dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Дошли слухи, что и новая модель OpenAI GPT-6 Astra, даже в режиме Pro, считает, что причина (существования) дня и ночи на Земле – это вращение Земли вокруг своей оси. Занятно. Несомненно, это сейчас самая продвинутая модель из публично доступных. Но результат “по данному вопросу” – всё тот же. Вообще, тема про вращение Земли и день с ночью – одна из самых показательных. И вовсе не в отношении LLM, а в отношении понимания, знания и “наученности”. Я, кстати, часто к этой теме обращаюсь, и на dxdt тоже.

Почему выше слово “существования” дано в скобках? Потому что тут есть небольшая языковая особенность. Исходный вопрос – на английском, и он хоть и использует определённый артикль, но истолковать, действительно, можно по-разному. Однако толкования не спасают ситуацию: What is the cause of day and night on Earth? GPT-6 почему-то отвечает: Day and night are caused by Earth’s rotation on its axis (дословно: “День и ночь вызваны вращением Земли вокруг своей оси”). Дальше там идут неважные пояснения. Очевидно, это просто неверный ответ, как бы слова ни трактовались (в рамках разумного, конечно). К сожалению, этот неверный ответ – самый распространённый, поэтому-то он и тут вылезает. Но, надо отдать системе должное: если начать подсказывать, то верные ответы начинают вылезать тоже. Впрочем, эта записка немного о другом, а GPT тут лишь в качестве повода.

Как вообще нужно отвечать на вопрос о том, в чём причина существования дня и ночи на Земле? Отвечать нужно прямо и правильно: причина – в Солнце. Почему? Потому, что если убрать Солнце, – как светило, – из системы, то не будет ни дня, ни ночи. Кто-то может потребовать уточнений: дня, понятно, не будет без Солнца, но вот планета-то погрузится в вечную ночь. Как бы ни так! Ночь – это промежуток времени от заката до восхода, так что день – необходим для определения ночи. Нет Солнца – нет восхода. Нет и ночи.

Очевидно?

Почти.

Если начать закапываться в детали, то вылезут небольшие логические хитрости. Первая из них: Земля должна быть непрозрачной. Вот это как раз очевидно. На прозрачной хрустальной Земле солнечный свет просвечивает все стороны одновременно. Вторая хитрость: на непрозрачной Земле не должно быть такой атмосферы, которая рассеивает свет Солнца “по всей поверхности планеты”. Но это именно что неожиданные детали и уточнения. И если убрать Солнце, то даже на хрустальной Земле не будет ни дня, ни ночи.

Рассмотрим теперь другой вопрос: в чём причина смены дня и ночи? Правильный ответ: причина в том, что Солнце вращается вокруг Земли. Потому что если Солнце не вращается вокруг Земли, то на одной стороне той Земли всё время ночь, а на другой – всё время день.

(Откровенно говоря, меня всегда удивлял тот факт, что люди начинают почему-то вспоминать как, якобы, “вот Коперник доказал”, хотя Коперник ничего такого и не пытался доказывать. “Допустим, ваш Коперник прав”, – пояснял Шерлок Холмс. Но какая разница? Да никакой, действительно.)

Кажется, если всё время ночь на одной стороне планеты, тогда эту ночь нельзя будет назвать ночью, поскольку опять нет восхода Солнца. Но это только формально: если путешествовать по такой Земле, проложив подходящий маршрут, то в какой-то момент восход образуется из-за собственного движения путешественника.

Заметьте, Земля, вокруг которой Солнце не вращается, тем не менее вращается вокруг своей оси (в наивном смысле), если только она движется по орбите вокруг Солнца. Как так получается? Очень просто: чтобы всё время быть повернутой к Солнцу одной стороной – Земле нужно вращаться. Но, опять же, вращение тут – это вопрос системы координат. Тем не менее, за движение по орбите тут опять отвечает Солнце. Не было бы Солнца, не было бы данного орбитального движения, а лишь вечный не-день, который вращением не исправить.

Пишут (англ.), что SpaceX запустили сегодня в ближний космос полусекретный проект, но с секретным возвращаемым блоком (см. картинку), который блок должен быстро доставлять “груз” в произвольную точку на поверхности Земли. Всё под говорящим названием Starfall.

(Размеры возвращаемого блока или спускаемого аппарата. Credit: SpaceX.)

Блок должен нести тонну полезной нагрузки. Что бы это могло быть? Нетрудно предложить различные варианты – от автоматического оборудования, синтезирующего какие-нибудь материалы с особыми свойствами в условиях “микрогравитации”, до пачки полуавтономных дронов, вылетающих на малой высоте над нужной территорией.

Кстати, занятно: ещё в 2016 году SpaceX обещали, что не позднее 2018 года доставят тяжёлый аппарат на Марс, в качестве первого шага марсианской программы SpaceX.

Это, конечно, и тогда-то выглядело очень сомнительно (о чём и написано в записке по ссылке). Десять лет прошло с 2016 года, но что-то именно в SpaceX марсианскую программу не развили совсем, аппаратов-роботов от этой корпорации на Марсе нет и сейчас, что уж там говорить про 2018 год. Зато сильно развили в SpaceX военную спутниковую низкоорбитальную группировку – Starshield, – которая работает на базе Starlink. Оно и понятно: от мифического строительства городов на Марсе толку нет, кроме как при использовании в качестве схемы прикрытия.

В СМИ подтверждают (англ., со ссылкой на US Space Force), что SpaceX со Starshield/Starlink официально достался контракт на запуск спутниковой сети обмена данными для военных применений. Естественно, такая сеть работает на низкоорбитальных космических аппаратах. Процитирую прошлогоднюю записку по этой теме:

Тут получается онлайн-доступ к спутниковой разведке, технология, которую раньше описывали в фантастических произведениях: видеопоток с орбитального телескопа, направленного в нужную точку поверхности Земли, поступает в режиме реального времени (ну, хорошо, что-то близкое к этому).

Ракета в рамках Artemis II стартовала успешно, при этом, если по плану, то обратно астронавты должны вернуться 10 апреля – то есть, если формально смотреть по времени возвращения, то чуть-чуть не хватит до Дня космонавтики, но если учитывать накладные расходы (транспорт, разница во времени и пр.), то как раз ко Дню космонавтики успевают: можно будет на dxdt опубликовать фотографию ракеты.

Artemis II – это пристрелочный облёт Луны. Без этого, понятно, никак. Но, всё же, до высадки – ещё далеко. Очередная высадка на Луну – только запланирована на 2028 год: это Artemis IV. 2028 год – очень близок, верно, однако и глобальные обстоятельства какие-то не слишком радужные. При этом ещё и во многих крупных СМИ уже сейчас объявляют о “возвращении на Луну” – как бы, бег впереди паровоза в данной области ранее очень не приветствовался. Но посмотрим.

Starship – это большая возвращаемая ракета SpaceX, которая, пока что, устойчиво не возвращается. Но вот пишут, что штатовский надзорный орган FAA согласовал новый план для спуска отработавших ступеней Starship: согласно этому плану, ракета может спускаться над городами с населением около миллиона в каждом (это на территории Мексики, впрочем, не США). Довольно занятное развитие.

Вообще, есть такое распространённое мнение, что если (во время спуска) ракета Starship “выйдет из строя” или будет “потеряно управление”, то ракета просто развалится в воздухе и, в основном, сгорит, не долетев до земли – ну, может, какие-то обломки упадут, да. Поэтому, мол, нет ничего опасного в полёте над городами. Но это не совсем так. Конструкция Starship концептуально отличается от конструкции “обычных” ракет-носителей. В конструкцию Starship прямо заложен управляемый полёт от старта до приземления – тут есть спуск и посадка: это же возвращаемая система. Значит, эта система, с достаточно заметной вероятностью, может отказать так, что способность к устойчивому полёту сохранится, а вот возможность следования заданной траектории и возможность управления с земли – нет. Так что не сработает даже самоликвидация (которая, вообще говоря, должна автоматически происходить, если на достаточной высоте потеряна связь с центром управления; но как там оно реально сделано – кто ж знает).

Естественно, равно этот же момент, – запланированная возможность устойчивого, управляемого полета, – позволяет перейти от планирования “района падения” заведомо неуправляемой отработавшей ступени к планированию управлемого спуска. Раз можно полёт контролировать, то можно его провести над городами – самолёты же летают. А на случай нештатной ситуации – запланировать небольшие “районы падения” обломков вдоль траектории, но не в городах. Вопрос лишь в том, насколько аппарат, подобный Starship, готов для такого варианта. Всё же, это далеко не самолёт, даже не воздушно-космический самолёт, типа “Шаттла”.

В очередной полёт, как пишут, специальный аппарат X-37B повёз экспериментальную инерциальную навигационную систему с квантовыми сенсорами.

Интересно наблюдать, как инерциальные системы вдруг начали массово противопоставлять спутниковым – GNSS (GPS и др.). Как если бы инерциальные системы только сейчас придумали для того, чтобы было чем заменить GPS. Конечно, принципиальная ненадёжность GPS нынче стала широко известной, но это вовсе и не означает, что о такой ненадёжности специалистам не было известно ранее. Более того, долгое время гражданский сигнал GPS просто содержал уводящую помеху, специально снижавшую точность (забавно, что в “газетах” про это иногда писали так, что, дескать, это ограничение самой спутниковой навигации, как технологии).

С точки зрения навигации, как технической дисциплины, GNSS отличается от инерциальных систем принципиально. GNSS – это система с плавающими внешними ориентирами, да ещё и работающая только тогда, когда с этими ориентирами есть радиосвязь (можно принимать сигнал). Зато успешное использование GNSS требует минимальных затрат: и по аппаратуре, и по энергии сопровождения (не нужны всякие хитрые стабилизирующие механизмы и пр.).

Инерциальная же система – это система сугубо внутренняя, собственная. Они известны давно: гироскопы разных схем и природы, акселерометры и датчики углов – это всё было до GPS. Но квантовые устройства тут не приносят чего-то принципально нового именно в навигационном смысле. Да, интересно было бы попробовать привязать сенсор к некоторому “мировому квантовому эфиру”, если таковой обладает нужной структурой, но это пока что фантастика: гироскопы с акселерометрами и угловыми датчиками остаются, но становятся “атомными”, чтобы измерения можно было проводить квантовыми сенсорами. Эти квантовые сенсоры лишь могут помочь сделать более точную инерциальную систему, потому что основная проблема таких систем – накопление погрешности.

В GNSS тоже есть погрешности, но там можно предотвратить их накопление, действуя через саму опорную внешнюю систему, которая управляется центрально. А вот инерциальная система подобной гарантированной коррекции не имеет, поскольку работает в обратной, относительно GNSS, логике. Естественно, это не означает, что инерциальную систему в принципе нельзя корректировать – можно, конечно. Например, можно вычислительно удалять регулярные погрешности, можно осуществлять периодическую привязку к местности и т.д.

Пишут, что после очередного обновления iOS Apple на iPhone в Штатах появилась поддержка доступа к Starlink, как к “телефонному сервису”, через идентификаторы оператора T-Mobile. Что там в обновлении – не ясно: возможно, новая прошивка для радиомодуля, возможно – нет, и прошивка была обновлена заблаговременно, а теперь включили именно конкретные параметры для данного радиоканала.

Пусть для того, чтобы принимать произвольные сигналы смартфона спутниками Starlink – обновление прошивки и какое-то участие со стороны смартфона не нужны, однако, если смартфон с новой прошивкой радиомодуля активно выполняет команды, поступающие со спутников, в кооперативном режиме участвует в радиообмене, то это заметно расширяет возможности и по доступу к смартфону, и по наблюдению. И тут не важно, поддерживаются ли пользовательские функции, доступные на уровне ОС, и какой именно оператор сотовой связи прописан в обозначениях: сигналом спутников всё равно управляет оператор спутников, а не “титульный” для пользователя провайдер. То же самое относится и к радиообмену – сама “сеть сотового оператора”, как феномен, начинается на уровень выше технических сигналов, особенно, если речь про спутниковый доступ.

Кстати, если в процессе геолокации радиопередатчика участвует сам радиопередатчик, то расширяется спектр доступных инструментов, что, понятно, повышает точность. Но прежде всего интересны возможности по сбору состояния радиоэфира приёмником смартфона: это вполне себе штатная функция, которая в так называемых “сетях 5G” получила большое развитие, и если радиомодуль смартфона активно взаимодействует с сетью спутников, то это означает, что по запросу спутниковой сети радиомодуль может передавать сведения о принимаемых им сигналах. Обратите внимание: речь тут вовсе не только о “сигналах спутников”, а, например, о сигналах локальных точек доступа/базовых станций (это, опять же, штатный механизм) и прочих устройств, которые “видит” смартфон, но не видит спутник.

В IEEE Spectrum небольшая статья (англ.) об истории одной программы спутниковой радиоразведки из 60-70-х годов прошлого века, в её развитии до 90-х.

