Existuje a je široce používáno několik typů navigačních systémů, které se liší provozními principy a přesností měření. V budoucnu může začít fungovat zásadně nový systém, který vypočítává souřadnice na základě vlastností zemského gravitačního pole (GPF). Očekává se, že tento způsob určování polohy bude obzvláště přesný - a zároveň velmi složitý.
Slibný směr
Přítomnost rozvinuté vesmírné konstelace a zdokonalení všech základních technologií otevírá nové příležitosti světové vědě. Zejména přítomnost vysoce přesných nástrojů pro měření fyzických polí planety a objektů na jejím povrchu umožňuje sestavit podrobné modely různých druhů, vhodné pro použití v různých oblastech.
V posledních několika letech probíhal výzkum u nás i v zahraničí směrem k tzv. gravitační navigační systémy. Provádí se nezbytná práce a shromažďují se nová data, která se zpracovávají pro další použití. Základní principy nového navigačního systému již byly stanoveny a proces jeho vytváření pokračuje.
V Rusku v tomto směru pracuje několik organizací. Zejména All-Russian Research Institute of Physical, Technical and Radio Engineering Measurements (VNIIFTRI) from Rosstandart vyvíjí zařízení pro sběr dat a zpracování příchozích informací o závodě na zpracování plynu za účelem vytvoření nových navigačních pomůcek.
Nedávno se objevily nedávné příspěvky na téma gravitační navigace. Týdeník „Zvezda“s odkazem na vedení Rosstandartu psal o pokračování prací na slibném projektu a získání nových výsledků. Také si připomněli výhody nových technologií a jejich oblasti použití.
Měření a výpočet
Koncept gravitační navigace vychází ze skutečnosti, že parametry GPZ v různých bodech na povrchu planety (nebo nad ní) se mírně liší. Země není dokonalá koule ani elipsoid; jeho povrch má nejsložitější reliéf a tloušťka zemské kůry se skládá z různých materiálů. To vše ovlivňuje parametry gravitace na povrchu a v jeho blízkosti. Skutečné hodnoty se často liší od vypočtených pro daný bod, což se nazývá gravitační anomálie. Navíc v důsledku řady faktorů jsou v různých bodech pozorovány různé odstředivé síly.
Koncept zajišťuje měření parametrů GPP a odstředivé síly v různých bodech s dalším zpracováním. Výslednou gravimetrickou mapu lze zadat do paměti navigačního zařízení a použít ji při výpočtech. Na základě údajů o GPZ je možné opravit provoz inerciálních nebo satelitních navigačních systémů. V tomto případě se celková chyba celého komplexu sníží na centimetry. INS s korekcí na základě dat GPZ se navíc vyznačuje nejvyšší odolností proti šumu.
Pozorování ukazují, že GPZ je vcelku spolehlivým „benchmarkem“navigačních systémů. Rychlost změny gravitačního pole je mnohem nižší než u magnetického pole a data na GPZ lze používat desítky let bez znatelné ztráty přesnosti výpočtů. Zemětřesení a další procesy však mohou změnit stav GPZ a vyžadují aktualizaci map.
Praktická opatření
Podle zpráv z posledních let ruští vědci - stejně jako jejich zahraniční kolegové - již několik let sbírají data, hledají gravitační anomálie a sestavují gravimetrické mapy. Speciální zařízení na palubě letadel a satelitů měří hodnoty pole na velkém počtu bodů a přenáší je do pozemních výpočetních center. Výsledkem této práce je mapa schopná poskytnout vysokou přesnost navigace.
Vyvíjíme také navigační zařízení schopné používat nové mapy a komunikovat s jiným vybavením. Pokud je však známo, takové projekty dosud nevedly ke vzniku produktů vhodných pro skutečné použití.
Zavádění nových principů navigace může stále brzdit nedostatek přesných map významné části zemského povrchu. Ve skutečnosti v tuto chvíli navigace přes GPZ v praxi neposkytuje žádné zvláštní výhody oproti INS nebo satelitním systémům. Situace se může změnit až v budoucnosti, až budou dokončeny všechny potřebné výzkumné a projekční práce.
Aplikace
Nové principy navigace mohou najít uplatnění v různých oblastech, kde je vyžadováno obzvláště přesné určení souřadnic, nezávislost na externích zdrojích signálu a další specifické vlastnosti. Předně se jedná o vojenské záležitosti. Vznik provozuschopných gravitačních navigačních systémů zvýší bojovou účinnost široké škály vybavení a zbraní.
Armádu může zajímat jak zvýšená přesnost výpočtu souřadnic, tak jedinečná odolnost proti rušení. Ve skutečnosti je jediným způsobem, jak takové systémy ovlivnit, uměle změnit GPZ - což vyžaduje obrovské úsilí nebo je to zcela nemožné.
Vysoce přesná naváděná střela pomocí gravimetrické mapy bude schopna přesněji sledovat danou trasu a zasáhnout cíl se známými souřadnicemi s menší odchylkou. Takové principy mohou využívat jak řízené, tak balistické střely. Taková operace však bude vyžadovat přesnou a aktuální mapu GPZ na trase, což klade zvláštní nároky na průzkum a organizaci stávky.
Nové principy navigace jsou velkým zájmem vědy. S jejich pomocí můžete vytvořit přesnější propojení, což je užitečné pro různé studie v řadě oblastí. Přesnost sběru dat se zlepšuje, a to může být základem pro důležité nové objevy.
Neměli bychom zapomenout na civilní a obchodní dopravu. Za normálních okolností mají lodě nebo letadla dostatečné navigační pomůcky, ale v některých situacích mohou být vyžadovány přesnější systémy. Je docela možné, že vznik plnohodnotných operačních prostředků plavby přes závod na zpracování plynu bude zajímat letadla a stavitele lodí i komerční dopravce.
Čekání na úspěch
Podle nejnovějších zpráv je nyní VNIIFTRI zaneprázdněn sestavováním přesných gravimetrických map různých oblastí, vhodných pro další použití v praxi. Data o parametrech GPP a pozorovaných silách jsou zpracována a převedena do vhodné formy pro použití. Probíhá také vývoj navigačního zařízení pro praktickou implementaci.
Obě tyto složky nového směru se vyznačují vysokou složitostí, trváním a mzdovými náklady. Bohužel ani přibližné načasování zavádění nových technologií do praxe zůstává neznámé. Skutečné vyhlídky na takový vývoj z hlediska aplikace v různých oblastech jsou navíc nejasné. Přesto se pracuje a v budoucnu by se měly očekávat skutečné výsledky. Pokud se začnou používat nové technologie a splní očekávání, dojde v řadě oblastí k radikální změně.
