Navigația gravitațională ca instrument al viitorului
Harta gravimetrică a Rusiei și a teritoriilor adiacente la scara 1:2 500 000. VSEGEI im. A.P. Karpinsky, 2016 / vsegei.com
Există și sunt utilizate pe scară largă mai multe tipuri de sisteme de navigație, care diferă în principiile de funcționare și precizie de măsurare. În viitor, un sistem fundamental nou care calculează coordonatele din caracteristicile câmpului gravitațional al Pământului (GEF) ar putea intra în funcțiune. Este de așteptat ca această metodă de determinare a poziției să fie deosebit de precisă - și, în același timp, de mare complexitate.
Direcție promițătoare
Prezența unei constelații spațiale dezvoltate și îmbunătățirea tuturor tehnologiilor de bază deschid noi oportunități pentru știința mondială. În special, disponibilitatea instrumentelor de înaltă precizie pentru măsurarea câmpurilor fizice ale planetei și a obiectelor de pe suprafața acesteia face posibilă alcătuirea unor modele detaliate de diferite tipuri, potrivite pentru utilizare în diverse domenii.
În ultimii ani s-au desfășurat cercetări în țara noastră și în străinătate în direcția așa-zisului. sisteme de navigație gravitațională. Lucrările necesare sunt în curs de desfășurare și noi date sunt colectate și procesate pentru utilizare ulterioară. Principiile de bază ale noului sistem de navigație au fost deja determinate, iar procesul de creare a acestuia continuă.
În Rusia, mai multe organizații lucrează în această direcție. În special, Institutul de Cercetare de Măsurări Fizice, Tehnice și Radio (VNIIFTRI) din Rosstandart dezvoltă echipamente pentru colectarea datelor și procesarea informațiilor primite despre GPZ pentru a crea noi ajutoare de navigare.
Principii de funcționare a sistemului de satelit GLONASS. Complexul depinde în mod critic de comunicațiile radio, ceea ce duce la riscuri. Grafică IAC KVNO / glonass-iac.ru
Cele mai recente mesaje pe tema navigației gravitaționale au apărut zilele trecute. Săptămânalul Zvezda, cu referire la conducerea lui Rosstandart, a scris despre continuarea lucrărilor la un proiect promițător și obținerea de noi rezultate. De asemenea, au amintit despre avantajele noilor tehnologii și domeniile lor de aplicare.
Măsurare și calcul
Conceptul de navigație gravitațională se bazează pe faptul că parametrii GPZ în diferite puncte de pe suprafața planetei (sau deasupra acesteia) diferă ușor. Pământul nu este o sferă perfectă sau elipsoid; suprafața sa are cel mai complex relief, iar grosimea scoarței terestre este compusă din diferite materiale. Toate acestea afectează parametrii gravitației la suprafață și în apropierea acesteia. Adesea, valorile reale diferă de cele calculate pentru un punct dat, care se numește anomalie gravitațională. În plus, datorită unui număr de factori, forța centrifugă diferită este observată în puncte diferite.
Conceptul prevede măsurarea parametrilor GPZ și a forței centrifuge în diferite puncte cu procesare ulterioară. Harta gravimetrică rezultată poate fi introdusă în memoria echipamentelor de navigație și utilizată în calcule. Pe baza datelor GPZ, este posibilă corectarea funcționării sistemelor de navigație inerțiale sau prin satelit. În acest caz, eroarea totală a întregului complex este redusă la centimetri. În plus, ANN-ul cu corecție conform datelor GPZ este caracterizat de cea mai mare imunitate la zgomot.
Observațiile arată că GPZ este un „standard” destul de fiabil pentru sistemele de navigație. Rata de modificare a câmpului gravitațional este mult mai mică decât cea a câmpului magnetic, iar datele ETF pot fi utilizate timp de zeci de ani fără o pierdere vizibilă a preciziei calculelor. Cu toate acestea, cutremure și alte procese pot schimba starea GPZ și necesită actualizarea hărților.
