Сегодня технология GPS настолько тесно переплетена с нашей повседневной жизнью, что трудно вообразить мир без нее. Одним из главных изобретателей, внесших значительный вклад в открытие GPS, стал выпускник Bronx High School — Иван Геттинг. Как это было и чем был известен этот американский ученый с совсем не американским именем — дальше на bronx-future.com
Большое открытие
После того как был запущен первый спутник, исследователи всего мира тщательно изучали его работу. Радиосигналы, которые изменяли частоту в зависимости от движения спутника, привлекли внимание ученых из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Они заметили эффект Доплера – явление, при котором сигнал меняется, когда источник движется по отношению к наблюдателю. Это наблюдение стало основой идеи, что местонахождение спутника можно определять с Земли, и наоборот — местонахождение наземного объекта — с помощью спутников.
В 1958 году Агентство перспективных исследовательских проектов (ARPA) приступило к разработке системы Transit — первой в мире спутниковой навигационной системы, которая с 1960 года обеспечивала точное позиционирование для военных, в частности подводных лодок. К 1968 году система состояла из 36 спутников и обеспечивала точность в пределах десятков метров. Она работала до 1996 года, пока не была заменена GPS.
Идея более совершенной навигационной системы появилась у президента-основателя Aerospace Corporation — Ивана Геттинга, о котором расскажем чуть позже. В 1963 году в рамках исследования 621-B была предложена модель спутниковой навигации, которая базировалась на сигналах четырех спутников. Это позволяло избегать дорогих высокоточных часов в приемниках. Решение разместить точные часы в самих спутниках открыло путь к миниатюризации приемников, что позволило встраивать GPS в телефоны.
Успешному развитию GPS способствовали и другие инновационные технологии, в частности, появление микропроцессоров, новых компьютеров и атомных часов. Программа Timation, начатая в Военно-морской лаборатории, протестировала первые спутники с точной хронометрировкой. Кульминацией стал запуск спутника с атомными часами в 1974 году.
В 1972 году под руководством полковника Брэдфорда Паркинсона было начато объединение Transit, Timation и 621-B в одну систему. В 1973 году новый проект получил «зеленый свет» от Минобороны США. С этого момента началась разработка спутников Navstar.
Первые из них были запущены в 1978 году, уже в 1980-е годы система активно тестировалась.
В 1983 году президент Рейган разрешил использование GPS для гражданской авиации. С этого времени началось расширение коммерческого доступа к GPS. В 1989 году появилось первое портативное GPS-устройство для массового рынка. В то же время из-за опасений, что система может использоваться противниками США, Министерство обороны ограничило точность сигнала для гражданского пользования с помощью механизма «выборочной доступности».
Внедрение GPS в повседневную жизнь
Технология все больше входила в повседневную жизнь. В 1999 году появился первый мобильный телефон со встроенным GPS – Benefon Esc!, что стало началом массового внедрения навигации в мобильные устройства и автомобили.
В 2000 году правительство США отменило ограничение точности для гражданских пользователей (так называемую «выборочную доступность»), благодаря чему точность GPS для обычных граждан выросла в десять раз буквально за одну ночь. Благодаря стремительному удешевлению GPS-приемников (с $3000 до $1,50) и росту точности, GPS начал стремительно проникать в транспорт, логистику, бытовые устройства, мореплавание и другие отрасли.
Учитывая рост потребностей гражданского и военного секторов, началась модернизация системы. В 2005 году уже работали несколько поколений спутников (II, IIA, IIR), а новые модернизированные спутники IIR-M и IIF постепенно запускались к 2017 году. Параллельно развертывалась программа GPS III – поколение спутников с расширенными возможностями. Первые спутники GPS III были запущены между 2018 и 2020 годами. Исследования и разработки в этой области постоянно продолжаются, технологии совершенствуются и развиваются.
GPS повлиял не только на навигацию – его данные интегрируются с картографией, метеорологией, синхронизацией данных, а также используются в финансовых системах, телекоммуникациях, науке, строительстве и сельском хозяйстве. С начала 1980-х годов GPS способствовал росту экономики США на около $1,4 триллиона. Например, в 2007-2017 годах навигационные приложения помогли американцам сэкономить 52 миллиарда галлонов горючего и избежать более триллиона миль бесполезных поездок.
