Астрономічна навігація

Астрономі́чна навіга́ція — комплекс засобів і методів визначення параметрів, які застосовують у практиці навігації, заснований на використанні астрофізичних характеристик астрономічних об’єктів.

Загальний опис

Астрономічну навігацію (астронавігацію) застосовують для

• визначення та уточнення навігаційних координат наземних об’єктів;
• азимутів курсу об’єктів, що рухаються;
• збільшення точності проходження та оптимізації маршрутів рухомих об’єктів;
• забезпечення своєчасного виведення об’єктів у заданий район;
• для забезпечення надійної та стабільної орієнтації космічних апаратів відносно осей та маркерів (маяків) навігаційної системи.

Застосування методів і засобів астронавігації дозволило значно підвищити безпеку судноплавства та польотів літаків у складних метеорологічних умовах.

Важливою галуззю астронавігації є космічна геодезія — наука, що вивчає застосування результатів астрономічних спостережень за рухом штучних супутників Землі (ШСЗ) для вирішення наукових і науково-технічних завдань практичної геодезії.

В астрономічній навігації з метою підвищення надійності та безпеки руху (маршрутизації) об’єктів в екстремальних умовах різної природи та етіології застосовують поєднання радіонавігаційних пристроїв із нерадіотехнічними засобами, з якими вони утворюють комбіновані системи навігації. Прикладом такої комбінованої системи навігації є синтез систем радіолокаційної станції з інерційною навігаційною системою.

Завдання астрономічної навігації

Основні завдання астронавігації:

• формування глобальної інерційної системи відліку, що базується на положенні позагалактичних джерел: пульсарів і квазарів;
• побудова еталонної глобальної геоцентричної системи відліку та локальних топоцентричних систем відліку;
• створення оперативного координатно-часового супроводу земних об’єктів у форматі глобальних навігаційних супутникових систем;
• координатно-часове забезпечення космічних польотів;
• вивчення конфігурації гравітаційного поля Землі;
• з’ясування топології фігури Землі із використанням супутникових вимірів;
• вивчення дрейфу географічних полюсів Землі.

Методи астронавігації

Основні методи астрономічної навігації:

• візуальні спостереження за рухом ШСЗ;
• оптико-механічні спостереження за рухом ШСЗ та астрономічними об’єктами;
• фотографічні спостереження ШСЗ астрономічних об’єктів у різних спектральних діапазонах електромагнітного випромінювання;
• лазерні та радіотехнічні спостереження;
• використання систем навігації класів «супутник–супутник», «супутник–земля», «земля–земля»;
• використання засобів супутникової градієнтометрії;
• інтерферометричні спостереження;
• визначення координат шляхом одночасних спостережень Сонця і Місяця з використанням секстанта, хронометра або хронографа;
• наближені методи астронавігації — метод Сомнера та метод переносів Сент-Ілера;
• використання навігаційного (паралактичного) трикутника;
• застосування засобів і методів астровізування.

Системи координат та відліку

Існують декілька класифікаторів для характеристики систем координат і систем відліку, що застосовують в астронавігації:

• за призначенням виділяють: зоряні та земні системи координат;
• за положенням початків відліку: геоцентричні, квазігеоцентричні, топоцентричні;
• за геометрією координатних осей: прямокутні декартові (на площині та у просторі), косокутні, криволінійні (полярна, сферична, циліндрична, еліптична) система координат;
• за використанням часових шкал та еталонів часу: ефемеридні й атомні системи відліку.

Системи астронавігації будуть доповнені застосуванням радіо- та рентгенівського випромінювання від пульсарів, яке виділяється своєю еталонною періодичністю та практично незмінним положенням на небі. Це забезпечує введення нерухомої реперної системи координат, пов’язаної з цим класом астрономічних об’єктів.

Інструментарій

Для визначення координат спостерігача засобами астронавігації найчастіше використовують набір інструментів і довідників:

• точний хронометр (хронограф);
• секстант;
• таблиці ефемерид;
• редукційні таблиці для розрахунку висот та азимутів світил;
• географічні карти;
• астровізир;
• гіроплатформи;
• карти зоряного неба та планісфери.

Література

1. Massonnet D., Feigl K. Radar Interferometry and its Application to Changes in the Earth's Surface // Reviews of Geophysics. 1998. Vol. 36. № 4. P. 441–500.
2. Burgmann R., Rosen P., Fielding E. Synthetic Aperture Radar Interferometry to Measure Earth's Surface Topography and its Deformation // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2000. Vol. 28. P. 169–209.
3. Allen C. W. Allen's Astrophysical Quantities. 4th ed. New York : AIP Press, 2002. 719 p.
4. Seeber G. Satellite Geodesy. 2nd ed. Berlin; New York : Walter de Gruyter, 2003. 589 p.
5. Bowditch N. The American Practical Navigator: An Epitome of Navigation. Bethesda : National Imagery and Mapping Agency, 2011. 879 p.
6. Becker W., Bernhardt M., Jessner A. Autonomous Spacecraft Navigation With Pulsars // Acta Futura. 2013. № 7 (7). P. 11–28.
7. Sosnica Krz. Determination of Precise Satellite Orbits and Geodetic Parameters using Satellite Laser Ranging. Zürich : Schweizerische Geodätische Kommission, 2015. 236 p.

Автор ВУЕ

О. Г. Шевчук

Покликання на цю статтю: Шевчук О. Г. Астрономічна навігація // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Астрономічна навігація (дата звернення: 11.10.2026).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 28.02.2023