التنقل بالجاذبية كأداة للمستقبل
الخريطة الوزنية لروسيا والأراضي المجاورة بمقياس 1: 2،500،000. VSEGEI im. أ. كاربينسكي ، 2016 / vsegei.com
توجد عدة أنواع من أنظمة الملاحة وتستخدم على نطاق واسع ، وتختلف في مبادئ التشغيل ودقة القياس. في المستقبل ، قد يبدأ تشغيل نظام جديد بشكل أساسي يقوم بحساب الإحداثيات من ميزات مجال جاذبية الأرض (GEF). من المتوقع أن تكون طريقة تحديد الموقع دقيقة بشكل خاص - وفي نفس الوقت تكون معقدة للغاية.
اتجاه واعد
إن وجود كوكبة فضائية متطورة وتحسين جميع التقنيات الأساسية يفتحان فرصًا جديدة لعلوم العالم. على وجه الخصوص ، فإن توافر أدوات عالية الدقة لقياس المجالات الفيزيائية للكوكب والأجسام الموجودة على سطحه يجعل من الممكن تكوين نماذج مفصلة من مختلف الأنواع ، مناسبة للاستخدام في مختلف المجالات.
على مدى السنوات القليلة الماضية ، تم إجراء البحوث في بلادنا وخارجها في اتجاه ما يسمى. أنظمة الملاحة بالجاذبية. يتم تنفيذ العمل الضروري ويتم جمع البيانات الجديدة ومعالجتها لمزيد من الاستخدام. تم بالفعل تحديد المبادئ الأساسية لنظام الملاحة الجديد ، وتستمر عملية إنشائه.
في روسيا ، تعمل العديد من المنظمات في هذا الاتجاه. على وجه الخصوص ، يقوم معهد عموم روسيا لأبحاث القياسات الفيزيائية والتقنية والراديو (VNIIFTRI) من Rosstandart بتطوير معدات لجمع البيانات ومعالجة المعلومات الواردة حول GPZ من أجل إنشاء مساعدات ملاحية جديدة.
مبادئ تشغيل نظام الأقمار الصناعية GLONASS. يعتمد المجمع بشكل حاسم على الاتصالات اللاسلكية ، مما يؤدي إلى مخاطر. الرسومات IAC KVNO / glonass-iac.ru
ظهرت آخر الرسائل حول موضوع الملاحة بالجاذبية في ذلك اليوم. كتبت صحيفة Zvezda الأسبوعية ، بالإشارة إلى قيادة Rosstandart ، عن استمرار العمل في مشروع واعد والحصول على نتائج جديدة. كما ذكّروا بمزايا التقنيات الجديدة ومجالات تطبيقها.
القياس والحساب
يعتمد مفهوم الملاحة الجاذبية على حقيقة أن معلمات GPZ عند نقاط مختلفة على سطح الكوكب (أو فوقه) تختلف قليلاً. إن الأرض ليست كرة أو شكل إهليلجي كامل. يحتوي سطحه على أكثر التضاريس تعقيدًا ، ويتكون سمك قشرة الأرض من مواد مختلفة. كل هذا يؤثر على معايير الجاذبية على السطح وبالقرب منه. في كثير من الأحيان ، تختلف القيم الفعلية عن القيم المحسوبة لنقطة معينة ، والتي تسمى شذوذ الجاذبية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لعدد من العوامل ، لوحظت قوة طرد مركزي مختلفة في نقاط مختلفة.
يوفر المفهوم قياس معلمات GPZ وقوة الطرد المركزي في نقاط مختلفة مع مزيد من المعالجة. يمكن إدخال الخريطة الجاذبية الناتجة في ذاكرة معدات الملاحة واستخدامها في الحسابات. بناءً على بيانات GPZ ، من الممكن تصحيح تشغيل أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي أو عبر الأقمار الصناعية. في هذه الحالة ، يتم تقليل الخطأ الكلي للمجمع بأكمله إلى سنتيمترات. بالإضافة إلى ذلك ، يتميز ANN مع التصحيح وفقًا لبيانات GPZ بأعلى مناعة ضد الضوضاء.
تظهر الملاحظات أن GPZ هو "معيار" موثوق به إلى حد ما لأنظمة الملاحة. معدل التغير في مجال الجاذبية أقل بكثير من المجال المغناطيسي ، ويمكن استخدام بيانات ETF لعقود دون خسارة ملحوظة في دقة الحسابات. ومع ذلك ، يمكن للزلازل والعمليات الأخرى تغيير حالة GPZ وتتطلب تحديث الخرائط.
إجراءات عملية
وفقًا للتقارير الأخيرة ، قام العلماء الروس - مثل نظرائهم الأجانب - بجمع البيانات والبحث عن شذوذ الجاذبية وتجميع خرائط الجاذبية لعدة سنوات. تقيس المعدات الخاصة الموجودة على متن الطائرات والأقمار الصناعية القيم الميدانية في عدد كبير من النقاط وتنقلها إلى مراكز الحوسبة الأرضية. نتيجة هذا العمل هي خريطة يمكن أن توفر دقة عالية في التنقل.
مركبة فضائية GLONASS بتعديلات مختلفة. الرسومات IAC KVNO / glonass-iac.ru
يتم أيضًا تطوير معدات الملاحة التي يمكنها استخدام خرائط جديدة والتفاعل مع المعدات الأخرى. ومع ذلك ، وبقدر ما هو معروف ، فإن مثل هذه المشاريع لم تؤد بعد إلى ظهور منتجات مناسبة للتشغيل الحقيقي.
قد يتم إعاقة إدخال مبادئ جديدة للملاحة بسبب عدم وجود خرائط دقيقة لجزء كبير من سطح الأرض. في الواقع ، في الوقت الحالي ، لا يوفر التنقل على GPZ عمليًا أي مزايا خاصة على أنظمة INS أو الأقمار الصناعية. لا يمكن أن يتغير الوضع إلا في المستقبل ، عندما يتم الانتهاء من جميع الدراسات اللازمة وأعمال التصميم.
Сферы применения
يمكن استخدام مبادئ الملاحة الجديدة في مختلف المجالات التي تتطلب تحديدًا دقيقًا بشكل خاص للإحداثيات ، والاستقلالية عن مصادر الإشارات الخارجية ، وغيرها من الميزات المحددة المطلوبة. بادئ ذي بدء ، هذا عمل عسكري. سيؤدي ظهور أنظمة ملاحة جاذبية صالحة للخدمة إلى تحسين القدرة القتالية لمجموعة واسعة من المعدات والأسلحة.
قد يكون الجيش مهتمًا بكل من الدقة المتزايدة لحساب الإحداثيات ومناعة الضوضاء الفريدة. في الواقع ، الطريقة الوحيدة للتأثير على مثل هذه الأنظمة هي تغيير GPZ بشكل مصطنع - الأمر الذي يتطلب جهودًا هائلة أو مستحيلًا تمامًا.
سيكون الصاروخ الموجه عالي الدقة ، باستخدام خريطة الجاذبية ، قادرًا على تتبع طريق معين بدقة أكبر وضرب هدفًا بإحداثيات معروفة بانحراف أقل. يمكن استخدام هذه المبادئ بواسطة كل من الصواريخ الانسيابية والصواريخ الباليستية. ومع ذلك ، ستتطلب مثل هذه العملية خريطة دقيقة وحديثة لمنطقة GPZ على الطريق ، مما يفرض متطلبات خاصة على تنظيم الاستطلاع والهجوم.
شذوذ الجاذبية على سطح الأرض وفقًا لمهمة NASA GRACE. رسومات ناسا / earthobservatory.nasa.gov
المبادئ الجديدة للملاحة ذات أهمية كبيرة للعلم. بمساعدتهم ، يمكنك إجراء ربط أكثر دقة ، وهو أمر مفيد للدراسات المختلفة في عدد من المجالات. تتحسن دقة جمع البيانات ، وقد يكون هذا أساسًا لاكتشافات جديدة مهمة.
يجب ألا ننسى النقل المدني والتجاري. في البيئة العادية ، تكون السفن أو الطائرات كافية بوسائل الملاحة المتاحة ، ولكن في بعض الحالات قد تكون هناك حاجة إلى أنظمة أكثر دقة. من المحتمل تمامًا أن يكون ظهور وسائل الملاحة التشغيلية الكاملة على طول GPZ موضع اهتمام الطائرات وبناة السفن ، فضلاً عن شركات النقل التجارية.
في انتظار النجاح
وفقًا للتقارير الأخيرة ، تنشغل VNIIFTRI الآن بتجميع خرائط جاذبية دقيقة لمناطق مختلفة ، ومناسبة لمزيد من الاستخدام في الممارسة العملية. تتم معالجة البيانات الخاصة بمعلمات GPZ والقوى المرصودة وتحويلها إلى نموذج ملائم للاستخدام. كما يجري تطوير معدات الملاحة للتنفيذ العملي.
كلا المكونين من الاتجاه الجديد يتميزان بدرجة عالية من التعقيد والمدة وتكاليف العمالة. لسوء الحظ ، حتى التوقيت التقريبي لإدخال التقنيات الجديدة في الممارسة العملية لا يزال غير معروف. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الآفاق الفعلية لمثل هذه التطورات من حيث التطبيق في مختلف المجالات غير واضحة. ومع ذلك ، فإن العمل جار ويتوقع نتائج حقيقية في المستقبل. إذا وصلت التقنيات الجديدة إلى التطبيق ورتقت إلى مستوى التوقعات ، فسيحدث تغيير أساسي في عدد من المجالات.
معلومات