В полете. Мир глазами пилота - Марк Ванхунакер

планеты относительно света множества далеких звезд. А еще инженеры, занимающиеся системами инерциальной навигации, могут рассказать вам много интересного о «методе случайного блуждания», «свободном выбеге», «северном указании» и «сферической гармонической функции».

Есть в инерциальной навигации и еще один чрезвычайно поэтичный момент. Перед каждым взлетом системе требуется несколько минут абсолютного покоя и неподвижности. Именуется такая предполетная медитация (нервным пассажирам советую попробовать) «калибровкой». Чтобы отслеживать движение воздушного судна во время полета, системе нужно, измерив силу гравитации, найти центр Земли и, прислушавшись к вращению планеты, понять, куда указывает нос самолета. Если во время калибровки попробовать сдвинуть самолет с места, на экране высветится что-то вроде: «Стой спокойно! Я еще не готова».

После калибровки система готова к выполнению своих служебных обязанностей. Первая из них – собственно навигация. Как человек, сидящий в машине с завязанными глазами, система улавливает и анализирует изменения скорости и направления движения. Еще одна, часто недооцениваемая функция системы – определять, где верх, а где низ. Летчику жизненно необходимо знать, под каким углом к горизонту находится нос воздушного судна – эта информация постоянно высвечивается на основном пилотажном дисплее. Новичкам, впервые «летающим» на авиасимуляторе, я сразу же объясняю: открывающийся из кабины пилота простенький пейзаж – синее небо да бурая земля – весьма обманчив и не подскажет вам, ни где вы, ни куда движетесь; он сообщит вам, лишь куда указывает нос вашего самолета (а это часто совсем не то же самое, что направление движения). Лайнер, летящий на другой край земли, в месте приземления может оказаться почти перевернутым относительно места взлета. Инерциальная координатная система навигации подскажет пилоту, где будет верх, а где – низ в любой точке планеты.

Инерциальная система должна уметь учитывать множество тонких нюансов. Например, когда воздушное судно набирает высоту, сила гравитации уменьшается. Чем сильнее вы раскрутитесь на карусели, тем больше вас будет «тянуть» прочь от ее центра; для летящего самолета такой каруселью становится Земля, и инерциальная система должна правильно рассчитать действующие на воздушное судно силы. Здесь важно все: и случайный порыв ветра в момент калибровки, и неидеально сферическая форма планеты, и температура самого навигационного прибора. Когда на шахматной доске мы хотим передвинуть ферзя на пять клеток влево и на четыре вперед, фигура окажется там, где нам нужно, независимо от того, в какой последовательности мы выполнили этот маневр. А вот во время управления самолетом в трехмерном пространстве разная последовательность приводит к совершенно разным результатам. Инерциальная система должна уметь тщательно отслеживать все повороты воздушного судна, чтобы не потерять из виду землю.

По точности навигации инерциальные системы уступают спутниковым. Чем дольше длится полет, тем хуже работает такая система, в ее механическом мозгу накапливается все больше и больше мелких ошибок – и вот навигатор уже промахивается на несколько миль. На 747-м установлены целых три инерциальных системы. Мы в любой момент можем вывести показания всех трех на экран компьютера. Позиция, рассчитанная каждой, обозначена на электронной карте символом-звездочкой – мы называем их «снежинками». Я еще ни разу не видел, чтобы все снежинки сошлись в одной точке. Вдобавок, они не стоят на месте – невооруженным глазом можно заметить, как снежинки подрагивают и колеблются на карте.

Но при всех своих досадных привычках дрожать, как осиновый лист, путаться в показаниях и уходить в астрал инерциальная система навигации обладает огромным преимуществом перед спутниковыми. GPS нужна для коррекции ошибок инерциальной системы, но в принципе после настройки инерциальной системе не требуются никакие внешние источники, чтобы определить, где вы находитесь, с какой скоростью летите и куда направляетесь. Она просто это знает – не ориентируясь ни по звездам, ни по спутникам, ни по картам, не посылая никому никаких запросов. К тому же такую систему невозможно сбить с толку внешними воздействиями – что неудивительно, ведь инерциальная навигация разрабатывалась не в последнюю очередь для военных, которым нужны были надежные системы наведения ракет.

Пролетая над севером Лондона, я вижу церковное кладбище, куда иногда прихожу посидеть со стаканчиком кофе. Здесь покоится Джон Гаррисон. Вдохновленный астрономом Эдмундом Галлеем, Гаррисон изобрел «морские часы», которые позволили решить проблему долготы – так называли трудности с определением местонахождения судна, движущегося с востока на запад. О важности этой проблемы можно судить хотя бы потому, что для ее решения британский парламент учредил специальную Комиссию долгот. На подлете к Лондону после длительного межконтинентального рейса особенно сильно ощущение конца пути – наша долгота равна приблизительно нулю, ведь мы совсем близко от Гринвичского меридиана.

Я думаю, случись мне волшебным образом встретиться с каким-нибудь знаменитым мореплавателем прошлых веков, я смог бы в общих чертах объяснить ему, как работает GPS. Я бы сказал, что мы запустили в небо несколько новых звезд и теперь определяем маршрут по ним. Но вот инерциальная система навигации нашим предкам показалась бы полной небывальщиной. Ну как можно поверить в существование устройства, которое можно замотать в толстую ткань, запереть в сундуке, провезти через весь город и сбросить с холма – и оно все равно будет понимать, где оно находится, и различать, где верх, где низ. Мудреные и точные расчеты во тьме и путеводный луч, заточенный в стеклянном кубе, показались бы нашим предкам куда более удивительными, чем GPS и даже крылатое чудо-юдо – самолет.

До изобретения GPS в долгих путешествиях над морем, вдали от радиомаяков пилоты определяли свое местонахождение по небесным ориентирам. Мне еще довелось летать с пожилыми коллегами, которые умели пользоваться секстантом. На современных «Боингах-747» сверху есть специальная вытяжка, которая в случае появления в кабине дыма отсасывает его прямиком в атмосферу. (Я даже слышал байку про одного летчика, что ухитрялся пылесосить кабину, приделав к этой вытяжке шланг.) В более старых моделях на месте такой вытяжки располагался секстант, и сквозь отверстие, сегодня служащее для пожарной безопасности, пилот в ясную ночь наблюдал звезды – то было в далекие времена, когда ориентирование по небесным телам являлось самым обычным способом определения маршрута в воздухе.

Я никогда не пересекал океан без спутниковой навигации, но на заре своей карьеры летал из Лондона в Лиссабон на маленьком самолете, не оснащенном GPS. И в дни сильных штормов в Бискайском заливе мне не раз приходилось видеть на экране бортового компьютера сообщение о том, что связь с наземными средствами навигации утеряна и теперь машина будет полагаться исключительно на инерциальную систему. И умная коробочка благополучно доводила меня до дальнего берега.

Когда я прилетаю в Сингапур, то частенько обедаю там с другом