Astronomická navigace

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 31. srpna 2021; kontroly vyžadují 4 úpravy .

Astronomická navigace  je soubor metod pro určení navigačních parametrů objektu na základě využití elektromagnetického záření z astronomických objektů. Používá se k určení kurzu a navigačních souřadnic pozemních objektů, stejně jako k určení orientace kosmických lodí jako součásti astroinerciálního navigačního systému .

Nejjednodušší metody nebeské navigace používají lidé na Zemi k navigaci neznámým terénem, ​​protože k jejich použití nevyžadují žádná zařízení. Například na severní polokouli lze směr na geografický sever rozpoznat podle polohy Polárky na obloze a podle polohy Slunce v poledne lze přibližně určit směr na geografický jih. Jednou z hlavních nevýhod astronomické pozemní navigace je závislost na oblačnosti.

Dříve byla nebeská navigace hlavním způsobem určování souřadnic a kurzu lodí pomocí údajů takových přístrojů, jako je sextant a chronometr . Nyní je v námořní a letecké navigaci téměř zcela nahrazen družicovými navigačními systémy , ale vzhledem k vysokému stupni autonomie je zálohou.

Astronavigace byla hojně využívána koncem 19. a začátkem 20. století při výstavbě astronomických a geodetických sítí za účelem získání souřadnic výchozích a koncových bodů . Většina geodetické sítě SSSR byla založena na Laplaceových bodech a Struveův oblouk zahrnoval 13 takových bodů.

V blízké budoucnosti se vývojáři kosmických lodí chystají používat metody satelitních navigačních systémů v nebeské navigaci, přijímající rentgenové záření z pulsarů .

Princip určování souřadnic

Existuje řada metod pro určení zeměpisných souřadnic – zeměpisné šířky a délky – prostřednictvím astronomických pozorování. Některé z nich, které byly vyvinuty před staletími, jsou nyní zastaralé a mají pouze historický význam (například metoda navržená Galileem v roce 1612 pro určení zeměpisné délky z pozorování satelitů Jupiteru, stejně jako metoda měsíčních vzdáleností ( Johannes Werner, 1514). Jiné, vyvinuté později, vyšly z profesionálního použití v námořní a letecké navigaci teprve před desítkami let s příchodem satelitních navigačních systémů. Mezi tyto metody patří metoda určování zeměpisné délky pomocí sextantu a chronometru, metoda měření podél poledníku a metodou stejných výšek svítidel. Níže je uveden příklad posledně jmenovaného.

Měří se výšky dvou různých těles (za soumraku - dvě hvězdy / planety nebo jedna hvězda / planeta a Měsíc; odpoledne - Slunce a Měsíc). U každého měření je zaznamenán jeho čas. Body na zemském povrchu, které odpovídají naměřeným výškám těchto dvou svítidel v okamžicích měření, tvoří dva kruhy (jeden pro každé svítidlo), nazývané poziční čáry nebo kruhy o stejné výšce . Průsečíky linií polohy jsou požadovaným umístěním pozorovatele (tyto body jsou dva, ale obvykle jsou od sebe dostatečně daleko, aby nevznikla nejistota).

Konstrukce kruhů stejných výšek na Mercatorově mapě je nemožná kvůli deformacím nevyhnutelným pro kartografické projekce . Plně kružnice o stejné výšce lze vykreslit pouze na zeměkouli, ale v tomto případě budou mít získané souřadnice průsečíku nedostatečnou přesnost pro praktické použití kvůli malé velikosti zeměkoule. V tomto ohledu se v astronomické navigaci a praktické astronomii používají přibližné metody - Somnerova metoda a přenosová metoda (Saint-Hilaireova metoda), při které místo plných polohových čar na Mercatorově mapě jsou fragmenty sečen (v Somnerově metodě ) nebo tečny (v metodě přenosu) jsou konstruované čáry ke kružnicím o stejné výšce. Je možné přímo vypočítat souřadnice obou průsečíků kružnic o stejné výšce bez použití konstrukcí na mapě.

