Ориентировка по звездам

Рис. 39.  Перископический секстант панорамного типа

Оптический секстант, как и всякий астрономический оптический прибор, может применяться только при визуальной видимости небесных светил. Основной недостаток подобных приборов — невозможность наблюдать небесные светила в облачную погоду.

Огромные успехи в изучении Вселенной стали возможны благодаря тому, что небесные тела излучают свет. Человек научился улавливать не только видимые им лучи, но и невидимые: ультрафиолетовые, рентгеновские, инфракрасные. Но часть этих волн поглощается земной атмосферой и не доходит до поверхности Земли.

С недавних пор стало возможным изучать радиоизлучение небесных тел. Диапазон радиоволн (от нескольких миллиметров до многих метров) значительно больше диапазона световых волн, длина которых не превышает десятых долей микрона. В некоторых диапазонах радиоволны не .поглощаются земной атмосферой. Они позволили человеку наблюдать небесные светила не  только через «оптическое окно», но и через так называемое «радиоокно».

Новая область науки — радиоастрономия — началась с того, что был обнаружен источник радиопомех космического происхождения на волне 14,7 м. Но потом ученые установили, что радиоизлучение поступает не вообще из мирового пространства, а из определенной области неба, от определенных небесных тел, которые называют иногда «радиозвездами».

Уже в 1944 г. было обнаружено радиоизлучение Солнца. Как оказалось, не одно Солнце, а и отдельные планеты солнечной системы (например, Юпитер)—источники радиоизлучения.

Электромагнитные волны излучаются всяким нагретым телом, причем длина волны и ее энергия зависят от температуры поверхности излучающего тела. Температура поверхностного слоя Солнца равна примерно 6000°, температура поверхности большинства звезд — 4500-10000°. Луна и планеты имеют небольшие положительные и даже отрицательные температуры, но и этого достаточно для излучения радиоволн.

Выяснилось также, что потоки радиоволн поступают на Землю из различных участков Галактики и от других звездных систем.

Применение радиоастрономии в авиации открывает новые возможности для самолетовождения.

Рис. 40. Комплект аппаратуры самолетного радиосекстанта (США)

В настоящее время создаются самолетные радиосекстанты (рис. 40). В принципе они напоминают радиолокационную станцию с автоматическим сопровождением цели. Так же как и радиолокационные станции, они имеют антенную систему, приемник с усилителем и систему автоматического слежения за Солнцем по азимуту и высоте. Радиосекстант, принимая радиоизлучения Солнца, автоматически непрерывно следит за его положением на небесной сфере и определяет его координаты.

Определив только одну .астрономическую линию положения, экипаж самолета не может узнать, в какой ее точке он находится, но может использовать эту линию для контроля пути и для восстановления ориентировки. Чтобы определить свое местонахождение, экипаж должен получить при помощи других навигационных средств какую-либо другую линию положения или измерить высоту второго светила и проложить вторую астрономическую линию положения.

Измерить одновременно высоту двух светил обычным секстантом невозможно. Между двумя измерениями пройдет какое-то время, за которое летящий самолет значительно удалится от точки первоначального измерения высоты светила. Следовательно, точка пересечения двух таких астрономических линий положения не будет действительным местом самолета, так как на каждой из них самолет находился в различные моменты времени. Чтобы избежать ошибки, одну из линий положения, обычно первую, смещают по линии пути на расстояние, пройденное самолетом за время между измерениями, и таким образом обе линии положения приводятся к моменту второго измерения.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КУРСА И МЕСТА САМОЛЕТА

Определение места самолета секстантом или радиосекстантом по высотам двух небесных светил не дает сразу после их измерения местонахождение самолета. От момента измерения до момента получения места самолета уходит довольно много времени хотя и на простые, но трудоемкие расчеты и прокладку линии положения на карте. Даже опытный штурман затрачивает на астрономические расчеты и прокладку линий положения на карте 6—8 мин. За это время современный самолет удаляется от полученного места на 100—150 км, а некоторые и значительно дальше.

Применение существующих астрокомпасов для определения курса самолета в полете ограничено из-за присущих им недостатков, главный из которых заключается в том, что автоматические астрокомпасы могут применяться только днем в условиях визуальной видимости Солнца. Помимо этого, для применения существующих в настоящее время астрокомпасов необходимо в процессе полета периодически определять место самолета и устанавливать на приборе его координаты. Если учесть большие скорости и дальности полетов современных самолетов, становится ясно, что секстанты и астрономические компасы не полностью удовлетворяют необходимым требованиям. Поэтому в последнее время разрабатываются и применяются так называемые астрономические ориентаторы, в которых процессы пеленгации небесных светил и расчетов полностью автоматизированы. Место и курс самолета выдаются на таких приборах непосредственно на соответствующих индикаторах. Пеленгация светил может производиться фотоэлектрическими или радиоастрономическими следящими системами.

Рис. 41. Принципиальная схема радиоастроориентатора

Принцип работы радиоастроориентатора (рис. 41) заключается в следующем. На гиростабилизированной в горизонтальном положении платформе расположены два (радиотелескопа. Каждый из них представляет собой направленную приемную антенну — параболическое зеркало-отражатель с вибратором и волноводом для приема энергии, излучаемой небесным светилом.

Под действием приходящей от двух светил электромагнитной энергии следящие системы непрерывно поворачивают антенны по азимуту и на угол зенитного расстояния светила. Высоты h₁ и h₂ передаются в счетно-решающее устройство (СРУ), которое производит вычисления и выдает координаты места самолета на указатель координат (УК). Чтобы разность азимутов двух светил была близка к 90°, выбор светил возлагается на блок настройки (БН). В устройстве БН заложена программа выбора пары звезд в зависимости от широты и долготы места, а также даты и времени суток. Для этого в блок настройки поступают текущие координаты от навигационного координатора (НК). Астрономические ориентаторы, как и радиоастроориентаторы, могут определять место и курс самолета в географической или ортодромической системе координат. В географической системе координат выдаются широта и долгота местонахождения, истинный курс полета; в ортодромической — дальность, боковое уклонение, ортодромический курс самолета (угол между дугой большого круга — ортодромией и продольной осью самолета).

Определение курса самолета по астроориентатору — задача относительно простая. Ее решение основано на автоматическом измерении курсового угла светила и расчете курса по известной уже формуле: ИК = А — КУ.

Для определения места самолета различные схемы астроориентаторов дают возможность решать эту задачу различными методами по наблюдению двух или одного небесного светила.

По наблюдению двух светил место самолета можно определять одновременным измерением высоты этих светил. Одновременное получение двух кругов равных высот в одной из точек их пересечения дает место самолета, которое счетно-решающим прибором выдается в процессе полета в виде текущих координат самолета.