По сообщениям печати, испытания подтвердили работоспособность секстанта при дожде и грозах. При работе с таким радиосекстантом в наземных условиях ц-: основании 2000 замеров определено, что вероятная ошибка измерения равна 1 угловой минуте [42].

Другим возможным путем создания автоматических радиосекстантов является использование принципа приема отражен-

В 1946 г. впервые осуществлена радиолокация Луны, получены отраженные сигналы от Меркурия, Венеры и других планет.

В зарубежной печати рассматривается также вопрос о возможности использования искусственных небесных тел — искусственных спутников Земли — для решения задач кораблевождения и самолетовождения. Подобная спутниковая навигационная система, разрабатываемая в США, получила название «Транзит» *.

§ 2.5. ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ И РАДИАЦИОННЫЕ ПЕЛЕНГАТОРНЫЕ СИСТЕМЫ

Телевизионные системы могут быть применены не только для создания узконаправленного луча зрения для пеленгации светила, но и для формирования изображения участков звездного неба. Такое изображение позволит в конечном счете определять

* С принципом устройства спутниковых навигационных систем и их возможностями можно ознакомиться, например, по брошюре Г. Д. Смирнова «Навигационные спутники», Воениздат, 1963.

30

в полете положение летательного аппарата, его координаты или путем измерения горизонтальных координат звезд, или путем сравнения изображения звездного неба с его видом, заданным программой.

С помощью телевизионных систем возможно определение положения линии горизонта, а следовательно, и местной вертикали, что является особенно важным для космических летательных аппаратов. Кроме того, получаемое изображение можно не только выдать экипажу для решения навигационных задач, но и легко передать на землю, на командные пункты управления полетом.

Наконец, телевизионные системы обладают рядом технических преимуществ. Эти системы не имеют механических устройств, поэтому вес таких систем может быть небольшим, надежность и срок службы системы выше.

Чувствительным элементом телевизионной системы является электронно-лучевая трубка типа видикон или суперортикон. Можно использовать диссектор с полупрозрачным фотокатодом, который обеспечивает получение высокого отношения сигнала к шуму, значительной разрешающей способности при отсутствии высоких требований к системе фокусирования изображения. Такой диссектор прост и надежен в работе, обладает повышенной прочностью при длительном облучении электронным пучком одного и того же участка экрана. Отношение сигнала к шуму в диссекторе и при сопровождении объекта и при передаче изображения одинаковое.

При малой потребляемой мощности такой диссектор обладает достаточной чувствительностью для работы по 150 звездам при минимальной величине отношения сигнала к шуму 1,9, ширине полосы частот 4 кгц и диафрагме 4,5 [21].

В астрономических телевизионных системах мгновенное поле зрения является небольшим, оно определяется шириной электронного луча. Для слежения за объектом (звездой) используется небольшая лепестковая или линейная развертка, а для сканирования и передачи всего или части поля зрения видеодатчика — телевизионный растр.

Разновидностью астрономических телевизионных систем является мозаичная астрономическая система. Она служит для определения положения летательного аппарата по виду звездного неба. В такой системе световой поток от небесных тел воспринимается с помощью некоторой оптической системы. После модуляции он попадает на мозаичный экран, состоящий из большого количества фотоэлементов, смонтированных в определенном порядке. Они образуют фоточувствительное поле, подобное полю светочувствительных клеток в человеческом глазу. Выходные сигналы с фоточувствительного поля после усиления используются для формирования изображения звездного неба.

31

Есть образцы фотомозаики из 400 элементов с расстоянием между ними 0,127 мм и отдельные детекторные элементы размером 0,0125 мм [21].

Для определения положения летательного аппарата и его скорости возможно использование астрономических систем с радиационными пеленгаторами. Радиационные пеленгаторы позволяют измерять или интенсивность излучения светила—для определения положения летательного аппарата, или доплеровское смещение спектральных линий излучения светила — для определения скорости летательного аппарата.

Подобные астрономические системы предназначаются в основном для навигационных устройств космических летательных аппаратов [20].

Наибольшей интенсивностью излучения обладает Солнце. Его можно считать идеальным излучателем абсолютно черного тела с эффективной температурой 5750° К. Измеренная на Земле интенсивность излучения Солнца составляет 0,14 вт/см2, а от звезды первой звездной величины всего 2,27«Ю-12 вт/см2. По данным В. П. Селезнева, минимальная энергия, которую может обнаружить чувствительный элемент из термопар, около 1 0 в т при теоретическом пределе Ю-10 вг [20].

Относительная погрешность определения расстояния до Солнца с помощью радиационного чувствительного элемента составляет 0,01—0,1% [20]. Астродоплеровские системы позволяют измерять скорость космического летательного аппарата относительно Солнца с погрешностью до 1 м/сек, а относительно звезд до 90 м/сек (при выделении одновременно пяти спектральных линий) [21].