Pokud je ve dne vidět pouze Slunce, lze po určité době provést dvě měření jeho výšky. Protože se Slunce pohybuje po obloze, budou tato dvě měření ekvivalentní měřením výšky dvou různých svítidel.

Pokud je nutné určit souřadnice pohybujícího se plavidla, pak je nutné zavést korekce pro odhadovaný posun plavidla v době mezi dvěma měřeními výšek svítidel (vypočteno na základě rychlosti a kurzu plavidla ).

V praktickém smyslu je pro určení souřadnic pozorovatele pomocí astronavigace zapotřebí následující sada nástrojů a referenčních knih: 1) přesný chronometr pro měření času, 2) sextant pro měření úhlů na nebeské sféře, 3 ) almanach nebo referenční kniha astronomických efemerid s budoucím časem, 4) počítací redukční tabulky pro zjednodušení výpočtu výšky a azimutu hvězdy, snížení všech akcí na sčítání a odčítání, 5) zeměpisná mapa. Právě tento soubor nástrojů využívali navigátoři lodí až po vývoj radionavigace a satelitní navigace; pro zkušeného navigátora trval celý proces včetně astronomických pozorování a výpočtů několik minut. V současnosti lze místo tištěného adresáře astronomických efemerid použít počítačové programy a místo redukčních tabulek počítač nebo kalkulačku.

Americké letectvo pokračovalo ve výcviku vojenských pilotů v nebeské navigaci až do roku 1997, protože:

Americká námořní akademie oznámila ukončení kurzu nebeské navigace na jaře 1998 [2] . V říjnu 2015, což vyvolalo obavy o spolehlivost systémů GPS tváří v tvář možným internetovým útokům, obnovila americká námořní akademie kurz nebeské navigace pro akademický rok 2015-16 [3] [4] .

V US Merchant Marine Academy výcvik nebeské navigace neskončil. Kurz astronomické navigace byl nedávno vyučován na Harvardu jako Astronomy 2 [5] . Nebeskou navigaci stále využívají jachtaři a posádky malých cestovních lodí. Zatímco technologie satelitní navigace je spolehlivá, jachtaři používají nebeskou navigaci buď jako svůj primární navigační nástroj, nebo jako záložní.

Navigační trojúhelník

Jednou z metod určení souřadnic je řešení navigačního trojúhelníku, nazývaného také paralaktický trojúhelník nebo trojúhelník PZX. Se směry známými v jednu chvíli k pólu (P), k zenitu (Z) a k nějakému svítidlu (X) dává hledání odpovídajících souřadnic bodu na zeměkouli jedinou odpověď.

Astrizace

Astrovize  je proces pozorování obrázku hvězdné oblohy pomocí astrovizoru , obvykle instalovaného na gyroplatformě , porovnání získaného obrázku s programově očekávaným a výpočet korekcí , které kompenzují nahromaděné chyby hlavních měřicích přístrojů ( gyroplatform , SINS ).

Astrovision je jedním ze způsobů, jak kompenzovat vlastní chyby systému řízení raket . Astrovision se obvykle provádí v pasivní části letu , protože běžící raketové motory způsobují silné poruchy, které snižují přesnost měření. Kromě raket se používá také na letadlech , kosmických lodích a ponorkách [6] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Leták US Air Force (AFPAM) 11-216, kapitoly 8-13
  2. ↑ Kadeti námořnictva nezavrhnou své sextanty Archivováno 13. února 2009. , The New York Times Autor DAVID W. CHEN Zveřejněno: 29. května 1998
  3. ↑ Znovu vidět hvězdy: Námořní akademie obnovila nebeskou navigaci Archivováno 23. října 2015. , Capital Gazette od Tima Prudente Publikováno: 12. října 2015
  4. ↑ Proč se studenti námořní akademie poprvé za deset let učí plavit podle hvězd , Washington Post  (17. února 2016). Archivováno z originálu 22. února 2016.
  5. ↑ – Nebeská navigace Astronomy 2 od Philipa Sadlera Archivováno 22. listopadu 2015.
  6. ↑ Loď projektu 611 ZULU . Získáno 18. března 2011. Archivováno z originálu 30. ledna 2011.

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích