Verschillende soorten navigatiesystemen bestaan en worden veel gebruikt, die verschillen in werkingsprincipes en meetnauwkeurigheid. In de toekomst kan een fundamenteel nieuw systeem in werking treden, dat coördinaten berekent op basis van de kenmerken van het zwaartekrachtveld van de aarde (GPF). De verwachting is dat deze positioneringsmethode bijzonder nauwkeurig en tegelijkertijd zeer complex zal zijn.
Veelbelovende richting
De aanwezigheid van een ontwikkelde ruimteconstellatie en de verbetering van alle basistechnologieën openen nieuwe kansen voor de wereldwetenschap. Met name de aanwezigheid van zeer nauwkeurige instrumenten voor het meten van de fysieke velden van de planeet en objecten op het oppervlak maakt het mogelijk om gedetailleerde modellen van verschillende soorten samen te stellen, geschikt voor gebruik in verschillende gebieden.
De afgelopen jaren is er in ons land en in het buitenland onderzoek gedaan in de richting van de zgn. zwaartekracht navigatiesystemen. De nodige werkzaamheden worden uitgevoerd en nieuwe gegevens worden verzameld, verwerkt voor verder gebruik. De basisprincipes van het nieuwe navigatiesysteem zijn al bepaald en het proces van de totstandkoming ervan gaat door.
In Rusland werken verschillende organisaties in deze richting. Met name het All-Russian Research Institute of Physical, Technical and Radio Engineering Measurements (VNIIFTRI) uit Rosstandart ontwikkelt apparatuur voor het verzamelen van gegevens en het verwerken van binnenkomende informatie over de gasverwerkingsfabriek om nieuwe navigatiehulpmiddelen te creëren.
Recente berichten over het onderwerp zwaartekrachtnavigatie verschenen onlangs. Het weekblad "Zvezda" met verwijzing naar het management van Rosstandart schreef over de voortzetting van het werk aan een veelbelovend project en het verkrijgen van nieuwe resultaten. Ze herinnerden ook aan de voordelen van nieuwe technologieën en hun toepassingsgebieden.
Meting en berekening
Het concept van zwaartekrachtnavigatie is gebaseerd op het feit dat de parameters van de GPZ op verschillende punten op het aardoppervlak (of daarboven) enigszins verschillen. De aarde is geen perfecte bal of ellipsoïde; het oppervlak heeft het meest complexe reliëf en de dikte van de aardkorst is samengesteld uit verschillende materialen. Dit alles beïnvloedt de parameters van de zwaartekracht op en nabij het oppervlak. Vaak verschillen de werkelijke waarden van de berekende voor een bepaald punt, wat een zwaartekrachtafwijking wordt genoemd. Bovendien worden door een aantal factoren verschillende middelpuntvliedende krachten op verschillende punten waargenomen.
Het concept voorziet in het meten van de parameters van de GPP en centrifugaalkracht op verschillende punten met verdere verwerking. De resulterende gravimetrische kaart kan in het geheugen van navigatieapparatuur worden ingevoerd en in berekeningen worden gebruikt. Op basis van de gegevens op de GPZ is het mogelijk om de werking van traagheids- of satellietnavigatiesystemen te corrigeren. In dit geval wordt de totale fout van het hele complex teruggebracht tot centimeters. Bovendien onderscheidt een INS met correctie op basis van GPZ-gegevens zich door de hoogste ruisimmuniteit.
Uit observaties blijkt dat de GPZ een redelijk betrouwbare "benchmark" is voor navigatiesystemen. De veranderingssnelheid van het zwaartekrachtveld is veel lager dan die van het magnetische veld, en de gegevens op de GPZ kunnen tientallen jaren worden gebruikt zonder merkbaar verlies aan nauwkeurigheid van berekeningen. Aardbevingen en andere processen kunnen echter de toestand van de GPZ veranderen en vereisen dat de kaarten worden bijgewerkt.
Praktische maatregelen
Volgens rapporten van de afgelopen jaren zijn Russische wetenschappers - net als hun buitenlandse collega's - al enkele jaren bezig met het verzamelen van gegevens, het zoeken naar zwaartekrachtafwijkingen en het opstellen van gravimetrische kaarten. Speciale apparatuur aan boord van vliegtuigen en satellieten meet veldwaarden op een enorm aantal punten en stuurt deze door naar rekencentra op de grond. Het resultaat van dit werk is een kaart die een hoge navigatienauwkeurigheid kan bieden.
