Самые высокоточные и неуязвимые системы связи создаются в КФУ

Опубликованная в апреле  журнале «IEEE Transactions On Antennas and Propagation» (Q 1) статья младшего научного сотрудника НИЛ «СВЧ проектирование и радиотелекоммуникации» КФУ Амира Сулимова «Анализ и моделирование канальной невзаимности в метеорных системах связи» вызвала всплеск интереса зарубежных ученых к системе метеорной синхронизации, которая разрабатывается радиофизиками Казанского университета.

— Амир, расскажи, пожалуйста, чему посвящена твоя статья в высокорейтинговом журнале, взбудоражившая научную общественность разных стран?

— Принципам моделирования распространения радиоволн в метеорном радиоканале. Этот канал образуется в результате сгорания невидимых человеческому глазу метеорных частиц в атмосфере Земли. Дело в том, что миллиарды этих «пылинок» движутся со скоростью в несколько десятков километров в секунду и, сгорая, оставляют плазменные следы, которые отражают радиоволны. Эти следы живут от одной до нескольких секунд.

В Советском Союзе существовали две мощные группы, которые занимались метеорными проблемами и построением метеорных радиосистем. Одна из них — в Казанском университете, другая — в Харькове. Сегодня уникальные разработки казанских ученых позволяют создать систему синхронизации пунктов связи с наносекундной точность.

Современные высокоточные спутниковые системы навигации и радионавигации -GPS, ГЛОНАСС работают с точностью 30, в лучшем случае 5 наносекунд. Ученые Казанского университета в тесном сотрудничестве с научно-производственными комплексами Москвы и Петербурга еще в 1980-е годы создали системы, позволяющие обеспечивать синхронизацию шкал времени до единиц наносекунд. Это были закрытые военные разработки.

-Каков твой вклад в развитие высокоточных и неуязвимых систем связи?

— Я объединил наработки прежних лет в единую систему. В результате получилась целостная модель, которая воспроизводит поведение метеорного канала (в него входят  передатчик, приемник, антенны, среда распространения и, конечно же, метеорный след – природный ретранслятор сигналов).

За рубежом не существует ни одной научной публикации, которая затрагивала бы проблему невзаимности метеорного распространения радиосигнала. В моей статье описаны тонкие эффекты, которые необходимо учитывать при построении сверхточных систем синхронизации шкал времени. Иностранные ученые считают, например, что волны при отражении от метеоров распространяются в прямом и обратном направлениях совершенно одинаково. В принципе, это оправданно, если строить классические системы радиосвязи. Но если требуется построить высокоточные системы синхронизации, то необходимо учитывать эффекты различия, невзаимности каналов.

-Когда в Казанском университете начали заниматься метеорным распространением радиоволн?

— Разработками, которыми занимаемся сейчас я, профессор кафедры радиофизики Аркадий Васильевич Карпов и ассистент кафедры радиофизики Ирина Ринатовна Лапшина, раньше занималась Проблемная радиоастрономическая лаборатория (ПРАЛ), созданная в 1957 году при кафедре радиофизики. Руководил ею профессор Владимир Васильевич Сидоров, последним учеником которого я являюсь. В лаборатории в советское время было около 50 сотрудников. В 70-90-е годы ими были разработаны уникальные комплексы, регистрирующие метеорные частицы. Благодаря исследованиям, которые велись в ПРАЛ, обшивка космической станции «Мир» была облегчена, поскольку ученые доказали, что метеорная опасность преувеличена.

— Почему так возрос сегодня интерес к метеорным системам связи?

— Спутниковые системы связи достаточно уязвимы, поскольку спутники можно сбить, отключить, заблокировать. Что же  касается метеорных систем, считается, что они смогут «пережить» даже ядерный взрыв.  Метеорные частицы будут лететь на Землю всегда, им невозможно помешать, это значит, что метеорные радиоканалы будут существовать в любом случае.

Кроме того, метеорная связь очень нужна в полярных районах.  Там работу спутников блокируют возмущения атмосферы, которые происходят под воздействием магнитных аномалий, таких, как Северное сияние и авроры. США и Китай сегодня очень заинтересованы в том, чтобы создать надежные системы радиосвязи и навигации, которые бесперебойно работали бы в полярных районах. К этим районам сейчас интерес огромен, продиктован он тем, что там обнаружены огромные запасы нефти.

— Как быстро могут быть созданы современные метеорные  системы связи ?

— Если будет финансирование, то 3-5 лет потребуется для того, чтобы воссоздать  метеорную синхронизацию, а потом 1-2 года, чтобы на ее основе сделать метеорную криптографию. Такая криптография нужна для военных систем обнаружения, оповещения, и наведения. Эти системы должны быть абсолютно защищены от взлома.

Сотрудниками кафедры радиофизики КФУ, которой заведует Олег Николаевич Шерстюков, было предложено оригинальное решение проблемы защиты информации. Дело в том, что траектория распространения радиоволны и параметры радиосигнала, отраженного от метеорных следов, непредсказуемы. Было доказано, что этой непредсказуемой последовательностью («ключом») можно закодировать передаваемую информацию. Ключи шифрования, которые  генерирует фактически сама природа (метеорные частицы) могут обновляться без участия людей на каждом военном пункте ежедневно. На данный момент теоретически обоснована возможность метеорной криптографии.

— Метеорная криптография, в первую очередь, предназначена для решения военных задач А «в мирной жизни» она может найти применение или это слишком дорогостоящий метод шифрования информации?

— Представители одного из крупнейших банков уже очень заинтересовались нашими разработками в области криптографии. Но для того, чтобы создать необходимый им прототип системы, мы должны сначала сделать метеорную синхронизацию. Это большая работа, а коллектив у нас сейчас маленький.

— Чем планируешь заниматься в будущем?

— Хочу совершенствовать модель метеорного канала, разработать модель системы метеорной синхронизации, которая сегодня, уверен, будет востребована. Кроме того, планирую усовершенствовать  теорию систем генерации ключей шифрования, у меня есть несколько интересных задумок, которые я пока в зарубежных публикациях не встречал. Мечтаю эти задумки реализовать.

— Сегодня в нашей стране очень активно популяризируют науку. Как ты считаешь,  стремится ли молодежь ею заниматься, или это по-прежнему удел романтиков?

Мне очень хочется, чтобы как можно больше молодых людей интересовалось наукой. Но я не могу сказать, что желающих заниматься ею стало больше. Настоящий ученый, безусловно, романтик. А наука меченными не останутся.- это творческая деятельность, в которой без вдохновения невозможно. Что касается коммерческой выгоды, то ее не нужно ждать. Нужно просто упорно работать, и тогда появятся результаты, которые можно будет Самые высокоточные и неуязвимые системы связи создаются  в КФУ . Я уверен, хорошие разработки незамеченными.