Astronomisk navigering

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 31 augusti 2021; kontroller kräver 4 redigeringar .

Astronomisk navigering  är en uppsättning metoder för att bestämma navigeringsparametrarna för ett objekt baserat på användningen av elektromagnetisk strålning från astronomiska objekt. Den används för att bestämma kursen och navigeringskoordinaterna för markobjekt, såväl som för att bestämma orienteringen av rymdfarkoster som en del av ett astroinertial navigationssystem .

De enklaste metoderna för himmelsnavigering används av människor på jorden för att navigera i okänd terräng, eftersom de inte kräver några enheter för att använda dem. På norra halvklotet , till exempel, kan riktningen mot det geografiska norr kännas igen av Nordstjärnans position på himlen , och av solens position vid middagstid kan du ungefär bestämma riktningen till den geografiska södern. En av de största nackdelarna med astronomisk marknavigering är beroendet av moln.

Tidigare var himmelsnavigering det huvudsakliga sättet att bestämma koordinater och kurs för fartyg, med hjälp av avläsningar av sådana instrument som sextanten och kronometern . Nu inom sjö- och flygnavigering är det nästan helt ersatt av satellitnavigeringssystem , men på grund av den höga graden av autonomi är det en backup.

Astronavigation användes i stor utsträckning i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet i konstruktionen av astronomiska och geodetiska nätverk , för att få koordinaterna för start- och slutpunkterna . Det mesta av Sovjetunionens geodetiska nätverk var baserat på Laplace Points, och Struve Arc inkluderade 13 sådana punkter.

Inom en snar framtid kommer rymdfarkostutvecklare att använda metoderna för satellitnavigeringssystem i himmelsnavigering och ta emot röntgenstrålar från pulsarer .

Principen för att bestämma koordinaterna

Det finns ett antal metoder för att bestämma geografiska koordinater - latitud och longitud - genom astronomiska observationer. Några av dem, som har utvecklats för århundraden sedan, är nu föråldrade och är av endast historiskt intresse (till exempel metoden som föreslogs av Galileo 1612 för att bestämma longitud från observationer av Jupiters satelliter, såväl som metoden för månavstånd ( Johannes Werner, 1514). Andra, utvecklade senare, kom från professionell användning inom sjöfart och flygnavigering för bara decennier sedan med tillkomsten av satellitnavigeringssystem. Dessa metoder inkluderar metoden för att bestämma longitud med hjälp av en sextant och kronometer, metoden för att mäta längs meridianen, och metoden för lika höjder på armaturerna. Nedan är ett exempel på det senare.

Höjden på två olika kroppar mäts (i skymningen - två stjärnor / planeter eller en stjärna / planet och månen; på eftermiddagen - solen och månen). För varje mätning registreras dess tid. Punkterna på jordens yta, som motsvarar de uppmätta höjderna för dessa två armaturer vid mätögonblicken, bildar två cirklar (en för varje armatur), kallade positionslinjer eller cirklar av lika höjd . Skärningspunkterna för positionslinjerna är den önskade platsen för observatören (det finns två av dessa punkter, men vanligtvis är de tillräckligt långt från varandra, så att det inte finns någon osäkerhet).

Konstruktionen av cirklar av lika höjd på Mercator-kartan är omöjlig på grund av förvrängningar som är oundvikliga för kartografiska projektioner . Hela cirklar med samma höjd kan bara ritas ut på en jordglob, men i detta fall kommer de erhållna koordinaterna för skärningspunkten att ha otillräcklig noggrannhet för praktisk användning på grund av den lilla storleken på jordklotet. I detta avseende, inom astronomisk navigering och praktisk astronomi , används ungefärliga metoder - Somner -metoden och överföringsmetoden (Saint-Hilaire-metoden), där istället för heldragna positionslinjer på Mercator-kartan, fragment av sekanter (i Somner-metoden) ) eller tangenter (i överföringsmetoden) är konstruerade linjer till cirklar av samma höjd. Det är möjligt att direkt beräkna koordinaterna för båda skärningspunkterna av cirklar med lika höjd utan att använda konstruktioner på kartan.

