Ориентировка по звездам

Для автоматического пеленгования звезд и Солнца фотоэлектрические следящие системы необходимо предварительно направить на выбранные светила. Это довольно трудная операция, особенно когда штурман не знает своего местонахождения. Для этого необходимо выбрать два светила с учетом того, чтобы в процессе полета исключить перестройку следящих систем или, если без этого нельзя обойтись, производить эту перестройку в полете как можно реже.

Необходимо также учесть условия естественного освещения при полете по маршруту в назначенное время или, если это возможно, определить наиболее выгодное время взлета для использования в полете лучших условий естественного освещения. Очевидно, что время и место встречи или догона темноты, рассвета и сумерек являются важнейшими факторами в определении условий естественного освещения.

Первоначальная установка следящих систем в направлении на выбранные небесные светила производится по координатам этих светил.

При выборе светил необходимо учитывать их яркость (звездную величину), высоту и разность азимутов между ними. Яркость и высота пеленгуемых светил определяются техническими возможностями фотоэлектрических следящих систем.

Разность азимутов пеленгуемых светил определяет точность получения координат места самолета. Наибольшая точность получается, когда направления на светила пересекаются примерно под прямым углом, т. е. когда разность азимутов двух светил близка к 90 или 270°. Однако на практике трудно подобрать пару звезд с такой разностью азимутов и отвечающих другим условиям (яркость, высота). Поэтому практически берут звезды, разность азимутов которых находится в пределах от 60 до 120° или от 240 до 300°.

Автоматическое определение места самолета -по двум звездам можно производить также измерением высоты этих звезд и разности их азимутов. В этом случае при выборе звезд разность азимутов между ними может быть и близкой к 180°.

Автоматически определить место самолета по двум звездам можно также измерением высоты одного светила и горизонтального угла положения другого Горизонтальный угол положения — это двугранный угол, образованный плоскостью вертикала одного светила и плоскостью большого круга, проходящего через это же и еще одно светило. Он определяется направлением от одного светила на другое в горизонтной системе координат. Геометрическая сущность определения местоположения этим способом состоит в следующем (рис.42).

Рис. 42. Принцип определения места самолета по измерению высоты одного светила и горизонтального угла положения другого

По измеренной высоте одного светила можно построить круг равных высот, в одной из точек которого находится наблюдатель. Если измерить горизонтальный угол положения q второго светила и отложить его в точке географического места первого светила С₁ от большого круга, соединяющего географические места обоих светил С₁ и С₂, то образованная этим углом линия будет второй линией положения, которая в пересечении с первой линией положения — кругом равных высот — даст место самолета М. Эти две линии положения всегда пересекаются под прямым углом и однозначно определяют координаты самолета.

Точность определения места самолета этим способом не зависит от величины горизонтального угла положения светил, поэтому в выборе их имеются большие возможности. Однако этот угол не должен быть близким к 0 или 180°, так как измерение его в этом случае даст большую ошибку, что соответственно внесет ошибку и в определение местоположения. Этот способ может быть применим и днем по наблюдениям Солнца и Луны, если последняя находится над горизонтом и ее фаза не близка к новолунию и полнолунию.

Существенным недостатком определения места самолета по наблюдениям двух светил является невозможность или ограниченность применения их днем. Большую часть светлого времени днем над горизонтом видно только одно светило— Солнце и только небольшое время — около 8% светлого времени в году — видна и Луна. Поэтому астрономические ориентаторы, методы работы которых основаны на пеленгации двух небесных светил, при всех их достоинствах (точность автоматической пеленгации и точность расчета координат самолета) ограничены в применении.

По наблюдению одного светила место самолета может быть определено измерением высоты светила и скорости ее изменения или измерением высоты и азимута светила.

Сущность определения места самолета при автоматическом измерении высоты и азимута какого-либо светила сводится к тому, что место самолета получается в точке пересечения двух линий положения: круга равных высот, полученного в результате измерения высоты светила, и линии равных азимутов [2], получаемой измерением азимута светила.

Этот метод определения местонахождения самолета астроориентатором в воздухе по своей идее весьма прост, однако точность вычисления координат при этом пока еще низкая главным образом потому, что азимут самолета определяется с малой точностью из-за больших ошибок при измерении истинного курса самолета. Для получения места самолета с ошибкой не более 10—20 км необходимо курс самолета измерять с точностью до 5—10'. Ошибка в определении курса в 1° дает ошибку определения координат до 100 км.

Метод определения места самолета автоматическим измерением высоты какого-либо светила и скорости изменения этой высоты предусматривает учет путевой скорости и угла сноса в полете. При этом навигационные элементы полета — путевая скорость (скорость полета относительно поверхности Земли) и угол сноса (угол между продольной осью самолета и направлением полета)—должны измеряться с достаточно высокой точностью.

В последние годы широко разрабатывается и применяется способ определения путевой скорости и угла сноса, основанный на использовании эффекта Допплера (изменение частоты отраженных от земли электромагнитных колебаний, излучаемых аппаратурой самолета в полете).

Аппаратура, работающая на этом принципе, дает высокую точность измерения путевой скорости и угла сноса.

ОРИЕНТИРОВКА В КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ

Сбылась дерзновенная мечта человечества — созданное руками советских людей искусственное тело преодолело силу земного притяжения и вышло в космическое пространство. Запуск первого советского искусственного спутника Земли, открывший 4 октября 1957 г. эру завоевания космоса, стоит в ряду таких поворотных событий в истории развития человеческого общества, как открытие огня, изобретение паровой машины, открытие электрического тока и его действия на магнит, положившее начало электротехнике, взлет первого аэроплана, освобождение энергии атомного ядра.

 Искусственные спутники Земли, представляющие собой научные лаборатории со сложной измерительной, вычислительной и передающей аппаратурой, доставили ценнейшие сведения о природе космоса и явлениях в нем, которые нельзя было получить иным путем. Впервые в истории человечества советские люди забросили вымпел на Луну, сфотографировали еще никогда и никем не виденную ее обратную сторону, запустили космическую ракету, вышедшую на орбиту вокруг Солнца и ставшую первой искусственной планетой солнечной системы.

В 1959—1960 гг. были выведены на орбиту вокруг Земли пять кораблей-спутников весом 4540—4700 кг с подопытными животными и другими биологическими объектами. 12 февраля 1961 г. с тяжелого искусственного спутника стартовала управляемая космическая ракета, которая вывела автоматическую межпланетную станцию на траекторию к планете Венере.

Огромные успехи нашей страны в освоении космоса подготовили космический полет человека. Это великое событие в истории культуры человечества совершилось 12 апреля 1961 г. В 9 ч 7 мин по московскому времени космический корабль-спутник «Восток» с человеком на борту поднялся в .космос и, совершив полет вокруг земного шара, благополучно вернулся на священную землю нашей Родины — Страны Советов.