未知の世界へナビゲートする

好奇心と探検への欲求は常に人間の魂を区別しており、これらの衝動によって人類は未知への恐怖、現実の危険、そして集団心理に巣食う想像上の怪物の恐怖を克服する勇気を見つけてきました。 未知の世界の勇敢な航海者たちは、信じられないほどの嵐や終わりのない静けさに直面し、世界の終わりに到達したら虚空に落ちなければならないと誰もが信じていた時代には考えられなかった国境を越えてきました。 最初に彼らはヘラクレスの柱を通過し、その後、さらに遠くに進み、アメリカ大陸に到達し、千の困難と危険を克服した後、地球を一周しました。

クリストファー・コロンブス、バスコ・ダ・ガマ、バルトロメオ・ディアス、フェルディナンド・マゼランは、まったく新しい世界の地図を描くことを可能にし、地球の四隅を結ぶ海路が開かれたとき、科学的知識が本格的に進歩し始めました。 実際、海洋航行の進歩により、人類はこの地球に関する知識を大幅に拡大し、概念、文化、アイデアを広めることができました。

今日、地球上の大多数の人々は、地球の全体像を心に刻み込んでいます。 今日、私たちは皆、ヨーロッパで太陽が昇るとき、米国ではまだ夜であること、またはここが夏であっても南半球では冬であることを知っています。 世界は今や地球村となり、その住民は日々相互依存を強めています。

しかし、数世紀前にはこれは当然のことではなく、今日に至るまでの道のりは簡単ではありませんでした。

古代の航海術

人々の生活の始まりにおいて、海はその向こうに未知の存在がある障壁を表していました。 しかし、好奇心、探検願望だけでなく飢え、繁殖の必要性、新しい資源を見つける必要性に駆られて、人類は未知と危険に直面し、海の向こうの新しい土地と新しい人々を発見し、最初の海上交通を確立しました。造船の進歩とともに、その規模はますます拡大していきました。

その時 ボート漕ぎ海軍 主に沿岸交通は閉鎖された海で栄えました。 実際、ボート海軍は「故郷」の航海手段と呼ぶことができます。 船は海岸に固定されており、耐航性がほとんどなく、長期の航海には適していませんでした。 このような理由から、彼らは非連続的に航行し、気象条件や移動距離の長さに左右される必要がありました。 したがって、船は「良い季節」に海に出て、日中の航行は主に海を通って行われました。 海岸の特徴の認識 (山、町、監視塔、湾など…) および夜間航行 星を見上げた ルートが正しかったかどうかを理解するためです。

しかし、当時の海上通信により、知識の普及と、貴重で軽い物品の適度な量の交通が可能となり、海洋民族の成長に大きな影響を与えた。ⁱ。 ますます遠くなる世界を知り、探検したいという欲求により、その後、外海とそれに伴う大きな危険に直面するのに適した造船技術の開発が可能になりました。

の開発 セーリング海軍は、風のような疲れを知らず、完全に自由な推進方法のおかげで、何日も海岸が見えない海洋ルートの競争の始まりを示しました。 実際、洋上船体に適用されるセーリングが徐々に認められたことにより、航海士は世界中に普及することができました。

ユニットはより広い範囲とより大きな積載量を備えていました。 船便より安い、今日でも実質的に有効な原則であり、これは大陸の人々にとって真の繁栄の始まりでもありました。

しかし、海岸からの距離と特定の基準点の欠如は、航海士にとって長い間問題でした。航海士は、位置の数学的確実性よりも、より暗記的かつ本能的にルートをたどり、地理的に特定される正確な地理的点として理解していました。緯度と経度。

たとえば北半球では、夜間に緯度を測定することで簡単に知ることができました。 北極星の「高さ」、つまり、海洋の地平線の方向と星の方向との間に形成される角度であり、ナビゲーターは自分自身の緯度を直接知ることができます。 実際、赤道では、地平線上で観察できる極の高さはゼロに等しく、北極に至るまで緯度が高くなるにつれて高くなり、北極の高さは最大で 90 度に等しくなります (私たちの頭の上にあります）。 これは、XNUMX つの物体間の角度を測定するのに適した光学機器を使用することで可能になりました。光学機器は XNUMX 世紀末までに徐々に進化しました。ⁱⁱ マリン。 星の光を反射するいくつかの鏡と角度を読み取るための適切な装置を通して、地平線上のあらゆる物体/星の高さが測定されました。 しかし、船は常に動いているため観測が難しく、空が曇っていたり霧がかかっている場合には測定することが事実上不可能でした。