Речь про системы NRO (штатовское агентство технической разведки), которые служили для обнаружения, классификации и геолокации советских РЛС по сигнатурам передатчиков. Ну, соответственно, фиксировали излучение не только передатчиков РЛС, но и других передатчиков, а также и их носителей, например, кораблей. Схема описана привычная – несколько спутников с синхронным временем и приёмниками на низкой орбите. Отдельно отмечен такой важный момент, как оперативная доставка “подписчикам” обработанных сведений. Первые спутники, в 60-х годах, записывали сигналы на магнитный носитель, пролетая над наблюдаемой территорией, а потом выгружали записанное, когда оказывались в зоне приёма наземной станции, где полученные данные ещё и анализировали какое-то заметное время. Однако к середине семидесятых добились поступления содержательной информации, представленной в удобной для “конечного пользователя” форме (то есть, сведения об активности советских систем на карте), с задержкой всего в несколько минут.

Понятно, что это всё секретные системы. Но нетрудно предположить, что с тех пор возможности спутниковой разведки для низких орбит увеличились многократно. По крайней мере, должно быть очевидно, что результат, который позволяют получить работающие синхронно сотни спутников, оснащённых современной твёрдотельной микроэлектроникой и мощными специализированными вычислителями на ASIC, просто несравним с параметрами трёх или пяти старых спутников. Тут не следует забывать про ключевой аспект: спутники на низкой орбите находятся всего в нескольких сотнях километров от поверхности планеты, а чувствительность и избирательность передового оборудования сейчас на “три поколения”, так сказать, выше, даже если за точку отсчёта взять не семидесятые, а девяностые годы прошлого века.

NASA сообщает, что марсианский “коптер” Ingenuity, который потерпел аварию 18 января 2024 года, подвела навигационная система. Эта система работала с использованием изображений подстилающей поверхности, которые получала специальная камера (см. картинку). В последнем (а не “крайнем”, да) полёте, при выполнении посадки, слишком однообразное изображение поверхности не позволило программному обеспечению найти достаточно “зацепок”, чтобы корректно посчитать горизонтальную скорость аппарата, а некорректная скорость оказалось слишком большой и робот перевернулся при касании, поломав лопасти.

Специально обученным людям известно, что если довелось спускаться на парашюте над большой водой, – например, в море, – то отстёгивать подвесную систему допускается только после касания воды ногами: всё потому, что над водой очень сложно визуально определить реальную высоту – можно легко ошибиться на десятки метров. Естественно, то же самое верно для любой ситуации отсутствия ориентиров, а вот степень этого самого “отсутствия” как раз определяется характеристиками системы зрения, которая и подвела робота, правда, в плане скорости, а не высоты (для высоты там есть отдельный альтиметр).

(Фото: NASA/JPL-Caltech)

В недавней записке про методы геолокации передатчиков при помощи сети приёмников сказано, что речь про наземные опорные станции. Но все описанные в той записке методы, с некоторыми изменениями, можно применять и с борта спутника, находящегося на околоземной орбите. Особенно, если это не один спутник, а сеть из многих аппаратов. У спутника достаточно стабильная траектория, чтобы правильно учитывать движение с опережением по времени. Особенности, которые относятся именно к спутниковым измерениям, касаются, прежде всего, доплеровского сдвига частот: практические значения скоростей в такой сети могут быть очень большими (многие километры в секунду). Зато сети спутников на низкой орбите дают высокую точность определения координат.

Собственно, именно низкоорбитальные спутники предлагают в качестве платформы для космической связи через “обычный смартфон”. Но тут можно вспомнить и другое, отдельное направление – использование космических аппаратов для определения характеристик работы космической же системы связи. Понятно, что раз находящийся на орбите аппарат может принимать сигналы не просто наземной станции, но даже “обычного смартфона”, то почему это должен быть именно аппарат штатной сети связи? Нет, не должен: сигналы могут принимать и другие спутники, которые “просто пролетают рядом” и немного зависли на подходящей орбите. Если бы речь шла о специальной наземной станции, то можно было бы что-то предложить из области скрытых сигналов (LPI/LPD – Low Probability of Interception/Detection), использующих особую модуляцию. Но к “обычному смартфону” это не применимо, поэтому детектировать и определять координаты работающих со спутниковой системой смартфонов можно из космического пространства – то есть, над любой частью поверхности Земли.