Супернавигаторы. О чудесах навигации в животном мире

Отмечая все изменения скорости и направления движения судна (обычно на простой доске с отверстиями для колышков, так как писать большинство моряков не умело), теоретически можно было определить положение судна относительно исходного пункта его маршрута – даже после нескольких изменений курса и скорости. Этот процесс называют «счислением пути», а по-английски – dead reckoning[88] (DR)

[89]. Часто говорят, что аббревиатура DR означает deduced reckoning («дедуктивное счисление»), но термин этот существует по меньшей мере с XVII века, и происхождение его покрыто мраком. Я предпочитаю думать, что его изобрел какой-нибудь мореплаватель Елизаветинской эпохи, склонный к черному юмору.

Недостаток счисления пути состоит в том, что метод этот ненадежный. Точнее говоря, очень

ненадежный.

При его применении может возникать множество ошибок, которые чрезвычайно трудно отслеживать и исправлять. Во-первых, приходится иметь дело с океанскими течениями, которые даже в глубоководных районах океана могут быть очень сильными. Обнаружить их невозможно, если нет никаких средств обеспечить неподвижность судна. Лаг может показывать, что корабль делает пять узлов, а компас – что он идет западным курсом; однако, если весь океан при этом движется, на самом деле судно может перемещаться в другом направлении и с другой скоростью. Кроме того, парусное судно, если только оно не идет прямо по ветру (когда ветер дует точно в его корму), имеет тенденцию «уваливаться под ветер». Другими словами, судно не только идет вперед, но и смещается – дрейфует – вбок. Хотя величину такого «сноса» можно оценить, сравнив направление кильватерной струи с установленным курсом судна, такая оценка весьма далека от истинно научной точности.

А еще нужно учесть работу рулевого. Некоторым рулевым удается точно удерживать судно на курсе, другие бывают менее надежны. В конце вахты штурманы могут заверить, что корабль стабильно шел с определенной скоростью на запад, но на самом деле он вполне мог следовать гораздо более беспорядочным курсом, и скорость его также могла колебаться. И конечно же, всегда приходится считаться с погодой. Когда судно попадает в шторм, отслеживать какие-либо параметры становится невозможно, а при полном штиле оно попросту дрейфует по воле невидимых течений. В таких условиях счисление пути становится абсолютно неприменимым.

Яркую иллюстрацию ненадежности счисления пути дала знаменитая экспедиция, которую возглавил в 40-х годах XVIII века коммодор Королевского военно-морского флота Великобритании Джордж Ансон. С трудом обогнув в ужасных погодных условиях мыс Горн, Ансон решил, что его маленькая, потрепанная непогодой флотилия достаточно углубилась в Тихий океан, чтобы можно было безопасно повернуть на север и пойти вдоль западного побережья Южной Америки. Однако его ожидал весьма неприятный сюрприз.

Глубокой ночью, когда Ансон считал, что они находятся в открытом море, вдали от земли, передовой корабль дал предупредительный пушечный выстрел: флотилия шла прямо на скалы архипелага Огненная Земля, навстречу верной гибели. Крушения удалось избежать, но лишь в последний момент. Ошибка счисления пути составила около 500 морских миль (926 километров). Впоследствии Ансону не удалось с первого раза найти острова Хуан-Фернандес, и эта задержка стоила жизни нескольким десяткам моряков, умерших от цинги.

Марк Твен ходит кругами

В 1950-х годах, в связи с созданием атомных подводных лодок, способных оставаться в подводном положении месяцами подряд, возникла навигационная задача совершенно нового рода. Хотя к тому времени навигация по небесным телам давно была доведена до совершенства, а также существовали различные способы определения местоположения по радиосигналам, все эти средства нельзя было использовать на судах, патрулирующих на больших глубинах под поверхностью моря[90].

Эта задача была решена при помощи навигационной системы, регистрирующей ускорение в трех измерениях – другими словами, изменения скорости и ориентации судна, – при помощи набора гироскопов. Интегрируя данные, поступающие от этих инерциальных датчиков, бортовой компьютер может отслеживать все маневры, которые совершает подводная лодка, и точно определять ее положение на любой момент. При этом, однако, необходимо учитывать вращение самой Земли, а кроме того, данные системы нужно время от времени обновлять, потому что в противном случае они постепенно «дрейфуют». Этот метод, который называют инерциальной навигацией, широко применяется в ракетах, авиалайнерах и даже космических кораблях.