Вокруг света 1963-11, страница 25

га, то есть вести расчеты относительно люоого космического тела.

Но, увы, инерциальные системы обладают и недостатками. Прежде всего они, оказывается, измеряют не всю величину ускорения. Акселерометр реагирует на изменение работы двигателей, но он как бы не замечает действия сил тяготения, потому что они действуют сразу и на ракету и на акселерометр

Казалось бы, это непреодолимый недостаток системы, ибо он связан с принципами ее действия. Однако советские ученые В. А. Боднер и В. П. Селезнев сумели найти оригинальный обходной путь. Коротко говоря, он заключается в том, чтобы по известной части ускорения рассчитывать его неизвестную часть —■ тот «хвостик», причиной которого являются силы тяготения.

Другое слабое место инерциальных систем: возникающие в них ошибки быстро накапливаются. Ведь в новых вычислениях используются результаты прежних расчетов. И если на каком-то этапе произошла ошибка, то потом она повторяется раз за разом и вычисленные координаты космического корабля все больше отклоняются от его фактического положения.

Интересный способ исправления этих ошибок подсказал уже накопленный советскими учеными «космический» опыт. Ошибки в инерциальных системах, оказывается, имеют закономерности, которые в миниатюре воспроизводят законы небесной механики. Дело в том, что причина возникновения этих ошибок, как предполагают ученые, связана с закономерностями движения небесных тел. А поэтому, заранее зная, как возникают и накапливаются ошибки, мы можем использовать уравнения небесной механики, чтобы корректировать расчеты вычислительных систем. Предложен был такой способ корректировки доктором технических наук В. П. Селезневым.

Но чтобы полностью избежать неправильностей в расчетах, нужно контролировать показания инерциальных систем также иными методами. Надо время от времени определять координаты корабля при помощи различных радиоустройств или астрономических средств. Одним из таких контрольных приборов в будущем послужит, вероятно, лазер. Лазер — это квантовый генератор света, который дает остро направленный световой луч огромной яркости. Возможно, что когда-нибудь, спустя десятилетия, именно такие лучи за миллионы километров от родной планеты встретят космический корабль, возвращающийся домой. Чтобы на больших расстояниях эти лучи не сливались в один, можно создать станцию наведения на Луне (дополнительно к земным станциям) или специальный навигационный спутник — так предполагают некоторые ученые.

Навигационная аппаратура, использующая лазеры, сможет обеспечить точный полет по заданной орбите и автоматическую посадку беспилотных кораблей в пределах солнечной системы — на Венеру, например, или на Марс.

Как предполагают советские исследователи, для контроля инерциальных систем можно будет использовать и эффект, который обычно называют эффектом Допплера. (Точнее было бы сказать — Допплера-Белопольского, так как экспериментально доказал существование допплеровского сдвига частоты в световом излучении звезд русский ученый.) Этот эффект заключается в том, что при движении тела меняется частота испускаемых им волн — звуковых или световых. Скажем, мимо станции проносится поезд, и люди, стоящие на перроне, по тону гудка электровоза знают, когда поезд приближается (тон повышается, частота колебаний воздуха растет), когда поезд удаляется (тон гудка резко понижается, частота колебаний падает). Вот по этим изменениям частоты колебаний и можно определить скорость поезда.

Б космосе для определения скорости и направления корабля можно использовать световое излучение звезд. Чувствительные приборы космического корабля поймают световые лучи трех звезд, расположенных в разных плоскостях, измерят в них сдвиг частот и покажут скорость и направление полета по отношению к каждой звезде. Этот метод может применяться не только как контрольный, а как вполне самостоятельный метод астронавигации. Но трудность заключается в том, что определить сдвиг частот в световом луче, да еще находясь на космическом корабле, — дело нелегкое. Даже для техники будущего это, вероятно, окажется сложной задачей.

Мгновенный контроль инерциальных систем даст истинную картину положения корабля и поправит расчеты. Эти системы очень удобны во время длительных полетов для непрерывного расчета пути.

ГЕОМЕТРИЯ В КОСМОСЕ

Человек идет по улице. Улица — это одна линия, определяющая его положение. Но вот человек с улицы свернул в переулок. Переулок — вторая линия. Наконец человек поднялся по лестнице на третий этаж. Путь человека по лестнице вверх — это уже третья линия. Взятые вместе, эти линии позволяют определить при помощи несложных геометрических вычислений положение человека не на плоскости, а в пространстве. Существуют геометрические методы и в астронавигации. Конечно, расчеты в космическом пространстве несравненно сложнее, чем на Земле. И все же между нашим примером и космическими расчетами можно провести аналогию, хотя и довольно грубую.

Представьте себе космический корабль, который приближается к какой-то планете. Системы астронавигации корабля состоят из телескопов с фотоэлементами, радиолокаторов, вычислительных устройств. Пользуясь ими, космонавты определяют углы, под которыми видны различные небесные тела, и вычисляют расстояния до них. Штурман экипажа установил расстояние до планеты. Однако еще неизвестно, над какой точкой поверхности планеты корабль находится. Ведь этим расстоянием, как радиусом, можно очертить в пространстве целую сферу, шар, и корабль может быть в любом месте его поверхности. Это и есть первая поверхность положения, которую можно сравнить — хотя и условно — с улицей из нашего «земного» примера. Но если штурман определит расстояние до другой планеты и вычертит второй шар, пересекающийся с первым, положение корабля уточнится. Вспомните: пересечение двух сфер дает окружность. Где-то на этой окружности и должен находиться корабль. (Вот он, «переулок»!) Третье измерение —относительно еще одной планеты — отметит на окружности уже две точки, одна из которых и есть место корабля.

Эти методы астронавигации очень точны, если применять их на близких расстояниях, когда тела, относительно которых производится определение, не кажутся из-за дальности точкой. И что еще весьма важно — при этих методах навигации не накапливаются ошибки, так как каждый раз измерения ведутся заново.

Нет нужды утверждать, что одни методы космической навигации лучше других. Одни методы хороши в одних условиях, другие — в других. Но наибольшую точность ориентировки дает совместное применение разных методов.

Начало космической навигации уже положено. Со временем эта наука будет играть все более и более значительную роль, потому что все дальше и дальше в космос прокладывает дорогу человек.

23