Existuje a je široko používaných niekoľko typov navigačných systémov, ktoré sa líšia princípmi činnosti a presnosťou merania. V budúcnosti môže začať fungovať zásadne nový systém, ktorý vypočítava súradnice na základe vlastností zemského gravitačného poľa (GPF). Očakáva sa, že tento spôsob určovania polohy bude obzvlášť presný - a zároveň veľmi zložitý.
Sľubný smer
Prítomnosť rozvinutej vesmírnej konštelácie a zdokonalenie všetkých základných technológií otvára nové príležitosti svetovej vede. Prítomnosť vysoko presných prístrojov na meranie fyzických polí planéty a predmetov na jej povrchu predovšetkým umožňuje zostaviť podrobné modely rôzneho druhu vhodné na použitie v rôznych oblastiach.
Za posledných niekoľko rokov sa realizoval výskum u nás i v zahraničí v smere tzv. gravitačné navigačné systémy. Vykonajú sa potrebné práce a zozbierajú sa nové údaje, ktoré sa spracujú na ďalšie použitie. Základné princípy nového navigačného systému sú už určené a proces jeho tvorby pokračuje.
V Rusku v tomto smere pracuje niekoľko organizácií. Najmä Všeruský výskumný ústav meraní fyzického, technického a rádiového inžinierstva (VNIIFTRI) z Rosstandartu vyvíja zariadenie na zber údajov a spracovanie prichádzajúcich informácií o závode na spracovanie plynu s cieľom vytvoriť nové navigačné pomôcky.
Nedávno sa objavili posledné príspevky na tému gravitačnej navigácie. Týždenník „Zvezda“s odvolaním sa na vedenie Rosstandartu písal o pokračovaní prác na sľubnom projekte a získavaní nových výsledkov. Tiež si pripomenuli výhody nových technológií a oblasti ich použitia.
Meranie a výpočet
Koncept gravitačnej navigácie je založený na skutočnosti, že parametre GPZ v rôznych bodoch na povrchu planéty (alebo nad ním) sa mierne líšia. Zem nie je dokonalá guľa alebo elipsoid; jeho povrch má najkomplexnejší reliéf a hrúbka zemskej kôry sa skladá z rôznych materiálov. To všetko ovplyvňuje parametre gravitácie na povrchu a v jeho blízkosti. Skutočné hodnoty sa často líšia od vypočítaných pre daný bod, čo sa nazýva gravitačná anomália. Navyše v dôsledku mnohých faktorov sú v rôznych bodoch pozorované rôzne odstredivé sily.
Koncepcia umožňuje meranie parametrov GPP a odstredivej sily v rôznych bodoch s ďalším spracovaním. Výslednú gravimetrickú mapu je možné zapísať do pamäte navigačného zariadenia a použiť na výpočty. Na základe údajov o GPZ je možné opraviť činnosť inerciálnych alebo satelitných navigačných systémov. V tomto prípade sa celková chyba celého komplexu zníži na centimetre. INS s korekciou na základe údajov GPZ sa navyše vyznačuje najvyššou odolnosťou proti šumu.
Pozorovania ukazujú, že GPZ je pomerne spoľahlivým „benchmarkom“navigačných systémov. Rýchlosť zmeny gravitačného poľa je oveľa nižšia ako v magnetickom poli a údaje o GPZ je možné používať desiatky rokov bez znateľnej straty presnosti výpočtov. Zemetrasenia a ďalšie procesy však môžu zmeniť stav GPZ a vyžadujú aktualizáciu máp.
Praktické opatrenia
Podľa správ z posledných rokov ruskí vedci - podobne ako ich zahraniční kolegovia - už niekoľko rokov zbierajú údaje, hľadajú gravitačné anomálie a zostavujú gravimetrické mapy. Špeciálne vybavenie na palube lietadiel a satelitov meria hodnoty poľa v obrovskom počte bodov a prenáša ich do stredísk pozemného výpočtu. Výsledkom tejto práce je mapa schopná poskytnúť vysokú presnosť navigácie.
Vyvíjame tiež navigačné zariadenia schopné používať nové mapy a interagovať s iným vybavením. Pokiaľ je však známe, takéto projekty ešte neviedli k vzniku produktov vhodných na skutočné použitie.
Zavádzanie nových princípov navigácie môže stále brzdiť nedostatok presných máp významnej časti zemského povrchu. V súčasnej dobe navigácia cez GPZ v praxi neposkytuje žiadne špeciálne výhody oproti INS alebo satelitným systémom. Situácia sa môže zmeniť iba v budúcnosti, keď budú ukončené všetky potrebné výskumné a projekčné práce.
Aplikácie
Nové princípy navigácie môžu nájsť uplatnenie v rôznych oblastiach, kde je potrebné obzvlášť presné určenie súradníc, nezávislosť od externých zdrojov signálu a ďalšie špecifické vlastnosti. V prvom rade ide o vojenské záležitosti. Vznik prevádzkyschopných gravitačných navigačných systémov zvýši bojovú účinnosť širokej škály zariadení a zbraní.
Armádu môže zaujímať zvýšená presnosť výpočtu súradníc a jedinečná odolnosť proti hluku. V skutočnosti je jediným spôsobom, ako ovplyvniť tieto systémy, umelá zmena GPZ - čo si vyžaduje obrovské úsilie alebo je to úplne nemožné.
Riadená strela s vysokou presnosťou, pomocou gravimetrickej mapy, bude môcť presnejšie sledovať danú trasu a zasiahnuť cieľ so známymi súradnicami s menšou odchýlkou. Tieto princípy môžu využívať tak riadené, ako aj balistické rakety. Takáto operácia však bude vyžadovať presnú a aktuálnu mapu GPZ na trase, ktorá kladie špeciálne požiadavky na prieskum a organizáciu štrajku.
Nové princípy navigácie sú pre vedu veľmi zaujímavé. S ich pomocou môžete vytvoriť presnejšie prepojenie, ktoré je užitočné pre rôzne štúdie v mnohých oblastiach. Presnosť zberu údajov sa zlepšuje, a to môže byť základom pre nové dôležité objavy.
Nemali by sme zabúdať na civilnú a obchodnú dopravu. Za normálnych okolností majú lode alebo lietadlá dostatočné navigačné pomôcky, ale v niektorých situáciách môžu byť potrebné presnejšie systémy. Je celkom možné, že vznik plnohodnotných operačných prostriedkov navigácie cez závod na spracovanie plynu bude zaujímať lietadlá a staviteľov lodí, ako aj komerčných dopravcov.
Čakanie na úspech
Podľa najnovších správ je teraz VNIIFTRI zaneprázdnený zostavovaním presných gravimetrických máp rôznych oblastí, vhodných na ďalšie použitie v praxi. Údaje o parametroch GPP a pozorovaných silách sú spracované a prevedené do vhodnej formy na použitie. Prebieha tiež vývoj navigačného zariadenia pre praktickú implementáciu.
Obe tieto zložky nového smeru sa vyznačujú vysokou komplexnosťou, trvaním a pracovnými nákladmi. Bohužiaľ, ani približné načasovanie zavádzania nových technológií do praxe zostáva neznáme. Navyše, skutočné vyhliadky na takýto vývoj, pokiaľ ide o uplatnenie v rôznych oblastiach, sú nejasné. Napriek tomu sa pracuje a v budúcnosti by sa mali očakávať skutočné výsledky. Ak sa začnú používať nové technológie a splnia očakávania, v mnohých oblastiach dôjde k radikálnej zmene.
