13.8.2. Навигация при помощи бортовой оптической аппаратуры

Хотя представляется вполне разумным, что межпланетный корабль будет располагать постоянной радиосвязью с Землей и наземными радиолокационными установками, что обеспечит получение данных о направлении, дальности и скорости изменения дальности, для навигации возможно использовать и наблюдения, выполненные с борта корабля. Эти оптические наблюдения могут быть обработаны посредством бортовой ЭВМ или транслированы на Землю для обработки при помощи мощных быстродействующих универсальных ЭВМ. Независимо от того, где выполняется эта работа, метод нахождения положения и скорости на основе оптических наблюдений можно развить следующим образом (см. 18]). Сначала мы рассмотрим теорию метода, а затем некоторые трудности, встречающиеся на практике; после этого упомянем другие возможные источники определения положения и скорости космического корабля.

Полезную систему координат для космической навигации образуют звезды. Поэтому в качестве системы координат выберем эклиптическую прямоугольную систему, оси которой направлены в точку весеннего равноденствия, в точку эклиптики, имеющую на 90° большую долготу, чем точка весны, и в северный полюс эклиптики. Обозначим эти координаты . Тогда гелиоцентрическая небесная долгота к, широта и радиус-вектор космического

корабля связаны с его прямоугольными координатами х, у, z соотношениями

Долгота ХР, широта и радиус-вектор каждой планеты в любой момент времени известны. Если последующие расчеты должны выполняться на борту корабля, то навигатору понадобится «Астрономический ежегодник», в котором содержится нужная информация.

Рис. 13.5.

На рис. 13.5 показаны корабль V, планета Р, Солнце S и направление на точку весны Т. Показаны также проекции V и Р на плоскость эклиптики (А и В соответственно). Навигатор в известную эпоху измеряет:

1) видимую долготу Солнца

2) видимую долготу планеты

3) видимую широту Солнца

Тогда

Далее, из треугольника

Но

Отсюда

    (13.78)

Все величины в правой стороне (13.78) получаются из данных измерений. Затем имеем

    (13.79)

и

    (13.80)

Таким образом, координаты космического корабля в момент t оказываются известными. Отсюда с помощью (13.77) можно найти прямоугольные координаты в момент t.

Аналогичный набор результатов измерений в подходящий интервал времени обеспечит теорию достаточными данными для получения х, у, z. На практике обычно выбираются несколько эпох наблюдений, так что, например, ряды для и g окажется возможным использовать с целью получения более точных значений компонентов скорости в одну из этих эпох. Эти данные вместе с координатами положения корабля в каждую эпоху могут быть использованы при вычислении элементов орбиты. Очевидно, как правило, будут наблюдаться более одной планеты, так что за счет включения наблюдений всех подходящих планет и усреднения можно будет получить более точные значения.

Описанные методы нахождения скорости и положения дают возможность контролировать стабилизированную платформу. При выполнении коррекции инерционная навигационная система может быть использована для контроля приложенной тяги.