Из сообщения РИА НОВОСТИ 09:57 21.06.2011
«Летевший из Москвы самолет Ту-134 авиакомпании «РусЭйр» разбился в ночь на вторник при заходе на посадку неподалеку от аэропорта Петрозаводска. Из 52 находившихся на борту пассажиров и членов экипажа 44 человека, включая семерых детей, погибли.»
Из окончательного отчета по результатам расследования авиационного происшествия:
«20 июня 2011 года экипаж самолёта Ту-134А RA-65691 ЗАО «Авиакомпании РусЭйр» выполнял рейс ЦГИ-9605 с целью перевозки 43 пассажиров по маршруту Домодедово – Петрозаводск (Бесовец). При заходе на посадку в а/п Петрозаводск, в сумерках, по системе ОСП (оборудование системы посадки) с МКп =12гр (магнитный курс посадки). Произошло столкновение ВС (воздушное судно) с деревьями на удалении 1260 м от входного торца ВПП (взлетно-посадочная полоса) и правее оси ВПП на 270м. В результате столкновения самолета с землей и последующего пожара погибло 47 человек, 5 человек получили серьезные телесные повреждения.»
Из материалов расследования следует, что, в условиях плохой видимости, самолет заходил на посадку на взлетно-посадочную полосу, не оборудованную курсо-глиссадной системой. При этом командир корабля управлял самолетом по командам штурмана, который использовал штатную спутниковую навигационную систему для определения места. В результате самолет уклонился от полосы на расстояние более 130 метров и в последствие врезался в землю.
Среди факторов, способствующих катастрофе, Межгосударственный авиационный комитет (МАК), проводивший расследование, указал:
«Неиспользование экипажем показаний АРК (автоматический радиокомпас) и других приборов для комплексного контроля положения ВС на предпосадочной прямой, при использовании штурманом информации спутниковой навигационной системы KLN-90B (в нарушение требований дополнения к РЛЭ (руководство по летной эксплуатации) самолета Ту-134 (разд. 4, п. 0.11)).»
Как же так получилось, что использование современного самолетного GPS навигатора, имеющего предельную погрешность определения координат места не более 10 м, не помогло безопасно вывести самолет на полосу, а наоборот, способствовало катастрофе?
В этом же отчете МАК указано, что
«…координаты схем подхода к аэропорту Петрозаводска, которые использовались экипажем ТУ-134, приведены к системе координат СК-42… В спутниковых системах навигации должны использоваться только координаты систем WGS-84 или ПЗ -90.02, так как координаты в системе СК-42 могут значительно отличаться от координат в системе WGS-84 или ПЗ -90.02. Использование в спутниковых системах навигации координат в системе СК -42 приводит к погрешностям, влияющим на точность захода на посадку. Для перевода координат из системы СК-42 в WGS-84 или ПЗ -90.02 необходим пересчёт данных.»
Что же это за системы координат, пренебрежение которыми закончилось так трагически? Давайте разберемся.
Большинство современных людей считает, что наша планета Земля имеет сферическую форму, слегка сплющенную у полюсов. Однако, это не совсем так. Математически точно описать фигуру Земли практически невозможно, потому что невозможно задать конечную функцию, которая бы описывала поверхность Земли. Упрощенное представление фигуры Земли – это «геоид». Фигура, которая получается, если представить, что на нашей планете нет материков и островов, а есть лишь бесконечный мировой океан. Поверхность этого океана и определит поверхность геоида. Основное свойство геоида в том, что вектор силы тяжести в любой точке геоида перпендикулярен его поверхности (составляет с поверхностью прямой угол). Если мы привяжем к нитке грузик, то нить укажет нам направление точно в центр масс Земли, а для геоида еще и будет перпендикулярна его поверхности. Термин «геоид» был предложен в 1873 году немецким математиком Иоганном Бенедиктом Листингом. Фигура геоида постоянно уточняется и усложняется. Но даже упрощенный и неточный геоид для практического применения оказался слишком сложным.
Наиболее близкой к геоиду геометрической фигурой является эллипсоид. Эллипсоиды и по сей день используются для задания формы Земли. Они представляют слишком упрощенную модель, но, вспомним, что когда-то Землю вообще считали плоской.
Почему я говорю здесь о множестве эллипсоидов? Неужели нельзя обойтись одним?
Давайте проведем мысленный эксперимент. Возьмем кусочек пластилина и попытаемся вылепить из него сферу, размером с шарик для пинг-понга. Наверняка получилось несколько коряво, не совсем похоже на шарик. Теперь возьмем шарик для пинг-понга и поставим рядом с нашей лепкой. Пластиковый шарик — это математическая модель пластилинового шарика.