一方、経度の計算は、経度が時間と密接に関係しているため、星の観測から直接導き出すことができず、長い間、航海上の大きな問題となっていました。 地球は 360 時間で 24 度一周するため、経度に 15 度の差があるということは、基準点から時間が XNUMX 時間上下することを意味します。 したがって、同じ天文現象が異なる XNUMX つの場所で発生する時間差を知ることで、経度の差を計算することができます。 時、分、秒で測定される時間の差は、実際には経度に等しいため、既知の地点と自分の位置の間の経度の差を表します。.

全体として、理論的な議論は非常に単純ですが、当時の技術を考慮すると、その実際の適用には技術的な困難がないわけではありません。 実際、正確な計算を行うためには、船上での時間の精度を確保することが不可欠であり、そうでなければデータは真実ではなくなります。

火薬時計（イタリア語で「砂時計」という用語は、その種類を指すこともあります） 水に）は船上での生活（時計の交換、食事など）をマークするためにのみ使用され、懐中時計は必要な精度が保証されなかったため、経度の計算には適していませんでした。

したがって、経度が不定であるため、実際の位置が想定された位置と異なるという事実により、時には難破により航行が劇的な終わりを迎えることもありました。 たとえば、22 年 1707 月 45 日、イギリスの軍艦 XNUMX 隻が沈没しました。その理由は、まだ外海にいると計算していたのですが、夜中に突然、コーンウォールの南西約 XNUMX km のシリー諸島の海岸にいたということです。 この事故により約XNUMX人の船員が死亡した.

経度の正確な計算が可能になったのは、機械の天才である英国人ジョン・ハリソンが 1764 年にクロノメーター、つまり温度変化や船の移動による加速度などの影響を受けない正確で携帯可能な時計を発明した後です。 これはナビゲーション技術にとって真の転換点となりました。 時間精度の重要性が非常に高まったため、クロノメーターが常に動作していることを確認するために、海上に時計サービスが設置されました。

記録のために書いておくと、ハリソンの発明は大反対を受け、数年後にやっと完全に認められ、多額の賞金の一部を獲得することができた。

何世紀にもわたって、 星の観測が外洋での位置を計算する唯一の方法であった機械推進の出現と急速な普及、そしてその後の急速な技術進歩の後でも。 そこにもあります 航空航法実際、船が星の高さを観測し測定するのに実質的に同じ機器を使用し、観測用のキューポラを通して、観測高さの適切な補正テーブルを追加しましたが、収集されたデータがどのような影響を受けるかを考慮していませんでした。歪められており、最終的な結果は大幅に変更されていたでしょう。 電波航法装置の製作まで。

XNUMX世紀の航海術

実際、ラジオの発見は電気通信分野にとって革新的であっただけでなく、海上および航空ナビゲーションにも重要な影響を及ぼしました。 実際、XNUMX 世紀には、固定された既知の位置に配置されたさまざまな送信局からの電波インパルスの受信を利用する多数の無線ナビゲーション システムが開発されました。 したがって、最もよく知られているものをいくつか挙げると、低周波ロラン システムが登場しました (長距離ナビゲーション）とデッカ。

Loran システムの動作原理は次のことに基づいていました。 時差 XNUMXつのラジオ放送局が送信する信号間を受信する場合。 特定の海図上で船の地点を特定することが可能になりました。 Decca システムは次の原理を採用しました。 位相差 地上局から発信される信号のこと。 ステーションがパルスで送信したロランとは異なり、デッカではステーションは連続周波数を発し、これによりデッカの有効射程がロランよりも短かったとしても、他方ではより正確な位置を取得することができました。

航空ナビゲーション用にも 地上の無線補助装置 (VOR、NDB、TACAN、ILS、MLS など…) は、自分の立場を知るために不可欠な手段として使用されており、現在でも使用されているものもあります。 一部のシステムは、XNUMX 次元で位置データ (したがって高度データも含む) を提供し、航空ナビゲーションの全体的な安全に貢献し、パイロットに XNUMX 次元空間での位置に関するより完全な情報を提供します。 これらの位置特定および無線ナビゲーション システムは、地上に送信局が存在することを必要とするため、地形および放射電力の制約を考慮して、全世界をカバーするにはかなりの数の送信局が必要です。

