Мореходная астрономия и кибербезопасность судна, что общего? - Морские вести России

Мореходная астрономия и кибербезопасность судна, что общего?

20.06.2023

Безопасность мореплавания

Мореходная астрономия и кибербезопасность судна, что общего?

Различия в нагрудном знаке капитана дальнего плавания времен СССР и знаке капитана судна, утвержденного распоряжением руководителя Росморречфлота в 2015 г., не очень существенные – главная эмблема Советского Союза заменена эмблемой Росморречфлота. Секстан золотистого цвета оставлен в центре, и капитаны с гордостью носят такой знак.

Возникают вопросы: какие причины были для утверждения такой формы с сохранением традиций флота, какую роль выполняет секстан для безопасности судовождения и все ли капитаны могут его использовать при решении вопросов определения места судна (ОМС) в открытом море, т.е. заслуженно носить такой знак?

Дмитрий Гагарский, генеральный директор ООО «НАВГЕОЭКСПЕРТ», к.т.н.

Спутниковая навигация

Развитие спутниковой навигации и появление современных интегрированных навигационных систем (рис. 1) явились причиной «расслабления» судоводителей.

Электронная карта заменила бумажную, прокладка маршрута не требует решения традиционных задач, с которыми штурман сталкивался при работе с бумажным аналогом. С одной стороны, это хорошо, т.к. уменьшается нагрузка, освобождается время для решения других задач, маршруты могут просто пересылаться и копироваться с других судов, предыдущих рейсов и т.д. С другой стороны, появляется опасное передоверие современной электронной технике и утрачиваются базовые навыки традиционной навигации, большинство судоводителей их быстро забывают, а судовладельцы не проверяют, доверяя круинговым компаниям подбор кадров. У таких компаний нет цели проверки уровня компетенции, а часто требуется только проверка наличия дипломов (сертификатов) для укомплектования экипажей.

Можно представить состояние судоводителя, когда он будет наблюдать и чувствовать несоответствие показаний приборов реальному положению своего судна, особенно когда оно в открытом море и нет визуальной и радиолокационной видимости берегов, которые можно использовать для ОМС визуально по маякам или по радиолокационной станции (РЛС).

Это относится и к мореходной астрономии, проверка знаний которой не является обязательной, конвенционные курсы переподготовки отсутствуют, требований к тренажерам нет, а секстан исключен из перечня обязательного судового оборудования судов РФ, ориентируясь на Международную конвенцию (МК) СОЛАС-74, хотя в МК по подготовке и дипломированию моряков и несению вахты (ПДНВ) эти требования существуют как для уровня эксплуатации (вахтенный помощник), так и для уровня управления (старший помощник, капитан).

На электронной карте все понятно и красиво, но каждый судоводитель, чувствуя за собой большую ответственность, не может полностью полагаться на перемещающийся контур (символ) своего судна и доверять сигналам Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС). Вопросы защиты судна от киберугроз, возможности искажения сигналов (спуфинг) или их исчезновения (джамминг) остаются открытыми. Проблемы управления судном при недостаточной киберзащищенности становятся все более актуальными, и это подтверждает практика.

Организованная киберпреступность проникает в транспортные структуры, включая морской флот. Хакеры зарабатывают на этой деятельности деньги, предоставляя возможность доступа к оборудованию судовых ОТ систем, включая навигационные системы. Предлагаемые подобные услуги можно при желании даже наблюдать в интернете. К сожалению, обнаружить такие группы практически невозможно, т.к. каждый из группы может знать участников только по обезличенной переписке, находиться совсем в другом государстве, выполнять только часть задачи без юридической ответственности за конечный результат. Кибератаки тоже не бывают спонтанными, хакеры могут готовиться к ним месяцами, выбирая удобные моменты проникновения в судовые системы.

Если джамминг можно обнаружить мгновенно, т.к. судно просто пропадет с экрана, то спуфинг более опасен, т.к. судно может изменить курс фактического следования, если нет постоянного контроля реального движения, с соответствующими последствиями. Открытое море тоже небезопасно, как кажется, есть подводные скалы, физически невидимые границы государств, районы ограничений и запрета для плавания и т.д. Вход судна в эти зоны, отказ или искажение работы навигационного оборудования может иметь очень негативные последствия.

На рис. 1 схематично желтым цветом отображено обязательное подключение навигационного оборудования в электронной картографической навигационно-информационной системе (ЭКНИС) – ГНСС, курсоуказатель (компас), датчик скорости судна относительно воды (лаг). Вся информация через 15 секунд выводится с экрана ЭКНИС на регистратор данных рейса и сохраняется там, может быть дешифрирована при разборе аварийной ситуации.

