Вокруг света 1963-11, страница 24

От расчетов космической навигации, предназначенных, скажем, для того, чтобы обеспечить встречу ракеты с планетой в заранее намеченном месте, требуется непостижимая на первый взгляд точность. Например, если в начальной скорости неуправляемого космического аппарата, запускаемого на Марс, будет допущена ошибка в 1 м/сек, то его отклонение от цели полета составит 15—20 тысяч километров.

Вот почему создатели космической навигации разрабатывают новые методы ориентации, новые при-бары, работающие с невиданной до сих пор космической точностью

ЗЕМЛЯ В КАБИНЕ ЗВЕЗДОЛЕТА

Шофер едет по незнакомой автостраде. Дорогу ему подсказывают указатели. Штурман речного теплохода ориентируется по маякам, бакенам, знакомым ему островам, заливам. Ну, а как в'космосе? Ведь здесь нет маяков, нет указателей, как на автострадах. Здесь в конце концов нет ни верха, ни низа. Ориентироваться — значит определять свое положение относительно каких-то точек, координаты которых нам хорошо известны. В космосе таких точек должно быть три. Что же может послужить там ориентирами?

При полетах вблизи хорошо изученных космических тел надежным ориентиром может служить сама планета, заметные на ее поверхности моря, горы.

Каждый из нас не раз узнавал дорогу или сам объяснял, как пройти куда-либо: идите по переулку, на втором перекрестке свернете налево, а когда увидите большой серый дом... Человек идет и сравнивает то, что он видит, с полученными сведениями. Эти объяснения, в сущности, есть программа смены ориентиров. Такую же программу составляет по картам и книгам турист для предстоящего путешествия. И космонавты в полете вокруг земного шара пользуются тем же сравнительно-обзорным ?!етодом ориентации. Миниатюрный глобус Земли непрерывно вращается в кабине космического корабля на панели перед космонавтом. Движение его синхронно с движением планеты, и космонавт имеет возможность непрерывно сравнивать фактическую обстановку с программой.

Этот метод ориентации из-за своей относительной простоты и наглядности будет очень удобен при полетах вблизи Луны, поверхность которой мы уже сейчас знаем неплохо. Крупные и средние цирки, горы, трещины — все это отличные «указатели». Сравнительно-обзорным методом можно пользоваться и при полетах вокруг других планет солнечной системы. Но не теперь — в будущем, когда человек достигнет этих планет, узнает их поверхность, найдет там хорошо заметные, различимые с большого расстояния ориентиры. И тогда в кабинах звездолета, возможно, появится глобус Марса, или Венеры, или Юпитера.

Быть может, на первый взгляд этот метод навигации кажется слишком «земным». Но поиски ученых сулят обзорно-сравнительному методу интересное будущее. Например, была предложена идея использовать этот метод ориентации и для полетов на дальние расстояния, в мало знакомые звездные края.

Для дальних полетов в космос? Не фантазия ли это? Ведь там исчезнут, будут стерты расстоянием знакомые очертания континентов, морей, гор. Черное небо космоса со всех сторон охватит корабль — черное небо и сияющая россыпь звезд.

Вот на этом-то рисунке звездной россыпи и оудет основана ориентировка. Чувствительная система автоматически делает обзор — сканирует, как говорят ученые, большой участок звездного кеба и сравнивает его рисунок с рисунком-эталоном, хранящимся в памяти вычислительного устройства. Обнаружив смещение планет или Солнца, система рассчитывает скорость и координаты корабля.

А если вычислительному устройству конструкторы придадут память, способную хранить большое количество информации — сведения о положении корабля в любой точке орбиты, тогда... Тогда, вернувшись на родную планету, космонавты привезут описание расположения звезд и пути корабля среди них. Составленное автоматами, закодированное ими, это описание может быть скопировано и вложено в запоминающие устройства новых звездных кораблей. II когда новые космонавты унесутся вдаль от планеты, опыт предшественников статут для них путеводной нитью в безднах Вселенной. Правда, будущим конструкторам придется учесть, что картина неба беспрерывно меняется. Потребуется специальное устройство для корректировки небесной «лоции».

ГДЕ? КУДА? С КАКОЙ СКОРОСТЬЮ?

Мы рассказали лишь об одной возможности управления полетами. Но есть еще и другая — это инерциальные системы навигации. Комплекс приборов, составляющих эти системы, позволяет определить ускорение, скорость и направление движения.

Для измерения времени сейчас созданы сверхточные эталонные часы-атомихрон. За сто лет эти часы ошибаются на одну секунду. Точность вполне достаточная даже для космических полетов.

Ускорение космического корабля определяют акселерометры — чувствительные элементы инер-циальных систем. Акселерометр — прибор, кото* рый в простейшем виде представляет собой шарик, свободно подвешенный на пружине. Когда космический корабль, скажем, увеличивает скорость, шарик по инерции отстает от него, пружина растягивается, а чувствительные измерительные приборы, определяя степень ее растяжения, показывают, как изменилось ускорение.

Акселерометры измеряют ускорение корабля по трем осям координат. Три оси координат могут быть ориентированы в космическом пространстве относительно трех тел, например, Земли, Солнца и какой-нибудь звезды. Тем самым они как бы воспроизводят в кабине корабля объем окружающего пространства.

Данные об ускорении поступают в интегратор — элемент вычислительной системы. Интегратор рассчитывает скорость. Так достигается ответ на вопрос: «с какой скоростью». Данные о скорости поступают во второй интегратор, и вычислительное устройство определяет пройденный путь. А зная пройденный путь, можно вычислить координаты корабля и ответить на вопрос «где».

Но ведь космонавтам важно знать и то, куда летит их корабль. Куда не по расчетам, не по замыслу, а реально.

Инерциальные системы дают возможность ответить и на этот вопрос. Пройденный путь определяется в них по всем трем осям координат, а поэтому они рассчитывают не только его движение вперед, к намеченной цели, но и все отклонения, смещения. А зная, как складывается движение корабля по трем осям координат, можно определить и точное направление полета.

Это важное преимущество инерциальных систем перед другими методами космической навигации. Кроме того, эти системы относительно просты и надежны по конструкции. Они автономны, т. е. не зависят от наземных радиосредств и внешних помех, позволяют ориентироваться в любой системе отсче-