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 неподалекуот аэропорта Петрозаводска. Из 52 находившихся на борту пассажирови 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.
Различные референц-эллипсоиды отличаются размерами полуосей и месторасположением центра. Каждое развитое государство стремилось построить модель наиболее точно отражающую поверхность именно своей территории. В результате на текущий момент существует множество различных систем, построенных на основе разных референц-эллипсоидов.
Наиболее распространенные референц-эллипсоиды
В 1940-1942 годах группа советских геодезистов под руководством Феодосия Николаевича Красовского провела ряд сложных измерений и определила размеры земного референц-эллипсоида для территории Советского Союза. 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 этих 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 – World Geodesic System 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.
Следует отметить, что система WGS не лучше и не точнее локальных систем. Более того, локальные системы могут более точнее описывать участки планеты, для которых они были построены. Преимущество общеземной системы только в том, что она является универсальной, и более-менее удовлетворительно описывает всю Земную поверхность в целом.
Важно понять, что 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!
Иными словами, для одной и той же точки Земли в различных системах координат широта и долгота будут отличаться.
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.
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. На большинстве современных бумажных карт есть соответствующие предупреждения (см. предупреждение №5 на рисунке):
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.