これらすべてのシステムの有用性を考慮して、ますます正確な位置データを取得するための新しい方法が継続的に模索され、全地球測位システムの開発につながりました。このシステムは、軌道上にある限られた数の衛星を含むネットワークを利用して、無線信号を送信し、その信号をデコードします。私たちが数学的な計算を行うことなく、地表上の私たちの位置と緯度と経度のデータをグラフィック表示して直接提供してくれる小型の電子デバイス。 電子機器全般を扱っています。 たとえば、 ナビゲーション衛星測時および測距全地球測位システム (NAVSTAR GPS)、私たちは GPS として知っていますが、アメリカとロシアによって発明されました。 グローバルバルナヤ ナヴィガシオンナヤ スプートニコヴァーヤ システマ (GLONASS)、中国の BeiDou または GALILEO システムであり、欧州連合が欧州宇宙機関と協力して開発しました。

次の素晴らしいナビゲーション

世界の海や海に代表される液体の広がりの先に何があるのか​​を見るために人類を旅へと導いた探検への欲求は、今も変わっていません。 好奇心と知りたいという欲求は、かつては隔世の恐怖を克服し、未知の世界へ冒険することを可能にしてくれましたが、今では私たちを星々へと押し上げています。

他の形態の知的生命体の探索、宇宙の仕組みを理解したいという願望、あるいは、おそらく非常に遠い将来、未知の古代の航海士のように人類の植民地を発見できる新しい世界の探索。主に、宇宙のためのスペースを探している人々の動機に経済的な支援を見出す。原材料の調達、または防衛および安全保障の問題のため。 遅かれ早かれ、人類は画期的な飛躍を遂げ、ますます遠く離れた宇宙目的地へ乗組員を送り出す技術を手に入れることになるでしょう。 宇宙飛行士との探検的で科学的な旅は、今日でもすでに数多くの SF 映画やテレビ シリーズで描かれています。

ナビゲーションが始まって以来、私たちは自分の位置を知り、どのルートをたどるべきかを知るために常に空を見上げてきました。 したがって、将来の宇宙船のナビゲーションでも、位置を計算するという新たな複雑な問題を解決するには、星からデータを取得する必要があります。そのデータは「普遍的」である必要がある、つまり、基準に基づいている必要があるということです。地球や私たちの太陽系から独立したシステム。 これらすべてのよく知られた「安全な」ポイントから離れると、実際には、位置の計算により全体の評価に別の困難が追加されます。 まず第一に、地上測位システムからの信号を受信することが不可能です。 したがって、この貴重な GPS は、将来の「カークス船長」が深宇宙での位置を特定するのに役立つことはありません。

したがって、宇宙船の正確な位置を特定するというタスクを実行できる代替ナビゲーション システムを見つける必要があります。 昔の船乗りが海を渡るための基準点として北極星を使用したのと同じように、将来の宇宙飛行士は、 に依存する プレス 測位、ナビゲーション、 タイミング (PNT) 深宇宙。

Le プレス 中性子星は、その回転と磁場の組み合わせにより、閃光や強力な脈動電波信号、その他の放射線を非常に正確なリズムで放射することができます。 彼らは大まかに言えば神のような存在です 宇宙に設置された電波ビーコン。 現在、特定の測位ネットワークの衛星から送信された信号を使用して衛星からの距離を決定し、緯度、経度、高度を計算する GPS 受信機で起こっていることと同じことが、宇宙船に搭載された受信機でも起こるでしょう。から発せられる規則的で非常に正確なパルスを測定して使用します。 プレス 数ミリ秒ごとに空間内の位置を計算します。

天体物理学者は次のように語っています。 プレス 現在知られているものは数千ありますが、高精度の PNT 機能に必要な短時間の測定に使用できる十分に滑らかで十分な強度の信号を提供できるものは XNUMX ～ XNUMX つだけのようです。 しかし、そのような少数でも、将来的には宇宙を確実に航行できるようになる可能性があります。

