В полете. Мир глазами пилота

Как летчик понимает, где он? Хороший вопрос, но в последнее время мне его почти не задают. Большинство людей полагают, что все самолеты оборудованы спутниковой системой навигации. Это и так, и не так. На маленьких самолетах вроде того, на котором я летел сквозь туман в Аризоне, GPS нет. Но на больших пассажирских лайнерах GPS часто ставят, даже если навигационная система у самолета уже имеется. Тогда старая система просто прячется под современной, как в растущем организме старый слой нервных клеток скрывается под новым – скрывается, но не отмирает.

Одна из таких старых систем носит название «инерциальной навигационной системы». Она предназначена для того, чтобы самолет нашел дорогу к пункту назначения даже в самую темную и туманную ночь, без спутниковых сигналов, без поддержки авиадиспетчеров и при отключенных радиомаяках.

Представьте себе, что вы с завязанными глазами сидите в неподвижном автомобиле. Потом машина трогается с места, и вы чувствуете, как она разгоняется до обычной скорости на шоссе – шестьдесят миль в час. Час спустя, как нетрудно догадаться, вы будете приблизительно в шестидесяти милях от точки отправления. Если же ваш автомобиль повернет под углом девяносто градусов и продолжит двигаться, то еще через полчаса вы, достроив в голове треугольник, снова сможете догадаться, где вы примерно находитесь. Система инерциальной навигации, подобно нашему вестибулярному аппарату, улавливает ускорение и направление движения.

Ускорение измеряют при помощи довольно нехитрого прибора – акселерометра. Для определения же положения воздушного судна в пространстве инерциальная система использует гироскоп – очень непростую штуку. Первые такие приборы были механическими. Волчок – одна из древнейших игрушек человечества – по сути представляет собой простейший гироскоп. А в современных гироскопах вместо колес и вращающихся дисков – луч света.

Такие гироскопы называются лазерными. Казалось бы, что может быть прямее лазерного луча? Однако кольцевой лазерный гироскоп загоняет этот луч в ловушку. Представьте себе стеклянный куб с просверленным в нем туннелем. Туннель изгибается, образуя внутри куба замкнутую треугольную «трассу». На этой трассе установлен источник лазерных лучей. Отражаемые специальными зеркалами, они движутся в противоположных направлениях по граням треугольника и в конце концов встречаются. Если гироскоп находится в состоянии покоя, то оба луча пройдут заданное расстояние за одно и то же время. Если же изменить положение прибора, один из путешественников немного запоздает.

Представьте себе, что вы стоите за круглым бильярдным столом (кстати, слово «гироскоп» в переводе с древнегреческого и означает «смотрю на круг»), а напротив вас стоит ваш друг. Вы берете два бильярдных шара и пускаете их вдоль кромки стола в противоположных направлениях. Если стол стоит неподвижно, то оба шара докатятся до вашего приятеля одновременно. Но если вы начнете вращать стол, то одному из шаров придется преодолеть большее расстояние, и ваш друг получит его позже.

Исак Динесен как-то заметила, что наш язык «совсем не приспособлен для описания полета, и в будущем нам придется придумывать для этого новые слова». Авиационная терминология бывает довольно неуклюжа. К примеру, тормоза, используемые в полете, мы называем «воздушными тормозами», как будто в воздухе могут быть какие-то другие. Но язык систем инерциальной навигации – это настоящая техническая поэзия, инженерные сонеты Петрарки. Создатели лазерных гироскопов оперируют терминами «стоячая волна», «угловая минута», «дрейф нулевого сигнала», а время они считают не по солнцу, а по движению 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».