Măsuri practice
Potrivit rapoartelor recente, oamenii de știință ruși - ca și omologii lor străini - au colectat date, au căutat anomalii gravitaționale și au compilat hărți gravimetrice de câțiva ani. Echipamentele speciale de la bordul aeronavelor și sateliților măsoară valorile câmpului într-un număr mare de puncte și le transmite la centrele de calcul de la sol. Rezultatul acestei lucrări este o hartă care poate oferi o mare precizie a navigației.
Nava spațială GLONASS cu diverse modificări. Grafică IAC KVNO / glonass-iac.ru
De asemenea, sunt dezvoltate echipamente de navigație care pot folosi hărți noi și pot interacționa cu alte echipamente. Cu toate acestea, din câte se știe, astfel de proiecte nu au dus încă la apariția unor produse potrivite pentru funcționarea reală.
Introducerea de noi principii de navigație poate fi încă împiedicată de lipsa hărților exacte ale unei părți semnificative a suprafeței terestre. De fapt, în prezent, navigarea pe GPZ în practică nu oferă avantaje speciale față de INS sau sistemele prin satelit. Situația se poate schimba doar în viitor, când toate studiile și lucrările de proiectare necesare sunt finalizate.
Сферы применения
Noile principii de navigație pot fi utilizate în diferite domenii în care sunt necesare determinarea deosebit de precisă a coordonatelor, independența față de sursele externe de semnal și alte caracteristici specifice. În primul rând, aceasta este o afacere militară. Apariția sistemelor de navigație gravitaționale funcționale va îmbunătăți capacitatea de luptă a unei game largi de echipamente și arme.
Armata poate fi interesată atât de precizia crescută a coordonatelor de calcul, cât și de imunitatea unică la zgomot. De fapt, singura modalitate de a influența astfel de sisteme este schimbarea artificială a GPZ - ceea ce necesită eforturi enorme sau este complet imposibil.
O rachetă ghidată de înaltă precizie, folosind o hartă gravimetrică, va putea să urmeze o anumită rută cu mai multă acuratețe și să atingă o țintă cu coordonate cunoscute cu o abatere mai mică. Astfel de principii pot fi utilizate atât de rachetele de croazieră, cât și de rachetele balistice. Cu toate acestea, o astfel de operațiune va necesita o hartă precisă și actualizată a GPZ de pe traseu, care impune cerințe speciale privind recunoașterea și organizarea loviturilor.
Anomalii gravitaționale de pe suprafața Pământului conform misiunii NASA GRACE. Grafică NASA / earthobservatory.nasa.gov
Noile principii ale navigației sunt de mare interes pentru știință. Cu ajutorul lor, puteți efectua o legare mai precisă, care este utilă pentru diverse studii într-o serie de domenii. Precizia colectării datelor se îmbunătățește și aceasta ar putea fi baza unor noi descoperiri importante.
Nu trebuie să uităm de transportul civil și comercial. Într-un mediu normal, navele sau aeronavele sunt suficiente cu mijloacele de navigație disponibile, dar în unele situații pot fi necesare sisteme mai precise. Este foarte posibil ca apariția unor mijloace operaționale de navigație cu drepturi depline de-a lungul GPZ să fie de interes pentru aeronave și constructori de nave, precum și pentru transportatorii comerciali.
asteptand succesul
Potrivit rapoartelor recente, VNIIFTRI este acum ocupat cu compilarea hărților gravitaționale precise ale diferitelor regiuni, potrivite pentru utilizare ulterioară în practică. Datele despre parametrii GPZ și forțele observate sunt procesate și convertite într-o formă convenabilă pentru utilizare. Echipamente de navigație sunt, de asemenea, dezvoltate pentru implementare în practică.
Ambele componente ale noii direcții se caracterizează prin complexitate ridicată, durată și costuri cu forța de muncă. Din păcate, chiar și momentul aproximativ al introducerii noilor tehnologii în practică rămâne necunoscut. În plus, perspectivele reale pentru astfel de evoluții în ceea ce privește aplicarea în diverse domenii sunt neclare. Cu toate acestea, lucrările sunt în desfășurare și ar trebui așteptate rezultate reale în viitor. Dacă noile tehnologii ajung la aplicare și se ridică la înălțimea așteptărilor, se va produce o schimbare fundamentală în mai multe domenii.
informații