама антенна. Полноразмерная эффективная антенна должна быть не меньше, чем четверть длины волны, т. е. если длина волны несколько сот метров — антенна вам понадобится огромная, и не каждое судно сможет ее нести…

- Какое решение предложили ученые Омского государственного технического университета?

- Была разработана штыревая укороченная антенна. Причем штыревые антенны это самые распространенные на мобильных объектах: судах, автомобилях и т.д.. Мы провели испытания в 2015-2017 годах в Омской области, когда получили дальность связи между машинами до 300 км (дальше мы просто не поехали). Расстояние уверенного приема и передачи зависело от режима работы оборудования — в режиме телефона около 200 км, если в режиме телеграфа, то теоретически выходим на до 700 км.

- Хорошие показатели. А в арктических условиях разработку уже протестировали?

- На предыдущей конференции «Связь на Русском Севере» мы смогли наладить контакт с представителями МЧС России, которые сообщили, что им нужна связь в Арктике с мобильными группами спасателей, которой просто нет. Мы провели 2 этапа испытаний нашей разработки по линии МЧС — в Вытегре (Вологодская область, там крупный Арктический учебно-спасательный центр МЧС) и на базе аварийно-спасательного центра МЧС в Воркуте — непосредственно в приполярной зоне. Достигнутый результат был в районе Воркуты — около 60 км, дальше заехали за гору, попав в зону радиотени. Однако и такого большого расстояния радиосвязи у них еще не было. В Вытегре получили более 100 км, дальше опять же просто не поехали. По опыту тестов в северных районах с попаданием в «мертвую зону» из-за рельефа местности сделали выводы, что связь нужно строить там не по схеме «точка — точка» (point to point), а именно создавать систему связи.

Еще один момент — в силу прогресса сегодня себя уже исчерпал традиционный способ организации связи только за счет совершенствования технических средств.

- Сегодня всё настолько серьезно изменилось?

- Когда я начинал в теме морской радиосвязи, это были 80-е годы. Занимался приемниками: на корабле стояли приемники, на которые ставили мощную защиту антенного входа, так как использовались мощные передатчики. Всё это делалось для того, чтобы где бы корабль не находился, он всегда мог связаться со своей базой. А уже в 2000-х годах, в моем общении со специалистами одной фирмы, занимавшейся поставками оборудования морской связи, узнал что за 10 лет они продали пару мощных 400-ваттных передатчиков, а 1-киловаттные вообще никто не спрашивает. Теперь всем нужны 100-150, от силы 200-ваттные устройства. Всё это стало возможным, потому что построена сеть, внедрена система и решена задача связи на выделенных частотах: каждое судно должно нести круглосуточную вахту и в случае приема сигнала бедствия отправить его дальше. Стала не нужна имевшаяся ранее избыточная мощность оборудования, упростились требования к аппаратуре.

- Кто кроме МЧС еще заинтересован в вашей разработке?

- Сейчас мы работаем дальше, интерес к теме проявляет Росгидромет. У них много метеостанций, сильно отдаленных от цивилизации, с которыми подолгу нет связи, а ресурсы для ее налаживания очень ограничены.

Есть определенный интерес со стороны Минобороны РФ. Радиосвязь поверхностной волной, особенно в Арктике под «ионосферным зонтиком», крайне сложно отследить из космоса.

Разумеется, с МЧС мы рассчитываем на продолжение сотрудничества. Тем более, что перед ведомством поставлена уже задача развертывания 10 координационно-спасательных центров вдоль арктического побережья России. Половина из них уже работает. Думаю, скоро подойдет время нам туда заходить со своей разработкой. Судоходство по СМП будет развиваться дальше. Это тоже потребует определенных затрат со стороны государства и его структур. Как мы уже говорили развитие судоходства здесь неизбежно упрется в проблемы со страховщиками, которые могут отказать в выплатах, в случае если судно ушло в зону, где пока по международным регламентам нет связи…

- Производство ваших систем будет организовано в Омске?

- Возможна реализация их выпуска на базе нашего технического вуза, где есть производственные мощности для небольших партий. Рассчитываем также найти индустриального партнера, который бы превратил наши идеи в большое промышленное производство.

- Кроме уже упомянутой антенны, что еще создано на уровне готовых приборов для потенциальных потребителей в ходе ваших исследований и тестов?

- Это радиостанция «Ноэма СВ», которая может комплектоваться оборудованием для 2-х градаций мощности: 8-ваттный трансивер с автономным питанием и дальностью действия до 50 км, а также повышенной мощности с внешним усилителем — до 100 Вт и дальностью до нескольких сот километров. Первый вариант можно смонтировать на снегоход или квадроцикл, второй — на базу «КамАЗа» или вездехода «Трэкол», он так же легко размещается на внедорожнике или «ГАЗели».

- Вопрос, без которого нельзя обойтись сегодня. А сколько стоит создание такой серьезной системы связи для Арктики? Наверное, очень дорого?

- Нет, бюджет наших многолетних исследований разумный и обоснованный. Из-за низкого процента накладных расходов разработки ОмГТУ в 3-4 раза дешевле чем у отраслевых НИИ и на порядки дешевле чем на серийном заводе.

- Сколько ученых было занято в проекте?

- Около 20 человек. В основном, это сотрудники радиотехнического факультета Научно-исследовательского института радиоэлектроники и приборостроения ОмГТУ.

- Вы уже говорили об изменении подходов к созданию систем связи в целом. Можно ли говорить об очередной происходящей революции в радиосвязи?

- Сейчас технических проблем уже нет, это результат многолетнего развития мировой науки и производства компонентной базы. Теперь главное это «цена — качество», т.е. решение задач радиосвязи с минимальными затратами. Мы ничего радикально нового не изобрели. СВ-диапазон используется с момента изобретения радио, еще знаменитый Гильермо Маркони работал в нем. Все развивается по спирали. Мы возвращаемся к тому, что было, но на новом технологическом уровне.

По материалам SM News