Иван Геттинг из Бронкса – одна из ключевых фигур
Президент-основатель корпорации Aerospace, Иван Геттинг, сыграл ключевую роль в создании спутниковой навигационной системы Navstar.
Начало этой истории уходит в 1940-е годы, когда Геттинг, работая в Радиационной лаборатории MIT, занимался разработкой радиолокационного управления оружием. Параллельно в соседней лаборатории создавали наземную навигационную систему Loran, идеи которой впоследствии вдохновили Геттинга. В 1950-х годах, уже возглавляя научно-техническое направление в Raytheon, он работал над проектом Mosaic — системой наведения ракет, работавшей подобно Loran, но с использованием спутников вместо наземных передатчиков. Геттинг понял: если вывести в космос достаточное количество спутников, то можно обеспечить точное трехмерное определение местонахождение где угодно на планете. Так возникла концепция Navstar.
В 1960 году, когда ВВС США поручили ему создать новую некоммерческую исследовательскую организацию — Aerospace Corp., он сразу же инициировал изучение идеи глобальной спутниковой навигации. Несмотря на занятость другими важными проектами, спутниковая навигация оставалась главным пристрастием Ивана. Однако реализация требовала огромных средств — не менее 18 спутников и миллиардов долларов. Геттинг активно продвигал свой проект, обращаясь к чиновникам, советникам и военным.
«Я предлагал это везде, рекламировал, рекламировал», — вспоминал Геттинг.
Сначала ему мало кто верил, но впоследствии Пентагон согласился финансировать демонстрационные испытания, а затем и полномасштабную разработку системы.
Первый спутник Navstar был запущен в 1978 году, а к 1985 году система уже могла работать в двух координатах в большинстве регионов.
Инженерное призвание
Несмотря на то, что родители Ивана Геттинга были совсем далеки от науки (отец занимался словацкой политикой и издательством, мама была домохозяйкой), интерес к технологиям у парня проявился с детства. Военная инженерия не была для него очевидным выбором: в детстве он не грезил танками или самолетами. Однако после знакомства с конструктором Meccano Иван увлекся техникой, научился понимать механику и впоследствии поступил в MIT, где получил стипендию в качестве победителя конкурса Эдисона. После выпуска в 1933 году, не имея возможности найти работу по специальности, Геттинг получил степень в области астрофизики в Оксфорде, а затем изучал ядерную физику в Гарварде, где создал первый быстродействующий триггер.
Иван Геттинг не планировал военную карьеру, но, как сам сказал, «война втянула его». Во время Второй мировой войны он присоединился к радиолокационной лаборатории в MIT. После начала Корейской войны ВВС США пригласили Геттинга на должность советника. За свою работу Геттинг получил медаль «За заслуги» от президента Трумэна в 1948 году – одну из самых высоких наград для ученых того времени.
Несмотря на впечатляющие достижения, Иван не скрывал своих ошибок. Однажды, пытаясь воспроизвести эксперимент по ядерному разделению, он использовал старый колпак из борного стекла, который поглощал нейтроны — поэтому эксперимент провалился. Еще один эксперимент с воздушным шаром закончился взрывом и ожогами. А при работе в Raytheon производство остановилось из-за несоответствия кабеля, который обошелся компании в $300 000 — Геттинг сохранил этот кабель как напоминание о важности внимания к мелочам.
Со временем Геттинг перешел от инженерии к управлению. В Raytheon он инициировал строительство современных офисов с озеленением и личными кабинетами, подражая опыту Bell Labs, в отличие от практики тесных промышленных помещений того времени.
«Я сам был работающим инженером», — говорил Геттинг. «Я не хотел быть одним из тысяч. Я хотел индивидуальности. Ученые и инженеры, если они вообще хорошие, хотят индивидуальности; они хотят иметь возможность встречаться с другими инженерами, но они не хотят, чтобы их загоняли как овец. А стоимость надлежащего офисного пространства — это минимальная часть общих затрат на функционирование высокотехнологичной компании».
Геттинг считал, что инженерам нужно давать не только комфорт, но и признание. Хотя в военной сфере публичная слава была ограничена, он все же пытался мотивировать людей лично, поддерживал молодых специалистов и поощрял их инициативу. Коллеги вспоминали, что его стиль руководства – искренний и вдохновенный – придавал людям уверенности и помогал раскрыть потенциал.
