ניווט אוירי
מאת גל ברקניווט תעופתי התפתח במשך השנים בצורה משמעותית. מהכרת השטח בו טסים (איזורים קטנים) ועד לשימוש במערכות ניווט לוייניות. אני אנסה לסקור כאן את טכנולוגיות הניווט והתפתחותה, יחד עם ההתפתחות במטוסים ובמרחקי הטיסה.
אמצעי הניווט הראשוני, והעיקרי במשך זמן לא מועט היה… הקרקע. במשך שנים לא מועטות, כשהטיסות לא נעשו באיזור המוכר היטב לטייס, טייסים נעזרו במאפיינים על הקרקע. דברים אלו כללו נהרות, כבישים מסילות, וכל תוואי מעשה יד אדם שניתן היה לטוס לאורכו, ולעקוב אחריו מהאויר. בשיטה זו נעזרים עד היום, במקומות בעולם בהם יש מרחב אוירי מספיק, ומטוסים יכולים לטוס ללא פיקוח אוירי. כמובן, שלא כמו בטיסת מכשירים, כדי לקיים טיסות כאלו יש צורך בראות טובה.
שיטה דומה, אך לא לגמרי, נעזרת בתוואי הקרקע, אך לא ע“י עקיבה. בשיטה זו משתמשים בכוון הרוח החזויה, ומנסים לחשב כיוון ומהירות כדי להגיע לנקודת היעד הבאה, שאותה לא ניתן לראות מהקודמת. כך עוברים בין נקודות ידועות מראש על הקרקע, ועד ליעד. שיטה לא מדוייקת ומאד לא מומלצת.
השלב הבא של התפתחות התעופה, ובמיוחד כשהתחילו לעשות שימוש בטיסות ארוכות טווח, הוא שימוש במכשירי רדיו לשם ניווט. לא מדובר על מכשירי הרדיו הרגילים, המשמשים לתקשורת, כי אם מתקנים מיוחדים על הקרקע, שמשדרים אותות (חלקם מתוחכמים יותר, חלקם פחות) והמקלט במטוס מתרגם אותם לנתונים עבור הטייס.
בשלב הראשון נעשו ניסויים עם מערכות בסיסיות. מערכות מזוג זה ניסו לדמות מגדלור, בכך שיצרו חרוטים כיווניים של אותות רדיו קוליים, אפשרו לנווט עפ“י שמיעה (לכל כיוון שודרו דברים אחרים). בשלב מאוחר יותר התחילו להשתמש באנטנות מסתובבות (על המטוס), ולבסוף באנטנות קבועות, ומשדרים לא כיווניים. המכשיר הכי בסיסי המשמש עד היום, והוא תוצר של אותם הכלים, הוא ה-ADF, Automatic Direction Finder. ”מוצא הכיוון האוטומטי“ הוא מערכת פשוטה מאד: משדר AM שנמצא על הקרקע, ומקלט במטוס שיודע ”להצביע“ על כיוון המשדר. וזה בדיוק מה שהטייס מקבל. כיוון המשדר. השימוש במפות בהם מסומנים מיקומי המשדרים, מאפשר לטייס לדעת את מיקומו.
התקן קצת יותר מתוחכם הוא ה-VOR, Very High Frequency Omni-directional Range . המשדר, במקרה זה, הרבה יותר מתוחכם ומאפשר למקלט לדעת מה הוא הכיוון של המטוס ביחס לתחנה. דבר זה מושג ע“י שילוב שני אותות רדיו: האחד לא כיווני, והשני נמצא בפאזה קבועה, אך אחרת בכל כיוון, יחסית לאות הקבוע. אמנם זה נשמע מאד דומה לתפקיד ה-ADF, אולם היכולת הזו, לדעת את הא המיקום היחסי של המטוס ישירות מהמכשיר, מקל על הטייס בצורה משמעותית והמכשירים מאפשרים ביתר קלות להשאר באותו הכיוון (הבעיתיות, לדוגמא, מופיעה כשיש רוח).
