Obstaja več vrst navigacijskih sistemov, ki se pogosto uporabljajo in se razlikujejo po načelih delovanja in natančnosti merjenja. V prihodnosti bi lahko začel delovati bistveno nov sistem, ki izračuna koordinate glede na značilnosti Zemljinega gravitacijskega polja (GPF). Pričakuje se, da bo ta način pozicioniranja še posebej natančen - in hkrati zelo zapleten.
Obetavna smer
Prisotnost razvite vesoljske konstelacije in izboljšanje vseh osnovnih tehnologij odpira nove priložnosti za svetovno znanost. Prisotnost visoko natančnih instrumentov za merjenje fizikalnih polj planeta in predmetov na njegovi površini omogoča sestavljanje različnih podrobnih modelov, primernih za uporabo na različnih področjih.
V zadnjih nekaj letih se pri nas in v tujini izvajajo raziskave v smeri t.i. gravitacijski navigacijski sistemi. Opravljeno je potrebno delo in zbrani so novi podatki, obdelani za nadaljnjo uporabo. Osnovna načela novega navigacijskega sistema so že določena in proces njegovega oblikovanja se nadaljuje.
V Rusiji v tej smeri deluje več organizacij. Zlasti Vseslovenski raziskovalni inštitut za fizikalne, tehnične in radiotehnične meritve (VNIIFTRI) iz Rosstandarta razvija opremo za zbiranje podatkov in obdelavo dohodnih informacij o obratu za predelavo plina z namenom ustvarjanja novih navigacijskih pripomočkov.
Pred dnevi so se pojavile nedavne objave na temo gravitacijske navigacije. Tednik "Zvezda" je s sklicevanjem na vodstvo Rosstandarta pisal o nadaljevanju dela na obetavnem projektu in pridobivanju novih rezultatov. Spomnili so se tudi na prednosti novih tehnologij in na njihova področja uporabe.
Merjenje in izračun
Koncept gravitacijske navigacije temelji na dejstvu, da so parametri GPZ na različnih točkah na površini planeta (ali nad njim) nekoliko drugačni. Zemlja ni popolna krogla ali elipsoid; njegova površina ima najbolj zapleten relief, debelino zemeljske skorje pa sestavljajo različni materiali. Vse to vpliva na parametre gravitacije na površini in v njeni bližini. Pogosto se dejanske vrednosti za določeno točko razlikujejo od izračunanih, kar imenujemo gravitacijska anomalija. Poleg tega zaradi številnih dejavnikov na različnih točkah opazimo različne centrifugalne sile.
Koncept predvideva merjenje parametrov GPP in centrifugalne sile na različnih točkah z nadaljnjo obdelavo. Nastalo gravimetrično karto lahko vnesemo v pomnilnik navigacijske opreme in uporabimo pri izračunih. Na podlagi podatkov o GPZ je mogoče popraviti delovanje inercialnih ali satelitskih navigacijskih sistemov. V tem primeru se skupna napaka celotnega kompleksa zmanjša na centimetre. Poleg tega se INS s korekcijo na podlagi podatkov GPZ odlikuje po najvišji odpornosti proti hrupu.
Opažanja kažejo, da je GPZ dokaj zanesljivo »merilo« za navigacijske sisteme. Hitrost spreminjanja gravitacijskega polja je veliko nižja od magnetne, podatke o GPZ pa lahko uporabljamo več deset let brez opazne izgube natančnosti izračunov. Potresi in drugi procesi pa lahko spremenijo stanje GPZ in zahtevajo posodobitev zemljevidov.
Praktični ukrepi
Po poročilih zadnjih let so ruski znanstveniki - tako kot njihovi tuji kolegi - že nekaj let zbirali podatke, iskali anomalije gravitacije in sestavljali gravimetrične karte. Posebna oprema na krovu letal in satelitov meri vrednosti polja na ogromnem številu točk in jih posreduje v zemeljska računalniška središča. Rezultat tega dela je zemljevid, ki lahko zagotovi visoko navigacijsko natančnost.
Razvijamo tudi navigacijsko opremo, ki lahko uporablja nove zemljevide in komunicira z drugo opremo. Kolikor je znano, pa tovrstni projekti še niso pripeljali do pojava izdelkov, primernih za resnično uporabo.
Uvedbo novih načel navigacije lahko še vedno ovira pomanjkanje natančnih zemljevidov znatnega dela zemeljske površine. Pravzaprav trenutno navigacija po GPZ v praksi ne daje posebnih prednosti pred INS ali satelitskimi sistemi. Razmere se lahko spremenijo šele v prihodnosti, ko bodo zaključena vsa potrebna raziskovalna in oblikovalska dela.
Aplikacije
Nova načela navigacije se lahko uporabljajo na različnih področjih, kjer je potrebna še posebej natančna določitev koordinat, neodvisnost od zunanjih virov signala in druge posebne značilnosti. Najprej so to vojaške zadeve. Pojav uporabnih gravitacijskih navigacijskih sistemov bo povečal bojno učinkovitost široke palete opreme in orožja.
Vojsko bi lahko zanimala tako povečana natančnost izračuna koordinat kot edinstvena odpornost na hrup. Pravzaprav je edini način vplivanja na take sisteme umetno spreminjanje GPZ - kar zahteva ogromna prizadevanja ali pa je popolnoma nemogoče.
Visoko natančna vodena raketa bo z gravimetrično karto lahko natančneje sledila določeni poti in z manjšim odstopanjem zadela cilj z znanimi koordinatami. Takšna načela lahko uporabljajo tako križarske kot balistične rakete. Vendar bo takšna operacija zahtevala natančen in posodobljen zemljevid GPZ na progi, ki postavlja posebne zahteve glede izvidništva in organizacije stavke.
Nova načela navigacije zelo zanimajo znanost. Z njihovo pomočjo lahko naredite natančnejšo povezavo, ki je uporabna za različne študije na številnih področjih. Natančnost zbiranja podatkov se izboljšuje in to je lahko podlaga za pomembna nova odkritja.
Ne smemo pozabiti na civilni in komercialni promet. V normalnih okoliščinah imajo ladje ali letala zadostne navigacijske pripomočke, v nekaterih primerih pa bodo morda potrebni natančnejši sistemi. Možno je, da bo pojav polnopravnih operativnih sredstev za plovbo po obratu za predelavo plina v interesu letal in ladjedelnikov ter komercialnih prevoznikov.
Čakanje na uspeh
Po zadnjih poročilih je VNIIFTRI zdaj zaposlen s sestavljanjem natančnih gravimetričnih zemljevidov različnih območij, primernih za nadaljnjo uporabo v praksi. Podatki o parametrih GPP in opaženih silah se obdelujejo in pretvorijo v priročno obliko za uporabo. Prav tako poteka razvoj navigacijske opreme za praktično izvajanje.
Obe komponenti nove smeri odlikuje visoka kompleksnost, trajanje in stroški dela. Na žalost ostaja neznan niti približen čas uvajanja novih tehnologij v prakso. Poleg tega so dejanske možnosti takšnega razvoja v smislu uporabe na različnih področjih nejasne. Kljub temu dela potekajo in v prihodnosti je treba pričakovati resnične rezultate. Če bodo nove tehnologije začele uporabljati in izpolnjevati pričakovanja, se bo na številnih področjih zgodila korenita sprememba.