We ontwikkelen ook navigatieapparatuur die nieuwe kaarten kan gebruiken en kan communiceren met andere apparatuur. Voor zover bekend hebben dergelijke projecten echter nog niet geleid tot het verschijnen van producten die geschikt zijn voor echt gebruik.
De introductie van nieuwe navigatieprincipes kan nog worden belemmerd door het ontbreken van nauwkeurige kaarten van een aanzienlijk deel van het aardoppervlak. Op dit moment biedt navigatie via de GPZ in de praktijk geen bijzondere voordelen ten opzichte van INS of satellietsystemen. De situatie kan alleen in de toekomst veranderen, wanneer al het nodige onderzoeks- en ontwerpwerk is voltooid.
Toepassingen
De nieuwe navigatieprincipes kunnen worden toegepast op verschillende gebieden waar een bijzonder nauwkeurige bepaling van coördinaten, onafhankelijkheid van externe signaalbronnen en andere specifieke kenmerken vereist zijn. Dit zijn in de eerste plaats militaire zaken. De opkomst van bruikbare zwaartekrachtnavigatiesystemen zal de gevechtseffectiviteit van een breed scala aan uitrusting en wapens vergroten.
Het leger is mogelijk geïnteresseerd in zowel de verhoogde nauwkeurigheid van de coördinatenberekening als de unieke ruisimmuniteit. In feite is de enige manier om dergelijke systemen te beïnvloeden het kunstmatig wijzigen van de GPZ - wat kolossale inspanningen vereist of volledig onmogelijk is.
Een zeer nauwkeurige geleide raket, die een gravimetrische kaart gebruikt, zal in staat zijn om een bepaalde route nauwkeuriger te volgen en een doel met bekende coördinaten met minder afwijking te raken. Dergelijke principes kunnen worden gebruikt door zowel kruisraketten als ballistische raketten. Een dergelijke operatie vereist echter een nauwkeurige en actuele kaart van de GPZ op de route, wat bijzondere eisen stelt aan verkenning en organisatie van de staking.
Nieuwe navigatieprincipes zijn van groot belang voor de wetenschap. Met hun hulp kun je een nauwkeurigere koppeling maken, wat handig is voor verschillende onderzoeken op een aantal gebieden. De nauwkeurigheid van de gegevensverzameling verbetert en dit kan de basis vormen voor belangrijke nieuwe ontdekkingen.
We mogen het civiele en commerciële vervoer niet vergeten. Onder normale omstandigheden beschikken schepen of vliegtuigen over voldoende navigatiehulpmiddelen, maar in sommige situaties kunnen nauwkeurigere systemen nodig zijn. Het is heel goed mogelijk dat de opkomst van volwaardige operationele navigatiemiddelen door de gasverwerkingsfabriek interessant zal zijn voor zowel vliegtuig- en scheepsbouwers als commerciële vervoerders.
wachten op succes
Volgens de laatste berichten is VNIIFTRI nu bezig met het samenstellen van nauwkeurige gravimetrische kaarten van verschillende gebieden, geschikt voor verder gebruik in de praktijk. De gegevens over de parameters van de GPP en de waargenomen krachten worden verwerkt en omgezet in een handig formulier voor gebruik. Ook wordt gewerkt aan de ontwikkeling van navigatieapparatuur voor praktische implementatie.
Beide componenten van de nieuwe richting onderscheiden zich door een hoge complexiteit, duur en arbeidskosten. Helaas blijft zelfs de geschatte timing van de introductie van nieuwe technologieën in de praktijk onbekend. Bovendien zijn de concrete vooruitzichten van dergelijke ontwikkelingen in termen van toepassing op verschillende gebieden onduidelijk. Desalniettemin wordt er gewerkt en in de toekomst mogen echte resultaten worden verwacht. Als nieuwe technologieën gaan gebruiken en aan de verwachtingen voldoen, zal er op een aantal terreinen een ingrijpende verandering plaatsvinden.
