Flera typer av navigationssystem finns och används i stor utsträckning, med olika driftsprinciper och mätnoggrannhet. I framtiden kan ett fundamentalt nytt system komma i drift, som beräknar koordinater baserat på egenskaperna hos jordens gravitationsfält (GPF). Det förväntas att denna positioneringsmetod kommer att vara särskilt exakt - och samtidigt mycket komplex.
Lovande riktning
Närvaron av en utvecklad rymdkonstellation och förbättringen av all grundteknik öppnar nya möjligheter för världsvetenskap. Särskilt närvaron av högprecisionsinstrument för att mäta planetens fysiska fält och föremål på dess yta gör det möjligt att sammanställa detaljerade modeller av olika slag, lämpliga för användning inom olika fält.
Under de senaste åren har forskning utförts i vårt land och utomlands i riktning mot den s.k. gravitationella navigationssystem. Det nödvändiga arbetet utförs och ny data samlas in, bearbetas för vidare användning. Grundprinciperna för det nya navigationssystemet har redan fastställts och processen för skapandet fortsätter.
Flera organisationer arbetar i denna riktning i Ryssland. I synnerhet utvecklar All-Russian Research Institute of Physical, Technical and Radio Engineering Measurements (VNIIFTRI) från Rosstandart utrustning för att samla in data och bearbeta inkommande information om gasbehandlingsanläggningen för att skapa nya navigationshjälpmedel.
De senaste inläggen om ämnet gravitation navigering dök upp häromdagen. Veckotidningen "Zvezda" med hänvisning till ledningen för Rosstandart skrev om fortsatt arbete med ett lovande projekt och att få nya resultat. De erinrade också om fördelarna med ny teknik och deras tillämpningsområden.
Mätning och beräkning
Begreppet gravitationell navigering är baserat på det faktum att parametrarna för GPZ vid olika punkter på planetens yta (eller ovanför den) är något annorlunda. Jorden är inte en perfekt boll eller ellipsoid; dess yta har den mest komplexa reliefen, och tjockleken på jordskorpan består av olika material. Allt detta påverkar tyngdkraftsparametrarna på och nära ytan. Ofta skiljer sig de verkliga värdena från de beräknade värdena för en given punkt, som kallas en gravitationsanomali. På grund av ett antal faktorer observeras dessutom olika centrifugalkrafter vid olika punkter.
Konceptet ger mätning av parametrarna för GPP och centrifugalkraft vid olika punkter med ytterligare bearbetning. Den resulterande gravimetriska kartan kan matas in i navigeringsutrustningens minne och användas i beräkningar. Baserat på data från GPZ är det möjligt att korrigera driften av tröghets- eller satellitnavigationssystem. I detta fall reduceras det totala felet för hela komplexet till centimeter. Dessutom kännetecknas en INS med korrigering baserad på GPZ -data av den högsta brusimmuniteten.
Observationer visar att GPZ är ett ganska tillförlitligt "riktmärke" för navigationssystem. Gravitationsfältets förändringshastighet är mycket lägre än magnetfältets, och data på GPZ kan användas i tiotals år utan en märkbar förlust av beräkningarnas noggrannhet. Jordbävningar och andra processer kan emellertid ändra GPZ: s tillstånd och kräva uppdatering av kartorna.
Praktiska åtgärder
Enligt rapporter från de senaste åren har ryska forskare - liksom sina utländska kollegor - samlat in data, letat efter gravitationstecken och gjort gravimetriska kartor i flera år. Specialutrustning ombord på flygplan och satelliter mäter fältvärden vid ett stort antal punkter och överför dem till markcentra. Resultatet av detta arbete är en karta som kan ge hög navigationsnoggrannhet.
Vi utvecklar också navigationsutrustning som kan använda nya kartor och interagera med annan utrustning. Såvitt är känt har dock sådana projekt ännu inte lett till att produkter som är lämpliga för verkligt bruk framträder.
Införandet av nya principer för navigering kan fortfarande hämmas av bristen på noggranna kartor över en betydande del av jordens yta. Faktum är att för närvarande ger navigering genom GPZ i praktiken inga speciella fördelar jämfört med INS eller satellitsystem. Situationen kan bara förändras i framtiden när alla nödvändiga forsknings- och designarbeten har slutförts.
Ansökningar
De nya principerna för navigering kan tillämpas på olika områden där en särskilt noggrann bestämning av koordinater, oberoende av externa signalkällor och andra specifika funktioner krävs. Först och främst är detta militära frågor. Framväxten av användbara gravitationsnavigationssystem kommer att öka stridseffektiviteten hos ett brett spektrum av utrustning och vapen.
Militären kan vara intresserad av både den ökade noggrannheten i koordinatberäkningen och den unika bullerimmuniteten. Faktum är att det enda sättet att påverka sådana system är att artificiellt ändra GPZ - vilket kräver kolossala ansträngningar eller är helt omöjligt.
En guidad missil med hög precision, som använder en gravimetrisk karta, kommer att kunna följa en given rutt mer exakt och träffa ett mål med kända koordinater med mindre avvikelse. Sådana principer kan användas av både kryssnings- och ballistiska missiler. En sådan operation kommer dock att kräva en noggrann och uppdaterad karta över GPZ på rutten, vilket ställer särskilda krav på spaning och organisation av strejken.
Nya navigationsprinciper är av stort intresse för vetenskapen. Med deras hjälp kan du göra en mer exakt koppling, vilket är användbart för olika studier inom ett antal områden. Datainsamlingens noggrannhet förbättras, och detta kan ligga till grund för viktiga nya upptäckter.
Vi får inte glömma civila och kommersiella transporter. Under normala omständigheter har fartyg eller flygplan tillräckliga navigationshjälpmedel, men i vissa situationer kan det krävas mer exakta system. Det är mycket möjligt att framväxten av fullvärdiga operativa navigationsmedel genom gasbehandlingsanläggningen kommer att vara av intresse för flygplan och skeppsbyggare, liksom för kommersiella transportörer.
Väntar på framgång
Enligt de senaste rapporterna är VNIIFTRI nu upptagen med att sammanställa exakta gravimetriska kartor över olika områden, lämpliga för vidare användning i praktiken. Data om parametrarna för GPP och de observerade krafterna bearbetas och omvandlas till en lämplig form för användning. Utvecklingen av navigationsutrustning för praktisk implementering pågår också.
Båda dessa komponenter i den nya riktningen kännetecknas av hög komplexitet, varaktighet och arbetskostnader. Tyvärr är även den ungefärliga tidpunkten för införandet av ny teknik i praktiken okänd. Dessutom är de verkliga utsikterna för en sådan utveckling när det gäller tillämpning inom olika områden oklara. Ändå pågår arbete och verkliga resultat bör förväntas i framtiden. Om ny teknik kommer till användning och uppfyller förväntningarna kommer en radikal förändring att ske på ett antal områden.
