В звёздных лабиринтах: Ориентирование по небу

Для решения указанных задач могут использоваться как бортовые автоматические астронавигационные устройства, так и приборы, управляемые космонавтом-оператором. Однако современные автоматические системы распознавания звёзд во многом уступают по надёжности работы человеку-оператору. Для достаточно надёжного функционирования такие системы должны быть слишком сложными и громоздкими. И поэтому специалисты считают, что в настоящее время задачу распознавания астроориентиров необходимо возлагать на штурмана-космонавта.

Так, например, при осуществлении наблюдений о помощью рентгеновского телескопа на борту орбитальной станции «Салют-4» космонавты В.И. Севастьянов и П.И. Климук ориентировали станцию по звёздам в заданное положение (так, чтобы рентгеновский телескоп был направлен в определённую точку небесной сферы) и поддерживали ориентацию станции в течение всего времени наблюдения данного объекта, тщательно контролируя её по избранным заранее небесным светилам.

Все действия по астроориентации, осуществляемые человеком-оператором на борту космического корабля, так или иначе связаны с поиском астроориентиров и опознаванием астронавигационных звёзд. При этом задача осложняется тем, что в иллюминатор космического корабля виден лишь сравнительно небольшой участок звёздного неба. Одно дело — найти нужную навигационную звезду по целеуказаниям, которые дают хорошо знакомые созвездия вроде Большой Медведицы, видимые целиком, и другое дело — установить это направление всего по двум-трем ярким звёздам, оказавшимся в поле зрения иллюминатора. Космонавт в короткий срок должен установить, что это за звёзды (иначе говоря, он должен уметь «узнавать их в лицо»), в каком направлении от них должно находиться искомое навигационное созвездие и какими элементами управления нужно воспользоваться, чтобы в кратчайшее время правильно ориентировать корабль.

Другая трудность визуальной астроориентации в условиях космического полёта связана с тем, что вследствие движения корабля по орбите происходит видимое перемещение небесных светил по небесной сфере с большими угловыми скоростями.

Таким образом, одним из важных требований, предъявляемых к космонавту-оператору, является безошибочное знание звёздного неба.

В связи с этим в программу предполётной подготовки советских космонавтов были включены систематические тренировки по изучению картины звёздного неба в Звёздном зале Московского планетария. Во время таких тренировок космонавты учились отличать одну звезду от другой, а также в условиях ограниченного обзора опознавать созвездия по характерным сочетаниям составляющих их звёзд. Для приближения тренировок к условиям космического полёта летчиком-космонавтом СССР В.В. Лебедевым был разработан специальный астротренажер, который имитировал условия наблюдения картины звёздного неба из кабины космического корабля.

Космонавт-оператор, помимо знания звёздного неба, должен отчётливо понимать принципы действия различных астронавигационных приборов и уметь быстро и безошибочно ими пользоваться.

Астронавигационное оборудование современного пилотируемого космического корабля включает в себя как приборы ориентации, так и большой комплекс различных навигационных приборов. К числу первых можно отнести оптические визиры, астроориентаторы, астрогиды, электронно-оптические приборы наблюдения. К средствам навигации принадлежат ручные секстанты, астроизмерители, астровизиры. Астрогиды, например, предназначены для точного слежения за небесными светилами. Задача космонавта заключается в том, чтобы соответствующим образом настроить такой прибор и проверить «захват» заданного светила. После этого астрогид будет автоматически удерживать корабль в ориентированном положении, так как при малейшем отклонении линии визирования на заданное светило возникает электрический сигнал рассогласования, поступающий в соответствующие системы управления.

Контроль положения осей космического корабля, определённым образом ориентированного в пространстве, может осуществляться космонавтом с помощью ручного астроориентатора.

Прибор работает по принципу совмещения изображений реальных звёзд, наблюдаемых в поле зрения прибора, со специально нанесенными для данного случая «метками», которые также видны в поле зрения. Эти искусственные ориентиры выглядят как световые колечки. Их положение в поле зрения прибора определяется той пространственной ориентацией космического корабля, которую необходимо осуществить.

Работа космонавта-оператора состоит в том, что с помощью ручки управления он изменяет положение корабля в пространстве таким образом, чтобы изображения звёзд в поле зрения астроорпентатора совпали с колечками «меток». После этого космонавт, продолжая управлять кораблём, удерживает оба изображения совмещёнными в течение заданного времени.

Именно таким путем осуществлялась ориентация космической станции «Салют-4» во время упомянутых выше наблюдений с помощью рентгеновского телескопа.