JAV laivynas kuria naują GPS alternatyvą, kurios bus neįmanoma nulaužti ar sunaikinti: atsigręžė į tūkstančius metų naudotą metodą (Foto, Video) ()
GPS yra pasaulį keičianti technologija. Tai taip pat nepaprastai trapi, lengvai apgaunama ir jautri įsilaužimams sistema. Štai kodėl JAV karinis jūrų laivynas ir jūrų korpusas ieško navigacijos „plano B“.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Prieš dvidešimt šešerius metus, 1995 m., JAV oro pajėgos pasiekė svarbų etapą: jos palydovinė visuotinės padėties nustatymo sistema (GPS) pradėjo veikti pilnu pajėgumu. Šiandien GPS nukreipia mūsų pasaulį, pradedant supertanklaiviais ir baigiant picų pristatymu. Tačiau prieš sukuriant šį šiuolaikinį navigacinį stebuklą, kad rastų kelią žmonės žiūrėjo į dangų.
Šimtmečius, naudodami sekstantą, jūrininkai galėjo pažymėti laivo vietą atlikdami kelis skaičiavimus, kad nustatytų žvaigždės padėtį horizonto atžvilgiu. Dabar šios jūrų tradicijos aukštųjų technologijų versija grįžta į praktiką.
GPS šiais laikais yra nepakeičiamas, tačiau jis yra nepaprastai trapus. Jį galima suklastoti su netikru palydovo signalu, įsilaužti arba tiesiog sunaikinti. Tačiau, visa tai negalioja vienam dalykui – žvaigždėms.
Navigacija pagal žvaigždes
Tai buvo ne taip seniai kaip gali pasirodyti.
JAV laivynas tapo mažiau priklausomas nuo tradicinio sekstanto dar Antrojo pasaulinio karo metais, kai atsirado radijo navigacijos įrankiai, tačiau dangus išliko svarbiu jūrininkų ir ypač pilotų žemėlapiu. Tokie Antrojo pasaulinio karo bombonešiai, kaip „B-17 Flying Fortress“, turėjo astrodomą – skaidrų pusrutulį, leidusį navigatoriui stebėti žvaigždes.
Po karo ir raketos variklio gimimo mokslininkai ėmė į raketas montuoti tokio paties tipo dangiškuosius navigatorius.
6-ajame dešimtmetyje sukurtoje sparnuotojoje raketoje „SM-62 Snark“ buvo sumontuota pirmoji automatinė dangaus navigacijos sistema – beveik toną sveriantis mechaninis-elektrinis prietaisas.
„Snark“ navigatorius turėjo mažą teleskopą, pritvirtintą ant trijų kardaninių velenų, kurie sukosi nukreipdami teleskopą į tam tikrą dangaus plotą. Ankstyvasis fotojutiklis nustatė žvaigždes regėjimo lauke ir išmatuodavo jų kampus, atpažindamas juos iš žvaigždžių katalogo. Kūrėjai teigė, kad „Snark“ sugebėjo naviguoti maždaug trijų kilometrų atstumu, tačiau praktiškai niekada taip gerai neveikė.
Po kelių dešimtmečių inžinieriai „B-2“ bombonešyje ir raketoje „Trident“ pastatė modernizuotus dangaus navigatorius, maždaug mikrobangų krosnelės dydžio.
„Boeing“ orientavimo remonto centro observatorija Hite, Ohajo valstijoje, kas kelias dienas tikrina Šiaurinės žvaigždės padėtį ir naudoja matavimus kalibruodama karines navigacijos ir orientavimo sistemas. Šiuolaikinėse raketose dangaus navigacija naudojama kartu su inercine navigacijos sistema (INS).
Nors dangaus navigacija išliko tokiose nišinėse srityse kaip raketos, GPS išstūmė konkurentus, nes ji tiksli ir pigi. Tačiau GPS veikia tik tada, kai yra geras palydovo signalas, o priešininkai tą silpnybę labai gerai žino.
Tęsinys kitame puslapyje:
GPS pažeidžiamumas
2018 m. Rusijos atlikti GPS trukdžiai sutrikdė NATO pratybas Skandinavijoje, o dėl Kinijos skleidžiamų klaidingų GPS signalų daugelio pakrančių rajonų laivai gali pamatyti klaidingas savo buvimo padėtis. Todėl, šiuolaikinėse karinėse GPS sistemose yra daugybė elektroninių apsaugų, trukdančių užstrigti ir suklastoti, įskaitant kryptines antenas ir specialų karinio palydovo M kodo signalą.
Net ir laikantis šių apsaugos priemonių, GPS signalo gali tiesiog nebūti: nerimaujama, ar palydovų sistema gali būti nulaužta, ar patys palydovai būti numušti priešo ar sunaukinti didžiulės Saulės audros. Tai sutelkė karinius protus į alternatyvų paeiškas.
Naujos dangaus navigacijos sistemos
Naujose sistemose žvaigždžių nustatymui naudojama infraraudonųjų spindulių, o ne matoma šviesa, leidžianti naviguoti dienos metu. Žvaigždės dienos danguje šviečia lygiai taip pat ryškiai, kaip ir naktį, tačiau jų šviesą užmaskuoja atmosferos išsklaidyta Saulės šviesa. Sklaida stipriausia esant trumpam bangos ilgiui. Žinote, kad mėlyna šviesa danguje yra matoma labiausiai. Bet tą patį į dangų pažvelkite pro filtrą, leidžiantį tik infraraudonąją šviesą, ir dangus staiga taps tamsus – ir užpildytas žvaigždėmis.
„Prieš dvidešimt metų šie infraraudonųjų spindulių jutikliai buvo gana brangūs. Nuo to laiko kaina mažėjo, o pikselių skaičius didėjo“, - sako JAV karinio jūrų laivyno observatorijos konsultantas George'as Kaplanas.
Dangaus navigacijos pakilimas taip pat sutampa kartu su kita technologija, vadinama „fazine optine matrica“, kurios nereikia nukreipti į dangaus dalį kaip teleskopų. Šio tipo jutikliuose nėra objektyvo, kurį būtų galima fokusuoti, tačiau jis turi daugybę mažų metamedžiagų antenų, kurios fiksuoja šviesą. Apdorojimo blokas gali faziškai perkelti signalą iš kiekvienos antenos, kad pasiektų tą patį efektą kaip ir judantis, fokusuojantis objektyvas.
Tačiau, tradicinei dangaus navigacijai reikia išmatuoti žvaigždės ar planetos kampą danguje. Norėdami tai padaryti, turite tiksliai nustatyti horizontą arba, kaip alternatyvą, azimutą arba tikrąją vertikalę.
Kadangi palydovai yra gana arti Žemės paviršiaus, stebėtojai gali apskaičiuoti savo padėtį, remdamiesi skirtingų palydovų kampais. Navigatoriui nereikia matyti horizonto ar žinoti vietinės vertikalės. Tai yra trianguliacijos versija, kurią bet kuris žygeivis naudoja, imdamas kampo rodmenis iš dviejų kalnų viršūnių.
Bet koks matomas palydovas gali būti naudojamas navigacijai, jei jo padėtis yra žinoma, ir dabar yra iš ko rinktis. 2010 m. orbitoje buvo mažiau nei 1 000 palydovų; šis skaičius išaugo daugiau nei dvigubai ir sparčiai auga dėl masinių mažų palydovų paleidimo.
Vienintelė riba yra tai, kiek tiksliai žinoma palydovo padėtis. Laimei, Šiaurės Amerikos aviacijos ir gynybos vadovybė (NORAD) daugelį jų seka didelio tikslumo radarais ir gali pateikti duomenis kariškiams.
Kai šie dangaus navigacijos įrankiai bus paruošti kovai, jie bus skirtingų formų ir dydžių. Karinio jūrų laivyno automatizuota dangaus navigacijos sistema pakeis senus žalvarinius sekstantus ir pateiks duomenis, kuriuos galima tiekti į laivo kompiuterius kartu su kitais navigacijos jutikliais. Būsimose balistinėse raketose taip pat bus pažangi dangaus navigacija.
Dangaus navigacijos trūkumai
Nors vietą jau galima nustatyti maždaug 20 metrų tikslumu, o tikslesni prietaisai yra kuriami, dangaus navigacija nėra tokia pat patogi kaip GPS. Viena vertus, šiuo metu nustatyti pozicijai reikia daug daugiau laiko, dažnai keliasdešimt sekundžių.
Kita vertus, net jei infraraudonųjų spindulių vaizduokliai gali matyti per miglą ir lengvą debesų dangą, jie negali matyti pro tankius, žemus debesis. Skirtingai nei GPS, dangaus navigacija nebus pasiekiama visą parą, be to, ji turės veikti su inercine navigacijos sistema. Laimei, ji taip pat tampa daug mažesnė ir pigesnė.
Kas žino, kur žvaigždės mus gali nuvesti po kelių dešimtmečių.