現時点では、排出物を検出するツールは、 プレス X 線は地球の大気を透過しないため、宇宙でのみ使用できます。 しかし、いつかそれらの X 線信号が変換されて地上プラットフォームに送信され、地球上であってもどこでもナビゲーションに使用できるようになる可能性があります (バックアップとして、または GPS ベースの信号の精度を向上させるために)。 PNT)、または月周回航行などで使用されます。 2017 年から実験用の X 線望遠鏡が設置されました。 中性子星の内部構成探査機 (NICER) は洗濯機ほどの大きさで、中性子星の性質をより深く理解するために使用されます。 SSI で互いにフォローしていたクルーは、NICER と ソフトウェア 召集されたミッションの一環としての飛行 X 線タイミングおよびナビゲーション技術のための Station Explorer (SEXTANT)、からの観察を使用します。 プレス X線を使用して宇宙ステーションの正確な軌道位置を決定します。 の チーム の SEXTANT は、2018 年 XNUMX 月に最初のデモを成功裡に完了しました。欧州宇宙機関も、以下に基づいてタイミングを評価しています。 プレス Galileo PNT 衛星ネットワークによって提供されるデータの精度を向上させるため。

結論

未知への旅は、幼い頃からコロンブス、マゼラン、アームストロングの功績を真似ることを夢見る多くの人々の心をくすぐる空想の XNUMX つです。 地球の表面全体を探索し、未知の世界、私たちを取り囲む宇宙の深部に行くことは、今でも最も広く普及している幻想のままです。 これにより、私たちは知識の限界をさらに遠くへ押し上げることを見上げ、夢見るようになります。 古代ローマ人の地図には、危険すぎて未知の、まだ探検されていない惑星の地域を示す碑文がありました。 こんにちは、サント・レオネス、ここからは獣です。 それは既知の世界の端に到達したことを示すものでした。

何世紀も経ちましたが、人類は地平線に向かって航海し、それを克服し、未知を探索したいという願望を持ち続けています。 一方、知識の地平線は海の地平線のように、絶え間なく前進します。 ここで私たちの願いは探求し続けることであり、 こんにちは、サント・レオネス 理想的には、月を超え、火星を超え、太陽系の境界を超え、星間空間へとさらに遠くへ。

時代、手段、人々は変わりますが、未知の世界を探索する意欲は同じであり、ナビゲーション システムは、たとえますます完成度が高く正確になったとしても、非常に共通の原理に基づいています。 ルシオ・アネオ・セネカの言葉である「...どこに行くべきかを知らない船乗りにとって、有利なルートはない...」を言い換えると、私は律儀に付け加えたいと思います...そして何よりも、彼はそうではありません。彼がどこにいるのかわかりません...実際、科学的、商業的、または軍事的な理由で航海している宇宙飛行士は、次のことを行う必要があります。 目的地まで正しく移動できるように、自分がどこにいるのかを正確に知る.

太陽系を超えた初の宇宙探査が実施されるまで、まだどれくらいの時間がかかるかわかりません。 現時点では、長距離を移動するための効率的な推進に必要な技術が不足しています。 適切なスラスターが見つかるまでの間、科学者らの研究は、推進装置の数を増やすことを目的として続けられています。 プレス 銀河時計として使用されます。 信号を詳細に分析することで、信号を選択できます。 プレス これは、長い時間スケールにわたって実験室の原子時計と同じ安定性を保証し、私たちが所有する機器では測定可能な方法で動くことはありません。 これにより、将来の未知の航海者は、自分がどこにいるのかを正確に知ることができるようになります。

これまでの宇宙旅行や人工探査機による銀河探査が、XNUMX世紀前までは地球からの研究や観測、さらには人々の想像の中にのみ存在していた知識を人類にもたらしたとしたら、それは将来の宇宙旅行である可能性が非常に高いです。科学的目的には、重大な経済的動機（原材料やエネルギー資源の探索または採掘）、軍事、さらには（なぜそうではないのか？）観光が含まれるだろう。 おそらく私たちのひ孫たちにも興味がないだろう時代には、おそらく私たちの地球から永久に離れる計画を立てる必要があるだろうということを考慮に入れなければ。

したがって、どこへ行くべきかを知るには、宇宙についての深い知識を持つことが不可欠ですが、何よりも、私たちがそれを可能にするシステムを所有していることが重要です。 私たちが宇宙のどこにいるのかを正確に知る、小さいながらも決定的な詳細であり、将来の宇宙飛行士が未知の世界に向かって航行し、人類を新たな地平線に導くのに役立ちます。