Astronomisk navigation

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 31. august 2021; checks kræver 4 redigeringer .

Astronomisk navigation  er et sæt metoder til at bestemme navigationsparametrene for et objekt baseret på brugen af ​​elektromagnetisk stråling fra astronomiske objekter. Det bruges til at bestemme kursen og navigationskoordinaterne for jordobjekter, samt til at bestemme orienteringen af ​​rumfartøjer som en del af et astroinertial navigationssystem .

De enkleste metoder til himmelnavigation bruges af mennesker på Jorden til at navigere i ukendt terræn, da de ikke kræver nogen enheder for at bruge dem. På den nordlige halvkugle kan retningen mod det geografiske nord for eksempel genkendes på Nordstjernens position på himlen , og på Solens position ved middagstid kan du omtrent bestemme retningen mod det geografiske syd. En af de største ulemper ved astronomisk terrestrisk navigation er afhængigheden af ​​skyer.

Tidligere var himmelsnavigation den vigtigste måde at bestemme koordinater og kurs for skibe ved at bruge aflæsninger af sådanne instrumenter som sekstanten og kronometeret . Nu i maritim og luftnavigation er det næsten fuldstændig erstattet af satellitnavigationssystemer , men på grund af den høje grad af autonomi er det en backup.

Astronavigation blev meget brugt i slutningen af ​​det 19. og begyndelsen af ​​det 20. århundrede i opbygningen af ​​astronomiske og geodætiske netværk for at få koordinaterne til start- og slutpunkterne . Det meste af det geodætiske netværk i USSR var baseret på Laplace-punkterne, og Struve-buen omfattede 13 sådanne punkter.

I den nærmeste fremtid vil rumfartøjsudviklere bruge metoderne til satellitnavigationssystemer i himmelnavigation og modtage røntgenstråler fra pulsarer .

Princippet om at bestemme koordinaterne

Der findes en række metoder til at bestemme geografiske koordinater - breddegrad og længdegrad - gennem astronomiske observationer. Nogle af dem, der er blevet udviklet for århundreder siden, er nu forældede og har kun historisk interesse (for eksempel metoden foreslået af Galileo i 1612 til bestemmelse af længdegrad ud fra observationer af Jupiters satellitter, såvel som metoden for måneafstande ( Johannes Werner, 1514). Andre, udviklet senere, kom ud af professionel brug inden for maritim og luftnavigation for kun årtier siden med fremkomsten af ​​satellitnavigationssystemer. Disse metoder omfatter metoden til bestemmelse af længdegrad ved hjælp af en sekstant og kronometer, metoden til at måle langs meridianen, og metoden med lige højder af armaturerne. Nedenfor er et eksempel på sidstnævnte.

Højden af ​​to forskellige kroppe måles (i skumringen - to stjerner / planeter eller en stjerne / planet og Månen; om eftermiddagen - Solen og Månen). For hver måling registreres dens tid. Punkterne på jordens overflade, som svarer til de målte højder af disse to armaturer i måleøjeblikket, danner to cirkler (en for hver armatur), kaldet positionslinjer eller cirkler af samme højde . Skæringspunkterne for positionslinjerne er den ønskede placering af observatøren (der er to af disse punkter, men normalt er de langt nok fra hinanden, så der ikke er nogen usikkerhed).

Konstruktionen af ​​cirkler af samme højde på Mercator-kortet er umulig på grund af forvrængninger , der er uundgåelige for kartografiske projektioner . Hele cirkler af samme højde kan kun plottes på en globus, men i dette tilfælde vil de opnåede koordinater for skæringspunktet have utilstrækkelig nøjagtighed til praktisk brug på grund af klodens lille størrelse. I denne henseende, i astronomisk navigation og praktisk astronomi , anvendes omtrentlige metoder - Somner -metoden og overførselsmetoden (Saint-Hilaire-metoden), hvor der i stedet for faste positionslinjer på Mercator-kortet, fragmenter af sekanter (i Somner-metoden) ) eller tangenter (i overførselsmetoden) er konstruerede linjer til cirkler af samme højde. Det er muligt direkte at beregne koordinaterne for begge skæringspunkter af cirkler af samme højde uden at bruge konstruktioner på kortet.

Hvis kun Solen er synlig i løbet af dagen, kan der foretages to målinger af dens højde efter et vist tidsrum. Da Solen bevæger sig hen over himlen, vil disse to målinger svare til målinger af højden af ​​to forskellige armaturer.

