Plusieurs types de systèmes de navigation existent et sont largement utilisés, différant par leurs principes de fonctionnement et la précision des mesures. À l'avenir, un système fondamentalement nouveau pourrait entrer en service, qui calcule les coordonnées en fonction des caractéristiques du champ gravitationnel de la Terre (GPF). On s'attend à ce que cette méthode de positionnement soit particulièrement précise - et en même temps très complexe.
Orientation prometteuse
La présence d'une constellation spatiale développée et l'amélioration de toutes les technologies de base ouvrent de nouvelles opportunités pour la science mondiale. En particulier, la présence d'instruments de haute précision pour mesurer les champs physiques de la planète et des objets à sa surface permet de compiler des modèles détaillés de diverses natures, adaptés à une utilisation dans divers domaines.
Au cours des dernières années, des recherches ont été menées dans notre pays et à l'étranger dans le sens de la soi-disant. systèmes de navigation gravitationnelle. Le travail nécessaire est effectué et de nouvelles données sont collectées, traitées pour une utilisation ultérieure. Les principes de base du nouveau système de navigation ont déjà été déterminés et le processus de sa création se poursuit.
Plusieurs organisations travaillent dans ce sens en Russie. En particulier, l'Institut panrusse de recherche sur les mesures d'ingénierie physique, technique et radio (VNIIFTRI) de Rosstandart développe des équipements de collecte de données et de traitement des informations entrantes sur l'usine de traitement du gaz afin de créer de nouvelles aides à la navigation.
Des articles récents sur le thème de la navigation par gravité sont parus l'autre jour. L'hebdomadaire "Zvezda" en référence à la direction de Rosstandart a écrit sur la poursuite des travaux sur un projet prometteur et l'obtention de nouveaux résultats. Ils ont également rappelé les avantages des nouvelles technologies et leurs domaines d'application.
Mesure et calcul
Le concept de navigation gravitationnelle est basé sur le fait que les paramètres de la GPZ en différents points de la surface de la planète (ou au-dessus) sont légèrement différents. La terre n'est pas une boule ou un ellipsoïde parfait; sa surface a le relief le plus complexe, et l'épaisseur de la croûte terrestre est composée de différents matériaux. Tout cela affecte les paramètres de gravité sur et près de la surface. Souvent, les valeurs réelles diffèrent de celles calculées pour un point donné, ce qu'on appelle une anomalie gravitationnelle. De plus, en raison d'un certain nombre de facteurs, différentes forces centrifuges sont observées en différents points.
Le concept prévoit la mesure des paramètres du GPP et de la force centrifuge à différents points avec un traitement ultérieur. La carte gravimétrique résultante peut être entrée dans la mémoire de l'équipement de navigation et utilisée dans les calculs. A partir des données du GPZ, il est possible de corriger le fonctionnement des systèmes de navigation inertielle ou satellite. Dans ce cas, l'erreur totale de l'ensemble du complexe est réduite à des centimètres. De plus, un INS avec correction basée sur les données GPZ se distingue par la plus haute immunité au bruit.
Les observations montrent que le GPZ est une « référence » assez fiable pour les systèmes de navigation. Le taux de variation du champ gravitationnel est bien inférieur à celui du champ magnétique, et les données du GPZ peuvent être utilisées pendant des dizaines d'années sans perte notable de précision des calculs. Cependant, les tremblements de terre et autres processus peuvent modifier l'état de la GPZ et nécessiter une mise à jour des cartes.
Mesures pratiques
Selon des rapports de ces dernières années, les scientifiques russes - comme leurs collègues étrangers - collectent des données, recherchent des anomalies de gravité et établissent des cartes gravimétriques depuis plusieurs années. Des équipements spéciaux à bord des avions et des satellites mesurent les valeurs de champ en un grand nombre de points et les transmet aux centres de calcul au sol. Le résultat de ce travail est une carte capable de fournir une grande précision de navigation.
Nous développons également des équipements de navigation capables d'utiliser de nouvelles cartes et d'interagir avec d'autres équipements. Cependant, à notre connaissance, de tels projets n'ont pas encore conduit à l'apparition de produits adaptés à un usage réel.
L'introduction de nouveaux principes de navigation peut encore être entravée par le manque de cartes précises d'une partie importante de la surface de la terre. En fait, à l'heure actuelle, la navigation dans la GPZ n'offre en pratique aucun avantage particulier par rapport à l'INS ou aux systèmes satellitaires. La situation ne peut changer qu'à l'avenir, lorsque tous les travaux de recherche et de conception nécessaires seront terminés.
Applications
Les nouveaux principes de navigation peuvent trouver une application dans divers domaines où une détermination particulièrement précise des coordonnées, l'indépendance des sources de signaux externes et d'autres caractéristiques spécifiques sont requises. Tout d'abord, ce sont des affaires militaires. L'émergence de systèmes de navigation gravitationnelle utilisables augmentera l'efficacité au combat d'un large éventail d'équipements et d'armes.
L'armée peut être intéressée à la fois par la précision accrue du calcul des coordonnées et par l'immunité unique au bruit. En fait, le seul moyen d'influencer de tels systèmes est de modifier artificiellement le GPZ - ce qui nécessite des efforts colossaux ou est totalement impossible.
Un missile guidé de haute précision, utilisant une carte gravimétrique, pourra suivre avec plus de précision une route donnée et toucher une cible avec des coordonnées connues avec moins de déviation. Ces principes peuvent être utilisés à la fois par les missiles de croisière et les missiles balistiques. Cependant, une telle opération nécessitera une carte précise et à jour de la GPZ sur l'itinéraire, ce qui impose des exigences particulières en matière de reconnaissance et d'organisation de la frappe.
Les nouveaux principes de navigation sont d'un grand intérêt pour la science. Avec leur aide, vous pouvez établir un lien plus précis, ce qui est utile pour diverses études dans un certain nombre de domaines. L'exactitude de la collecte des données s'améliore, ce qui peut constituer la base de nouvelles découvertes importantes.
Il ne faut pas oublier les transports civils et commerciaux. Dans des circonstances normales, les navires ou les aéronefs disposent d'aides à la navigation suffisantes, mais dans certaines situations, des systèmes plus précis peuvent être nécessaires. Il est fort possible que l'émergence de moyens de navigation opérationnels à part entière à travers l'usine de traitement du gaz intéresse les constructeurs aéronautiques et navals, ainsi que les transporteurs commerciaux.
En attendant le succès
Selon les derniers rapports, VNIIFTRI est maintenant occupé à compiler des cartes gravimétriques précises de différentes zones, adaptées à une utilisation ultérieure dans la pratique. Les données sur les paramètres du GPP et les forces observées sont traitées et converties en une forme pratique à utiliser. Le développement d'équipements de navigation pour une mise en œuvre pratique est également en cours.
Ces deux composantes de la nouvelle orientation se distinguent par une complexité, une durée et des coûts de main-d'œuvre élevés. Malheureusement, même le calendrier approximatif de l'introduction des nouvelles technologies dans la pratique reste inconnu. De plus, les perspectives réelles de tels développements en termes d'application dans divers domaines ne sont pas claires. Néanmoins, des travaux sont en cours et de vrais résultats devraient être attendus à l'avenir. Si les nouvelles technologies arrivent à être utilisées et répondent aux attentes, un changement radical se produira dans un certain nombre de domaines.
