Der findes flere typer navigationssystemer og er meget udbredt, med forskellige driftsprincipper og målenøjagtighed. I fremtiden kan et fundamentalt nyt system komme i drift, som beregner koordinater baseret på funktionerne i Jordens tyngdefelt (GPF). Det forventes, at denne positioneringsmetode vil være særlig præcis - og samtidig meget kompleks.
Lovende retning
Tilstedeværelsen af en udviklet rumkonstellation og forbedringen af alle grundlæggende teknologier åbner nye muligheder for verdensvidenskab. Især tilstedeværelsen af højpræcisionsinstrumenter til måling af de fysiske felter på planeten og objekter på dens overflade gør det muligt at sammensætte detaljerede modeller af forskellige slags, der er velegnede til brug inden for forskellige felter.
I løbet af de sidste mange år er der blevet forsket i vores land og i udlandet i retning af den såkaldte. gravitationsnavigationssystemer. Det nødvendige arbejde udføres, og nye data indsamles, behandles til videre brug. De grundlæggende principper for det nye navigationssystem er allerede fastlagt, og processen med dets oprettelse fortsætter.
Flere organisationer arbejder i denne retning i Rusland. Især udvikler All-Russian Research Institute of Physical, Technical and Radio Engineering Measurements (VNIIFTRI) fra Rosstandart udstyr til indsamling af data og behandling af indgående oplysninger om gasbehandlingsanlægget for at skabe nye navigationshjælpemidler.
De seneste indlæg om emnet tyngdekraftsnavigation dukkede op forleden. Ugebladet "Zvezda" med henvisning til ledelsen i Rosstandart skrev om fortsættelsen af arbejdet med et lovende projekt og opnåelse af nye resultater. De mindede også om fordelene ved nye teknologier og deres anvendelsesområder.
Måling og beregning
Begrebet gravitationsnavigation er baseret på det faktum, at parametrene for GPZ på forskellige punkter på planetens overflade (eller over det) er lidt forskellige. Jorden er ikke en perfekt kugle eller ellipsoid; dens overflade har den mest komplekse relief, og tykkelsen af jordskorpen består af forskellige materialer. Alt dette påvirker tyngdekraftens parametre på og i nærheden af overfladen. Ofte adskiller de faktiske værdier sig fra de beregnede for et givet punkt, som kaldes en gravitationsanomali. På grund af en række faktorer observeres derudover forskellige centrifugalkræfter på forskellige punkter.
Konceptet giver mulighed for måling af parametrene for GPP og centrifugalkraft på forskellige punkter med yderligere behandling. Det resulterende gravimetriske kort kan indtastes i navigationsudstyrets hukommelse og bruges til beregninger. Baseret på dataene på GPZ er det muligt at korrigere driften af inertial- eller satellitnavigationssystemer. I dette tilfælde reduceres den samlede fejl for hele komplekset til centimeter. Derudover kendetegnes en INS med korrektion baseret på GPZ -data ved den højeste støjimmunitet.
Observationer viser, at GPZ er et ret pålideligt "benchmark" for navigationssystemer. Ændringshastigheden for gravitationsfeltet er meget lavere end magnetfeltets, og dataene på GPZ kan bruges i snesevis af år uden et mærkbart tab i beregningsnøjagtigheden. Jordskælv og andre processer kan dog ændre GPZ -tilstanden og kræve opdatering af kortene.
Praktiske foranstaltninger
Ifølge rapporter om de seneste år har russiske forskere - ligesom deres udenlandske kolleger - indsamlet data, søgt efter tyngdekraftanomalier og udarbejdet gravimetriske kort i flere år. Specialudstyr om bord på fly og satellitter måler feltværdier på et stort antal punkter og sender dem til jordcomputere. Resultatet af dette arbejde er et kort, der kan levere høj navigationsnøjagtighed.
Vi udvikler også navigationsudstyr, der er i stand til at bruge nye kort og interagere med andet udstyr. Så vidt vides har sådanne projekter imidlertid endnu ikke ført til fremkomsten af produkter, der er egnede til reel brug.
Indførelsen af nye principper for navigation kan stadig hæmmes af manglen på nøjagtige kort over en væsentlig del af jordens overflade. Faktisk giver navigation i praksis i øjeblikket ingen særlige fordele i forhold til INS eller satellitsystemer. Situationen kan kun ændre sig i fremtiden, når alt det nødvendige forsknings- og designarbejde er afsluttet.
Ansøgninger
De nye principper for navigation kan finde anvendelse på forskellige områder, hvor en særlig nøjagtig bestemmelse af koordinater, uafhængighed fra eksterne signalkilder og andre specifikke funktioner er påkrævet. Først og fremmest er dette militære anliggender. Fremkomsten af brugbare gravitationsnavigationssystemer vil øge kampeffektiviteten af en lang række udstyr og våben.
Militæret kan være interesseret i både den øgede nøjagtighed i koordinatberegningen og den unikke støjimmunitet. Faktisk er den eneste måde at påvirke sådanne systemer på kunstig vis ændre GPZ - hvilket kræver en kolossal indsats eller er helt umulig.
Et guidet missil med høj præcision, der bruger et gravimetrisk kort, vil være i stand til mere præcist at følge en given rute og ramme et mål med kendte koordinater med mindre afvigelse. Sådanne principper kan bruges af både krydstogt- og ballistiske missiler. En sådan operation kræver imidlertid et præcist og opdateret kort over GPZ på ruten, hvilket stiller særlige krav til rekognoscering og tilrettelæggelse af strejken.
Nye principper for navigation er af stor interesse for videnskaben. Med deres hjælp kan du lave en mere præcis forbindelse, som er nyttig til forskellige undersøgelser på en række områder. Dataindsamlingens nøjagtighed forbedres, og dette kan danne grundlag for vigtige nye opdagelser.
Vi skal ikke glemme civil og kommerciel transport. Under normale omstændigheder har skibe eller fly tilstrækkelige navigationshjælpemidler, men i nogle situationer kan det være nødvendigt med mere præcise systemer. Det er ganske muligt, at fremkomsten af fuldgyldige operationelle navigationsmidler gennem gasbehandlingsanlægget vil være af interesse for fly og skibsbyggere samt kommercielle luftfartsselskaber.
Venter på succes
Ifølge de seneste rapporter har VNIIFTRI nu travlt med at udarbejde præcise gravimetriske kort over forskellige områder, der er velegnede til videre brug i praksis. Dataene om parametrene for GPP og de observerede kræfter behandles og konverteres til en bekvem form til brug. Udviklingen af navigationsudstyr til praktisk implementering er også i gang.
Begge disse komponenter i den nye retning kendetegnes ved høj kompleksitet, varighed og lønomkostninger. Desværre er selv den omtrentlige timing af introduktionen af nye teknologier i praksis ukendt. Desuden er de faktiske udsigter for en sådan udvikling med hensyn til anvendelse på forskellige områder uklare. Ikke desto mindre er arbejdet i gang, og der bør forventes reelle resultater i fremtiden. Hvis nye teknologier kommer i brug og lever op til forventningerne, vil der ske en radikal ændring på en række områder.