Рис. 1.

Отказ ГНСС или искажение спутниковых сигналов может быть причиной искажения работы практически всего навигационного оборудования. В таком случае оно становится не полезным, а опасным, т.к. будет показывать и передавать другим судам искаженную информацию. Единственной альтернативой ГНСС в любой точке Мирового океана пока является независимый астрономический способ по небесным светилам.

Многие пытаются утверждать, что есть разные возможные спутниковые системы – ГЛОНАСС (Россия), GPS (США), Beidou (Китай), Galileo (страны Европейского союза), QZSS (Япония), IRNSS (Индия), и они могут дублироваться. Это действительно так, но сами спутниковые сигналы слабые по мощности (она должна быть в 15-20 раз больше мощности шумов), поэтому в морском районе такие сигналы могут быть подвергнуты спуфингу или джаммингу.

За рубежом тоже по-разному относятся к мореходной астрономии. «Военно-морская академия США возвращает базовый курс астрономической навигации, отмененный 17 лет назад» в 1998 г., сообщает в 2015 г. The Washington Post https://lenta.ru/news/2015/10/14/celestial/.

Как ни странно, но эта дата совпала со временем начала военных операций войск США в Сирии и есть подозрения, что это не случайно. Джамминг в период военных операций (военных учений) наблюдается все чаще, применяется специализированное военное оборудование, что является проблемой и для судов морского флота, оказавшихся в таких регионах или приближающихся к ним.

Вблизи берегов задача решается с помощью РЛС, и это позволяет избежать возникновения опасной ситуации, но при удалении от берега это может быть критичным. Наиболее актуальной проблема становится при приближении судна со стороны моря к берегу, когда необходим переход от счисления и астрономических способов ОМС к радиолокационным. В открытом море контроль работы ГНСС и работы компаса должен быть периодическим, и судоводители это указывают в документе проработки перехода, хотя по факту делают не всегда.

Поправку компаса можно определить вблизи берега только по створам, сравнив курс по компасу с указанным значением на карте, а в открытом море другого способа просто нет – только по небесным светилам. К сожалению, некоторые судоводители (яхтсмены без базового образования, например) даже путают понятия «определение поправки компаса» и «сличение компасов».

Участившиеся проблемы киберугроз периодически поднимаются на уровне Международной морской организации (IMO), Международного комитета по радио (CIRM) и других организаций, решающих вопросы безопасности судовождения и требований к навигационному оборудованию.

Мореходная астрономия

Для приобретения навыков мореходной астрономии необходима подготовка в учебном заведении и подтверждение таких навыков на индивидуальной практике, которая сейчас на старших курсах практически во всех учебных заведениях полностью заменила групповую практику на учебно-производственных судах под руководством преподавателей. Старший командный состав не всегда может оказать практиканту помощь, т.к. сам уже является воспитанником «новой школы», учился при отсутствии групповых практик. Возможная групповая практика судоводителей на начальных курсах ориентирована не на мореходную астрономию, а больше на приобретение навыков работы матроса.

Методику обучения мореходной астрономии в учебных заведениях рекомендуется пересмотреть. После освоения алгоритмов необходимых вычислений (решения задач по таблицам) сложности расчетов астрономических задач рекомендуется заменить решением по специализированным программам, которые есть в открытом доступе или в продаже. Для примера: бесплатная программа «Штурман» Института прикладной астрономии (ИПА) в случае наличия интернета на судне (в компьютерном классе) или программа SkyMate, которая имеется в продаже и может быть постоянно на судне.

Первый в РФ учебно-тренажерный комплекс (УТК) «Мореходная астрономия NAM-22», соответствующий требованиям МК ПДНВ, создан ООО «НАВГЕОЭКСПЕРТ» и ООО «Научно-производственная компания «Системы и технологии» (рис. 2).

Рис. 2.

УТК успешно прошел освидетельствование в Российском морском регистре судоходства в рамках добровольной сертификации тренажеров и тренажерных комплексов.

УТК позволяет организовывать и проводить подготовку специалистов, демонстрировать уровень своей компетенции в условиях, приближенных к несению навигационной вахты при работе с реальным судовым навигационным оборудованием (секстан, пеленгатор, звездный глобус).

Инструктор может оценивать работу обучаемого с учетом автоматически регистрируемого времени подготовки к наблюдениям, самих наблюдений, обработки наблюдений и продолжительности времени решения всей задачи ОМС или определения поправки компаса. Также рассчитываются средняя квадратическая погрешность получаемой обсервации и полученная невязка, которые могут быть критерием оценки качества работы слушателя. УТК позволяет организовывать поточное групповое обучение. Следует отметить, что установка оборудования не требует дополнительного специального переоборудования класса.

По результатам анкетирования 121 судоводителя РФ в 2021 г. только 27% признались, что выполнить ОМС могут самостоятельно по небесным светилам без дополнительной подготовки, а 44% могут самостоятельно определить поправку компаса (рис. 3).

Рис. 3.

Обучение по новой методике может значительно повысить уровень подготовки в учебном заведении.

Предложенная методика обучения дисциплины «Мореходная астрономия» была представлена на 16-й Международной выставке «НЕВА-2021» на стенде ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова и получила одобрение, а в дальнейшем рекомендована на федеральных УМО ГУМРФ для высших и средних учебных заведений.

Апробация тренажерного комплекса в Мурманске 10-14 августа 2022 г. при проверке уровня компетенции судоводителей в чемпионате «АрктикСкиллс 2022» (WorldSkills Russia) по компетенции «Эксплуатация судов водного транспорта» показала необходимость применения современных технических средств для подготовки судоводителей и проверки уровня компетенции. Надеемся, что такая практика будет продолжена, т.к. подобные мероприятия стимулируют учебные заведения организовывать подготовку судоводителей в соответствии с требованиями МК ПДНВ.

Есть возможности модификации самого секстана, чтобы автоматизировать процесс не только расчетов по программам, но и организовать беспроводную связь между наблюдениями и расчетами, чтобы на электронной карте обсервованное место получалось мгновенно после наблюдений. К сожалению, предпринимаемые усилия решить этот вопрос остаются неуслышанными. Испытательная лаборатория Российского морского регистра судоходства «НАВГЕОЭКСПЕРТ» готова принять активное участие в решении этого вопроса, есть конкретные предложения.

Тренажерное оборудование можно использовать и для школьников при изучении астрономии, относящейся к предмету естественно-научного цикла, а также способствовать формированию компетенций гражданско-патриотической направленности как одной из основных задач современного воспитания, особенно в школах с морским уклоном.

На УТК более наглядно демонстрируются явления годового и суточного движения светил, физические явления относительного движения Земли, Солнца и планет, особенности явлений восхода и захода солнца в разное время года, в полярных и тропических районах, явления полярного дня и полярной ночи. Также можно научиться работать с секстаном и пеленгатором как основными судовыми астрономическими приборами.

Изменение методики обучения в учебных заведениях и «правильное» усовершенствование секстана, разработка новых методов ОМС может придать мореходной астрономии «новую жизнь», значительно повысить точность ОМС. Это самый дешевый способ независимого контроля места судна в море, т.к. основан на природе движения светил и не требует сложных технических решений. Он зависит только от профессиональной подготовки судоводителя, который после рекомендуемого обучения будет более уверенным при несении навигационной вахты.

При точном счислении, что сейчас реализовано на судах, судоводители всегда будут чувствовать свою независимость от кибератак на спутниковые навигационные системы, а капитаны – гордиться секстаном на своем нагрудном знаке. Хочется надеяться, что и секстан останется на судах РФ как обязательное оборудование и будет в дальнейшем присутствовать на знаке капитана как гребной винт на знаке старшего механика судна.

Из досье «МВР».

Гагарский Дмитрий Анатольевич в 1980 г. с отличием окончил арктический факультет ЛВИМУ им. адм. С.О. Макарова по специальности «гидрография». Работал на научно-исследовательских судах в должностях инженера-гидрографа и помощника капитана.

С 1983 по 2022 г. работал на судоводительском факультете на кафедрах астрономии и судовождения (навигации), вначале в должности ассистента, а потом доцента.

В 1989 г. защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук по направлению обеспечения безопасности плавания крупнотоннажных судов в условиях стесненности.

С 1992 г. занимается вопросами электронной картографии, внедрением на суда интегрированных навигационных систем, совмещая преподавательскую деятельность с производственной в компании «Транзас».

Защита от киберугроз (spoofing, jamming) требует обновления методики изучения мореходной астрономии как базовой дисциплины судовождения, акцентирования внимания на практические упражнения, что и рекомендуется автором по обновленной методике обучения.

Является автором учебных пособий по электронной картографии и мореходной астрономии.

Морские вести России №5 (2023)

ПАО СКФ
IV ежегодная конференция ежегодная конференция: «SMART PORT: ЭФФЕКТИВНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭКОЛОГИЧНОСТЬ»
Восточный Порт 50 лет
НПО Аконит
Подписка 2024
Вакансии в издательстве
Журнал Транспортное дело России
Морвести в ТГ

27.10.2023

Безопасность мореплавания

19.07.2023

Безопасность мореплавания

28.06.2023

Безопасность мореплавания