Om bara solen är synlig under dagen, kan två mätningar av dess höjd göras efter en viss tid. Eftersom solen rör sig över himlen kommer dessa två mätningar att motsvara mätningar av höjden på två olika armaturer.

Om det är nödvändigt att bestämma koordinaterna för ett rörligt fartyg, är det nödvändigt att införa korrigeringar för den uppskattade förskjutningen av fartyget under tiden mellan två mätningar av armaturernas höjder (beräknat baserat på fartygets hastighet och kurs ).

I praktisk mening, för att bestämma observatörens koordinater med hjälp av astronavigering, behövs följande uppsättning verktyg och referensböcker: 1) en exakt kronometer för att mäta tid, 2) en sextant för att mäta vinklar på himlaklotet, 3 ) en almanacka, eller en uppslagsbok med astronomiska efemerider med framtida tid, 4) räknareduktionstabeller för att förenkla beräkningen av stjärnans höjd och azimut, vilket reducerar alla åtgärder till addition och subtraktion, 5) en geografisk karta. Det var denna uppsättning verktyg som användes av navigatörer av fartyg fram till utvecklingen av radionavigering och satellitnavigering; för en erfaren navigator tog hela processen, inklusive astronomiska observationer och beräkningar, flera minuter. För närvarande kan datorprogram användas istället för en tryckt katalog med astronomiska efemerider, och en dator eller miniräknare kan användas istället för reduktionstabeller.

Det amerikanska flygvapnet fortsatte att utbilda militärpiloter i himmelsnavigering fram till 1997 eftersom:

US Naval Academy tillkännagav slutet av den himmelska navigeringskursen våren 1998 [2] . I oktober 2015, som väckte oro över GPS-systemens tillförlitlighet inför möjliga internetattacker, återinförde US Naval Academy kursen i himmelsnavigering för läsåret 2015-16 [3] [4] .

Vid US Merchant Marine Academy slutade inte träningen av himmelsnavigering. Astronomisk navigationskurs har nyligen undervisats vid Harvard som Astronomy 2 [5] . Himmelsnavigering används fortfarande av seglare och små båtbesättningar. Medan satellitnavigeringstekniken är tillförlitlig använder båtägare himmelsnavigering antingen som sitt primära navigeringsverktyg eller som backup.

Navigeringstriangel

En av metoderna för att bestämma koordinaterna är lösningen av navigationstriangeln, även kallad den parallaktiska triangeln eller PZX-triangeln. Med riktningar kända på en gång till polen (P), till zenit (Z) och till någon ljuskälla (X), ger sökningen efter motsvarande koordinater för en punkt på jordklotet det enda svaret.

Astrisation

Astrovision  är processen att observera en bild av stjärnhimlen med hjälp av en astroviser , vanligtvis installerad på en gyroplattform , jämföra den erhållna bilden med den programmatiskt förväntade bilden och beräkna korrigeringar som kompenserar för de ackumulerade felen i de viktigaste mätinstrumenten ( gyroplattform , SINS) ).

Astrovision är ett av sätten att kompensera för missilkontrollsystemets egna fel . Astrovision utförs vanligtvis i den passiva delen av flygningen , eftersom körande raketmotorer ger kraftiga störningar som minskar mätningens noggrannhet. Förutom missiler används den också på flygplan , rymdfarkoster och ubåtar [6] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ US Air Force Pamphlet (AFPAM) 11-216, kapitel 8-13
  2. ↑ Marinens kadetter kommer inte att kasta sina sextanter Arkiverade 13 februari 2009. , The New York Times av DAVID W. CHEN Publicerad: 29 maj 1998
  3. ↑ Att se stjärnor igen: Naval Academy återinför himmelsnavigering Arkiverad 23 oktober 2015. , Capital Gazette av Tim Prudente Publicerad: 12 oktober 2015
  4. ↑ Varför Naval Academy-studenter lär sig att segla vid stjärnorna för första gången på ett decennium , Washington Post  (17 februari 2016). Arkiverad från originalet den 22 februari 2016.
  5. ↑ - Astronomy 2 Celestial Navigation av Philip Sadler Arkiverad 22 november 2015.
  6. ↑ Projekt 611 ZULU-båt . Hämtad 18 mars 2011. Arkiverad från originalet 30 januari 2011.

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger