В звёздных лабиринтах: Ориентирование по небу
Шрифт:
Конечно, современные способы астрономического ориентирования имеют мало общего с теми, которые изучались в «навигацкой школе». Но звёзды остались те же самые, и не только современные морские и авиационные штурманы, но и летчики-космонавты ориентируются по созвездиям, воспетым поэтами древности Гомером и Гесиодом.
С другой стороны, в наше время появился ряд чисто технических средств, прежде всего радиотехнических, с помощью которых можно с большой точностью и высокой степенью надёжности не только определять положение в пространстве, но и автоматически выдерживать в процессе движения заданное направление. В современной авиации, например, одним из распространенных радионавигационных средств являются радиомаяки. Они бывают «слуховыми», когда пилот
Радионавигационные методы весьма оперативны. С момента получения информации от приборов до момента определения точки на карте проходит всего несколько минут.
Следует, однако, отметить, что в Арктике и в Антарктиде повсеместной системы земного радионаведения пока не существует.
Важное значение в современной морской и воздушной навигации приобрёл радиолокационный способ определения курса и местоположения корабля. При этом используются как радиолокационные изображения естественных очертаний берегов, так и сигналы, отраженные специальными отражателями, устанавливаемыми на берегах и на плавучих средствах.
Наряду с пассивными отражателями радиоволн применяются и активные — маяки-ответчики, которые в ответ на принятый сигнал радиолокатора посылают свой ответный сигнал, характерный для данного маяка. Подобные маяки особенно часто используются в проливах и других сложных для судовождения местах мирового океана.
В гражданской авиации получил широкое применение также метод радиолокационного наведения. Вдоль трассы через определённые промежутки устанавливаются радиолокационные станции, последовательно «передающие» друг другу летящий самолет. В случае отклонения от курса, обнаруженного одним из локаторов, на борт самолета передаются соответствующие поправки.
Полностью перешла в ведение электроники и такая традиционная астрономическая задача, как измерение и хранение точного времени. Если раньше эталоном для отсчёта промежутков времени служило вращение Земли и, следовательно, видимые суточные перемещения звёзд по небу, то созданные в последние годы атомные и молекулярные часы стали отсчитывать промежутки времени с точностью, намного превосходящей равномерность вращения нашей планеты.
В наши дни, несмотря на бурное развитие средств электроники и радионавигации, на реальные перспективы создания глобальной системы навигационных искусственных спутников Земли, астроориентировка продолжает сохранять важное практическое значение.
Прежде всего следует заметить, что в основе применения навигационных электронных устройств лежит созданная в последние десятилетия глобальная система радиомаяков и радиолокационных станций, покрывающая почти всю поверхность нашей планеты. С её помощью можно оперативно определять положение интересующего нас объекта относительно определённых фиксированных точек земной поверхности.
Но для того, чтобы эту систему можно было практически эксплуатировать, необходимо, чтобы сеть радиомаяков была привязана к системе географических координат. Иными словами, должны быть как можно более точно определены географические координаты тех пунктов земной поверхности, где установлены радионавигационные средства. Наиболее точно и надёжно это может быть сделано с помощью астрономических наблюдений.
Нужно также подчеркнуть, что современная радио-астронавигационная сеть покрывает ещё не всю поверхность земного шара. Кроме того, время от времени нарушаются условия для прохождения радиоволн в атмосфере и средства радионавигации становятся ненадёжными.
Кроме того, у астрономических методов ориентирования имеются определённые преимущества, благодаря которым эти методы, видимо, будут применяться ещё длительное время.
Первое из них — полная автономность, т. е. независимость от каких-либо береговых объектов, от системы радионавигации, а также от физических условий в атмосфере и околоземном пространстве, оказывающих существенное
Второе преимущество — простота, а также сравнительная дешевизна приборов и отсутствие необходимости в источниках электропитания.
Одним из наиболее распространенных авиационных астрономических приборов является астрокомпас. Назначение этого прибора состоит в том, чтобы по наблюдению небесных светил непрерывно указывать заданный курс. Во время полёта визир остается направленным на избранное светило (Солнце, Луну, планету, астронавигационную звезду), а специальный указатель показывает курсовой угол — угол между направлением на светило и линией заданного курса. С помощью фотоэлектронной техники визир автоматически удерживает светило в поле зрения. Специальная поляризационная система позволяет удерживать визир направленным на Солнце даже тогда, когда само Солнце закрыто облаками либо находится под горизонтом. Многие астрокомпасы имеют не одну, а несколько визирных систем. Применяются автоматические дистанционные астрокомпасы, снабжённые фотоэлектрической следящей системой с круговым обзором. Эта система способна наводиться на Солнце автоматически. Особый индикатор, установленный на приборной доске, непрерывно показывает истинный курс самолета. Такие астрокомпасы нередко включаются в общий комплекс навигационных устройств и могут выдавать все необходимые навигационные элементы полёта.
Астрономические навигационные средства просты и удобны в эксплуатации. Они не зависят ни от скорости, ни от высоты полёта. Их преимущество и в том, что они, в отличие от обычного компаса, не связаны с «ненадёжным» магнитным полем Земли, которое подвержено различным изменениям, связанным с воздействием многочисленных геофизических и космических факторов.
С пятидесятых годов в морской навигации стали применяться радиосекстанты, предназначенные для измерения высот наиболее ярких радиоисточников, имеющихся на звёздном небе. Преимущество этих инструментов состоит в том, что они не зависят от условий погоды, так как радиоволны свободно проходят сквозь облачность. Однако и для этих инструментов, как и для обычных секстантов, сохраняет своё значение проблема искусственного горизонта.
Астрономические наблюдения остаются основным средством ориентирования в экспедиционных условиях, туристских походах и путешествиях. Наконец, с развитием космонавтики навигация по небесным светилам получила новую чрезвычайно важную область применения: она является одним из основных методов ориентирования в космическом пространстве.
В процессе космического полёта возникают ситуации, в которых наблюдения небесных светил играют весьма важную роль. Осуществлению различных операций, связанных с включением двигательных установок: коррекций орбиты, торможений и др. обязательно предшествует ориентирование космического аппарата в пространстве и стабилизация его в заданном положении. Это ориентирование может осуществляться по наблюдениям Солнца, Земли и какой-нибудь яркой звёзды или по наблюдению трёх специально выбранных звёзд.
В процессе космического полёта могут возникать и другие задачи, решение которых потребует наблюдений положений звёзд. В официальных сообщениях о полётах космических кораблей, орбитальных станций и космических зондов нередко упоминаются наименования «опорных» звёзд и созвездий: Вега, Арктур, Канопус, Южный Крест и др., по которым осуществляется ориентирование в пространстве и стабилизация космических аппаратов.
Н. Н. Денисов в своей книге «На берегу Вселенной» вспоминает о том, как во время длительного космического полёта на корабле «Союз-9» советские космонавты А. Г. Николаев и В. И. Севастьянов то и дело прибегали к астрономическим наблюдениям: «В россыпи звёзд они находили Вегу, Южный Крест, Альфу и Бету Центавра, Сириус, Канопус, в созвездиях Волопаса и Лебедя — Арктур и Денеб, любовались фантастическими красотами восхода и захода Солнца, наблюдали падение метеоритов. В интересах космической навигации был проделан ряд экспериментов с новейшей аппаратурой.