בנוסף, לפעמים משולבת בתחנות מהסוג שכבר הזכרתי, מערכת נוספת ה-DME, Distance Measuring Equipment, המאפשר לטייס לדעת את מרחקו מהמשדר על הקרקע.
מערכת נוספת לניווט, הקיימת לפחות בחלקם של המסלולים, ברוב נמלי התעופה בעולם, הוא מערכת אנטנות כיוונית, המאפשרת לטייס לבצע נחיתת מכשירים. ה-ILS, Instrument Landing System, היא מערכת עזר הממוקמת בקרבת מסלול הנחיתה, ובנויה בצורה כזו שיוצרת קונוס רדיו, שבו אפשר לכוון את המטוס בצורה יחסית מדוייקת, כמעט עד המסלול. כשהמטוס נמצא מעל אמצע הקונוס או מתחת, המערכת מסמנת לטייס את הנתונים הנ“ל. כנ“ל לגבי סטיה לצדדים.
כיום, בנוסף למערכות הרגילות, אך לא במקום, יש מערכות מתקדמות יותר לניווט, בהם משתמשים בצורה נרחבת. ניווט אינרציאלי ו-GPS.
מערכות ניווט אינרציאליות, מסתמכות על העובדה שכל שינוי במהירות מלווה בתאוצה. שימוש במדי תאוצה מאפשר, בדיוק לא רע, לדעת מיקומו של כלי טייס, אם מערכת הניווט אוכנה, לפני ההמראה, בצורה טובה על האדמה (כשהמהירות היא אפס, ומיקום המטוס ידוע בדיוק גבוה). בשימוש במכשור ניווט מסוג זה, אין צורך בשום מקלט או משדר, או הסתמכות על כל מערכת חיצונית למטוס. בנוסף, כלי המחשוב הקיימים (וגם אלו שהיו קיימים, במיוחד בשני העשורים האחרונים) מאפשרים להציג את הנתונים על מפה נעה, הכוללת מידע רב. העובדה שלא צריך גורמים חיצוניים, כדי לכוון את המערכת, אומרת שישנה אפשרות שימוש במערכת (וזה אף נעשה) במערכות שאמורות להיות אוטונומיות לחלוטין, מבחינת ניווט. גם מערכות יחסית כאלו, כמו טיל הסקאד לדוגמא, משתמשים במערכת זו. אמנם זוהי מערכת מתקדמת מאד, יחסית לזמן שבו היא הומצאה, ונכנסה לשימוש, אך קשורים בה כמה מקרים קטסטרופליים, שמקורם בטעות אנוש. כיול שמשכו היה קצר מהדרוש, למשל, גרם למטוס נוסעים אמריקאי להכנס לתחום האוירי של קוריאה, והוא יורט.
עבור מערכות וכלי טייס חדשים יותר, ישנו ה-GPS. ה-GPS היא מערכת לווינים, בעלת 28 לויינים, המשמשים כמשדר. שימוש במקלטי GPS במטוסים מאפשר זיהוי המיקום בצורה מאד מאד מדוייקת (עד למטרים בודדים, ועוד פחות בשימוש באות DGPS) ללא צורך התערבות יד אדם. והשימוש בו, תוך הזנת הנתונים למערכות ממוחשבות, יכל להקל בצורה משמעותית על הניווט. חסרונו של ה-GPS הוא בקלות שיבוש האותות, מה שלא יאפשר ,לפחות בעתיד הקרוב, להשתמש ב-GPS כשיטת ניווט מרכזית.
יש לציין, שלפחות למצבים של שימוש צבאי, יש בפיתוח אנטנות כיווניות (שקולטות אותות רק מכיוון אחד, השמיים) ופיתוחים אחרים, (חלקם בלויינים, חלקם במקלטים), לצורך יצירת שרידות גבוהה יותר מפני לוחמה אלקטרונית.
מקור עקרי:
http://virtualskies.arc.nasa.gov