Новые методы пеленгации светил и методы формирования изображения звездного неба позволят значительно расширить возможности астрономических средств навигации и применять их для решения всех основных задач самолетовождения в условиях дневного полета, при полете в облаках и под облаками, а также для навигации космических летательных аппаратов.

В последующих параграфах этой главы будет дано изложение основ теории пеленгации светила плоскостью.

§2.6. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ И ПЛОСКОСТЬ ПЕЛЕНГАЦИИ

Возможные значения того или иного параметра П, определяемые путем пеленгации светила, располагаются в некоторой плоскости. Назовем ее плоскостью отсчета значений данного параметра.

Конкретное значение данного параметра Яг-, измеряемого в полете для решения навигационных задач, во всех случаях может быть охарактеризовано двугранным углом между начальным (нулевым) положением некоторой плоскости f и положением

32

этой плоскости, соответствующим значению измеряемого параметра Пх (рис. 2.5).

Эту плоскость /, с помощью которой непосредственно определяется значение измеряемого параметра П, будем называть

плоскостью измерения параметра П. Ее положение, соответствующее нулевому значению параметра П, есть начальное поло-

щей с плоскостью измерения данного параметра. Эту произвольную плоскость, с помощью которой производится измерение па-

ществляется плоскостью пеленгации, совпадающей с плоскостью круга склонения светила. В общем случае эта плоскость не совпадает с плоскостью измерения курса самолета.

Итак, пеленгация светила производится некоторой плоскостью, не совпадающей с плоскостью измерения данного парамет-

pa, что требует прежде всего оценки качества данной плоскости для измерения данного параметра и решения других, связанных с этим вопросов. Поэтому необходимо рассмотреть процесс и определить особенности пеленгации светила произвольной плоскостью.

Можно дать более конкретное определение плоскости пеленгации. Плоскость пеленгации есть некоторая плоскость, реализуемая астрономическим измерительным устройством при измерении данного параметра Я. Такими измерительными устройствами являются ручные и автоматические секстанты, радиосекстанты и пеленгаторные системы астрономических компасов.

Рассмотрим характер и особенности пеленгации светила произвольной плоскостью.

Пусть в некоторый момент времени с помощью плоскости пеленгации f осуществлена пеленгация светила С (см. рис. 2.6) Это значит, что плоскость пеленгации совмещена с направлением на данное светило.

Предположим теперь, что по некоторым причинам произошел ее поворот относительно измерительной оси О'О" на угол d\j). Вращательные движения плоскости пеленгации будем* характеризовать векторами, модуль которых равен углу поворота плоскости / за бесконечно малый промежуток времени, а поло-

Вращательное движение, характеризуемое вектором d^, в общем случае выведет плоскость пеленгации из направления на светило, нарушит условие пеленгации светила плоскостью.

Введем прямоугольную систему координат xyz, оси Оу и Ог которой располагаются в плоскости пеленгации, а ось Оу, кроме того, совпадает с направлением на светило С.

Возмущающий вектор d^ мо^кет быть представлен тремя со-

относительно осей Ох и Оу, не нарушают условий пеленгации, не вызывают ухода плоскости пеленгации из направления на светило. В связи с этим оси Ох и Оу можно назвать осями нечувствительности данной плоскости пеленгации f при пеленгации данного светила С. __

Составляющий вектор d\J?z нарушает условие пеленгации светила данной плоскостью. Нетрудно представить, что из всех возможных осей, при вращении относительно которых нарушается условие пеленгации, ось Oz является наиболее «чувствительной» осью плоскости пеленгации /. При равных углах поворота относительно всех возможных осей максимальный уход ее из направления на светило будет при вращении относительно оси Oz. Поэтому ось Oz плоскости пеленгации называют осью максимальной чувствительности данной плоскости пеленгации. Ось

34

максимальной чувствительности лежит в плоскости пеленгации, ее положение в пространстве и относительно измерительной оси определяется двумя факторами — положением плоскости пеленгации в пространстве и положением светила.

Таким образом, из совокупности всех возможных осей вращения плоскости пеленгации f оси Ох и Оу являются осями нечувствительности, а ось Oz — осью максимальной чувствительности.

Знание положения оси максимальной чувствительности позволяет оценить количественно качество, пригодность данной пло-

скости пеленгации для измерения данного параметра. Качество плоскости пеленгации оценивают коэффициентом ее чувствительности К, под которым понимают косинус угла между осью максимальной чувствительности и измерительной осью (рис. 2.6).

Коэффициент чувствительности показывает, на какое число градусов данная плоскость пеленгации выходит из направления

Естественно, чем больше коэффициент чувствительности данной плоскости пеленгации, тем более пригодна она для измерения

рение данного параметра данной плоскостью пеленгации невозможно.

Таким образом, плоскость измерения параметра П является плоскостью пеленгации, соответствующей максимальному значению коэффициента чувствительности /С=1, т. е. наиболее рациональной плоскостью пеленгации для измерения данного параметра.

2*