Предположим, что мы поместили шарик для пинг-понга внутри пластилинового и можем менять его радиус и положение относительно центра. Теперь если нам нужно максимально точно повторить какой-то участок пластилиновой поверхности мы можем подогнать нашу математическую модель. Но точное соответствие одному участку поверхности может вылиться большим несовпадением в другом месте! Поэтому не существует одного универсального эллипсоида, который точно бы повторял поверхность Земли во всех точках.
В 1940-1942 годах группа советских геодезистов под руководством Феодосия Николаевича Красовского провела ряд сложных измерений и определила размеры земного референц-эллипсоида. На основании результатов измерений Постановлением Совета Министров СССР № 760 от 7 апреля 1946 г. размеры эллипсоида Н. Ф. Красовского приняты при всех геодезических, топографических и картографических работах СССР, а сама Система Координат получила наименование СК-42. Другое название этой системы координат: «Система координат 1942 года (Пулково)», — т.к. в качестве точки отсчета был принят центр зала Пулковской обсерватории.
Так как этот эллипсоид изначально предназначался для государственной системы координат, он довольно точно описывает поверхность планеты для всей территории бывшего СССР и непригоден для использования, например, в Австралии. Большинство морских навигационных карт, изданных Главным управлением навигации и океанографии МО РФ, построено на базе СК-42. В заголовке карт это обычно указано.
С наступлением космической эры, наконец, удалось взглянуть на Землю со стороны, более точно определить ее форму, размеры и корректно «порезать» на параллели и меридианы. В результате в США появился эллипсоид WGS 84 и одноименная с ним общеземная система координат, а в СССР система координат «Параметры земли ПЗ-90», которые отличаются между собой всего на полметра. Система координат WGS 84 известна, в первую очередь, благодаря широкому распространению спутниковой навигации (GPS), использующей эту систему. WGS 84 – это геоцентрическая система координат, то есть начало отсчета для нее – центр Земли. Координаты задаются в градусах, как широта и долгота, соответственно от экватора и Гринвича. Но как мы уже должны понимать эти углы измеряются на эллипсоиде, принятом за основу, а это означает, что, используя другой эллипсоид, мы получим другие координаты ТОЙ ЖЕ точки.
Важно понять одно. Сами по себе системы координат ошибку в определение положения точки в пространстве не вносят, так как величина ошибки – это всегда сравнение с эталонным значением, которого просто не существует, если использовать только одну систему координат. Ошибка возникает при переходе от одной системы к другой. Например, если просто переложить координаты точки с эллипсоида WGS 84 на эллипсоид Крассовского, то ошибка может достичь сотен метров!
Для перехода из одной системы координат к другой существует набор параметров, называемый геодезическим датумом. Строгий подход подразумевает сложную математику, но даже упрощенный способ пересчета координат дает достаточную точность. На практике моряки используют мореходные таблицы:
Так что, если вы имеете географические координаты, сразу поинтересуйтесь, на каком эллипсоиде они измерены. Как правило на всех морских навигационных картах эта информация имеется, поэтому используя GPS навигатор и бумажные карты принимайте во внимание возможные расхождения.
Как вы уже поняли, к сожалению, штурман ТУ-134 рейса Москва — Петрозаводск, забыл или не знал о том, что координаты торца полосы и наземных ориентиров аэропорта на схемах указаны в системе координат СК-42, и использовал их в GPS приемнике, работающем по системе WGS 84, что привело к отклонению в местоположении самолета более чем на 130 м и способствовало катастрофе.
Чтобы не иметь проблем — запомните раз и навсегда: Все GPS-навигаторы все вычисления производят в своей родной системе WGS-84. В этой же системе они сохраняют в своей памяти точки, треки и маршруты. В ней же принято передавать координаты в компьютеры и другие устройства и сохранять данные в файлы. Координаты дорог, населенных пунктов, гор и озер в загруженной в навигатор карте тоже хранятся в WGS, не зависимо от того, в какой системе эта карта была построена. ГЛОНАСС приемники делают то же самое, но в своей ПЗ-90.
Даже если ваш GPS приемник умеет передавать данные в системе отличной от WGS-84, а программа умеет такие данные принимать, никогда этого не делайте. В лучшем случае вы потеряете точность на двух лишних преобразованиях, а в худшем ваши точки «уедут» метров на 150 и вы долго будете спрашивать на форумах, почему.
Для пользования навигатором вам вообще не нужны никакие другие датумы кроме WGS-84. В этой системе вы можете хранить координаты, передавать их друзьям, публиковать в Интернете. По таким координатам вас быстро найдет спасательная служба любой страны, несмотря на то, что у них, возможно, принята другая система. Другой датум может понадобиться вам только в том случае, если у вас есть бумажная карта в другой системе координат, и вы захотите найти текущую точку на этой карте или ввести в навигатор координаты точки, определенные по карте с помощью линейки. Вот для этого, и только для этого, в навигаторе нужно менять датум.