В звёздных лабиринтах: Ориентирование по небу - Максимачев Борис Алексеевич (книга жизни txt) 📗
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 влияние на характер распространения радиоволн.
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.
Так, на третий день полёта, в тот момент, когда «Союз-9» находился в тени Земли, Виталий Севастьянов нашёл звезду Вега и, используя систему ручной ориентации, соответствующим вращением корабля ввёл её по оптическому визиру в поле зрения звёздного датчика. В нём была сформулирована команда «Захват звезды», по которой Андриян Николаев осуществлял стабилизацию корабля с помощью гироскопических приборов. На 127-м витке опыт был повторен: после выполнения кораблём, сориентированным таким образом, полного оборота вокруг Земли звёздный датчик вновь «поймал» Вегу. Через несколько дней полёта — ещё один подобный опыт, но теперь уже с ориентацией на другую звезду — Канопус. Эксперимент прошел успешно: звёздный датчик, работающий на новом принципе, показал свою надёжность — в расчётное время Канопус вновь был обнаружен им 1).
1Денисов Н. Н. На берегу Вселенной. - М.: Машиностроение, 1970, с. 377.
А в будущем, когда космическим экспедициям придётся удаляться на значительные расстояния от Земли, астронавигация может стать едва ли не единственным способом ориентирования в космосе и определения курса в мировом пространстве. А это значит, что космонавт должен отлично знать звёздное небо, быстро и безошибочно находить нужные звёзды. Задача не такая уж простая, если учесть, что через иллюминатор космического корабля виден лишь ограниченный участок звёздного неба. К тому же корабль может вращаться, и в поле зрения одни звёзды и созвездия будут все время сменяться другими... Многие советские космонавты в процессе подготовки к полётам проходили специальную тренировку на искусственном звёздном небе Московского планетария.
Эта книга не просто познакомит читателей с различными созвездиями и достопримечательностями звёздного неба, но и поможет им овладеть приёмами быстрого и уверенного отыскания важнейших созвездий и навигационных звёзд. Она поможет всем, кто по роду своей деятельности встречается с задачей ориентирования по звёздам: геодезистам, картографам, штурманам, летчикам, космонавтам.
Глава I ЧЕЛОВЕК И НЕБО
Космическая арена
Над нами звёздное небо. Оно существует всегда — и в ясную, и в пасмурную погоду, и ночью, и днем, и зимой, и летом.
Однако нам, жителям Земли, далеко не всегда дано любоваться его красотой: мешает атмосфера. Молекулы газа, а ещё в большей степени водяные пары и механические примеси, содержащиеся в атмосфере, рассеивают в дневное время солнечные лучи, создавая иллюзию голубого небосвода, скрывающего от нас звёзды. Голубой небосвод служит своеобразным фильтром, смягчающим тени, придающим особую мягкость земному ландшафту.