Hvis det er nødvendigt at bestemme koordinaterne for et fartøj i bevægelse, er det nødvendigt at indføre korrektioner for den estimerede forskydning af fartøjet i tiden mellem to målinger af armaturernes højder (beregnet ud fra fartøjets hastighed og kurs). ).

I praktisk forstand, for at bestemme observatørens koordinater ved hjælp af astronavigation, er følgende sæt værktøjer og opslagsbøger nødvendigt: 1) et nøjagtigt kronometer til måling af tid, 2) en sekstant til måling af vinkler på himmelsfæren, 3 ) en almanak eller en opslagsbog med astronomiske efemerider med fremtidig tid, 4) tælle reduktionstabeller for at forenkle beregningen af ​​stjernens højde og azimut, reducere alle handlinger til addition og subtraktion, 5) et geografisk kort. Det var dette sæt værktøjer, der blev brugt af navigatører af skibe op til udviklingen af ​​radionavigation og satellitnavigation; for en erfaren navigatør tog hele processen, inklusive astronomiske observationer og beregninger, flere minutter. På nuværende tidspunkt kan computerprogrammer bruges i stedet for et trykt bibliotek over astronomiske efemerider, og en computer eller lommeregner kan bruges i stedet for reduktionstabeller.

Det amerikanske luftvåben fortsatte med at træne militærpiloter i himmelfart indtil 1997 fordi:

US Naval Academy annoncerede afslutningen på det himmelske navigationskursus i foråret 1998 [2] . I oktober 2015, der rejste bekymringer om pålideligheden af ​​GPS-systemer i lyset af mulige internetangreb, genindsatte US Naval Academy kurset i himmelsk navigation for det akademiske år 2015-16 [3] [4] .

På US Merchant Marine Academy stoppede den himmelske navigationstræning ikke. Astronomisk navigationskursus er blevet undervist på Harvard for nylig som Astronomy 2 [5] . Himmelsnavigation bruges stadig af lystsejlere og små krydstogtbådsbesætninger. Mens satellitnavigationsteknologi er pålidelig, bruger sejlere himmelsk navigation enten som deres primære navigationsværktøj eller som backup.

Navigationstrekant

En af metoderne til at bestemme koordinaterne er løsningen af ​​navigationstrekanten, også kaldet den parallaktiske trekant eller PZX-trekanten. Med retninger kendt på én gang til polen (P), til zenit (Z) og til en eller anden lyskilde (X), giver søgningen efter de tilsvarende koordinater for et punkt på kloden det eneste svar.

Astrisation

Astrovision  er processen med at observere et billede af stjernehimlen ved hjælp af en astroviser , normalt installeret på en gyroplatform , sammenligne det opnåede billede med det programmatisk forventede billede og beregne korrektioner, der kompenserer for de akkumulerede fejl i de vigtigste måleinstrumenter ( gyroplatform , SINS ) ).

Astrovision er en af ​​måderne at kompensere for missilkontrolsystemets egne fejl . Astrovision udføres normalt i det passive ben af ​​flyvningen , da kørende raketmotorer giver stærke forstyrrelser, der reducerer målingens nøjagtighed. Udover missiler bruges den også på fly , rumfartøjer og ubåde [6] .

Se også

Noter

  1. ↑ US Air Force Pamphlet (AFPAM) 11-216, kapitel 8-13
  2. ↑ Søværnets kadetter vil ikke kassere deres sekstanter Arkiveret 13. februar 2009. , The New York Times Af DAVID W. CHEN Udgivet: 29. maj 1998
  3. ↑ At se stjerner igen: Naval Academy genindsætter himmelnavigation Arkiveret 23. oktober 2015. , Capital Gazette af Tim Prudente Udgivet: 12. oktober 2015
  4. ↑ Hvorfor Naval Academy-studerende lærer at sejle ved stjernerne for første gang i et årti , Washington Post  (17. februar 2016). Arkiveret fra originalen den 22. februar 2016.
  5. ↑ - Astronomy 2 Celestial Navigation af Philip Sadler Arkiveret 22. november 2015.
  6. ↑ Projekt 611 ZULU båd . Hentet 18. marts 2011. Arkiveret fra originalen 30. januar 2011.

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger