В настоящее время восстанавливается интерес к классическим астрономическим способам определения координат, по наблюдениям в оптическом диапазоне. Опыт показывает уязвимость средств радионавигации, как наземной, так и космической, к средствам подавления радиосигнала, или его подмены. Поэтому на всех кораблях, выходящих в море присутствуют астрономические альманахи и инструменты для наблюдения светил. Однако, по сути, все эти инструменты выполнены на уровне технологий конца XIX, начала XX века, когда предусматривается "ручное" производство наблюдений, то есть светила наблюдаются визуально, моменты их прохождений отмечаются методом, получившим в астрономии наименование "глаз-ухо", то есть время отмечается по звуковым сигналам (тиканью) механического морского хронометра. В лучшем случае существует программное обеспечение, которое позволяет автоматизировать процесс обработки наблюдений с целью определения координат. Таким образом, точность определения координат ограничивается точностью приборов и индивидуальными психофизиологическими особенностями наблюдателя, и для классических методов составляет около 1 угловой минуты (1 угловая минута = 1 морской миле = 1852 м). Кроме того, сам процесс наблюдений занимает время (порядка 10 минут) и требует привлечения квалифицированного наблюдателя.
Кафедра астрономии СПбГУ обладает большим опытом в области практической астрономии, определения координат астрономическими методами, уже около 100 лет регулярно проводится астрометрическая наблюдательная практика, в ходе которой студенты-астрономы и студенты картографы производят определения координат классическими методами. Было выполнено пособие с полным описанием используемых методов определения координат. Сотрудниками кафедры астрономии проводились исследования по оснащению имеющихся классических инструментов современными приемниками излучения (КМОП-матрицами) и автоматизированной обработке на модернизированном подобным образом инструмента.
В ходе работы предполагается оснастить один из имеющихся в распоряжении сотрудников кафедры астрономии небольших телескопов КМОП-матрицей и отработать определение координат и времени методом лунных расстояний. Классический метод лунных расстояний позволяет определять одновременно координаты и время пункта по наблюдениям нескольких звёзд и Луны, используется к мореходной астрономии. Предлагается отработать следующие этапы определения координат:
1. Автоматизированное наведение телескопа на Луну;
2. Компьютерная обработка снимка, с автоматической идентификацией звезд и луны, определением границы Луны, в том числе при наблюдении молодой Луны и старой Луны, когда виден узкий серп, а основная часть луны неосвещена, а также в новолуние.
3. Автоматизированное вычисление координат и времени на основе выполненных измерений.
Применение современных приемников излучения и автоматизация средств обработки позволит резко повысить точность астрономических определений координат (планируемая точность - единицы угловых секунд) и оперативность их получения, практически в режиме реального времени.
Успешная отработка этих методов на кафедре астрономии СПбГУ будет хорошим заделом при заключении в будущем договоров с внешними организациями, по созданию конкретных образцов комплексов по определению координат астрономическими способами для морского транспорта.
По отработке метода лунных расстояний планируются аналогичные работы по автоматизации иных классических методов.
Выполнение данной работы предполагает регулярные астрономические наблюдения в ночное время.
Имеющийся задел:
Толстой, А. Л., Петров, С. Д., Смирнов, С. С., Трофимов, Д. А., & Грачев, С. И. (2023). Регистрация звездных прохождений посредством полупроводниковой матрицы в реальном времени. ЖУРНАЛ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ, 93(12), 1826-1829. https://doi.org/10.61011/JTF.2023.12.56832.f252-23
Витязев, В. В., Гусева, И. С., Кияев, В. И., Мищенко, М. П., Петров, С. Д., Титов, О. А., & Цветков, А. С. (2011). Небесные и земные координаты. Учебное пособие по астрометрической практике. Издательство Санкт-Петербургского университета.
