Čína chce obísť jednu z najväčších slabín hypersonických zbraní. Pomôžu jej hviezdy

Čínski vedci vyvinuli navigačný systém, ktorý dokáže pri hypersonickom lete využívať hviezdy namiesto satelitných signálov. Technológia má riešiť jeden z najväčších problémov extrémne rýchlych vozidiel – situáciu, keď protivník ruší alebo narúša GPS či čínsky systém BeiDou.

Projekt dokončili výskumníci z Guangdong Aerospace Research Academy a jeho výsledky prešli odborným hodnotením. Ak sa technológiu podarí ďalej rozvinúť, môže predstavovať dodatočnú navigačnú vrstvu pre hypersonické prostriedky operujúce v prostredí silného elektronického rušenia.

Klasická satelitná navigácia je totiž pri vojenských operáciách zraniteľná. Ak protivník dokáže rušiť signál GPS alebo BeiDou, vozidlo sa musí spoliehať na iné spôsoby určovania svojej polohy a orientácie. Jednou z možností je inerciálna navigácia, no aj tá môže časom akumulovať chyby.

Navigácia podľa hviezd ponúka úplne iný princíp. Senzor sleduje polohu hviezd a podľa ich známych pozícií dokáže vypočítať orientáciu a polohu vozidla. Táto metóda nie je závislá od externého rádiového signálu, ktorý by mohol protivník jednoducho rušiť.

Problémom však je samotné hypersonické prostredie. Pri rýchlostiach nad Mach 5 vzniká okolo vozidla extrémne horúca vrstva plynu, ktorá môže meniť spôsob, akým svetlo hviezd preniká k senzoru.

Horúca vrstva môže hviezdy prakticky skryť

Vzduch okolo hypersonického vozidla sa pri extrémnych rýchlostiach zahrieva na veľmi vysoké teploty. Vznikajúce žiarenie môže prekryť slabé svetlo hviezd a zároveň skomplikovať jeho presné rozpoznanie.

Čínski výskumníci preto vytvorili modely, ktoré simulujú žiarenie vznikajúce okolo rýchlo letiaceho objektu. Pracovali pritom so špeciálnymi databázami opisujúcimi žiarenie horúceho vzduchu a ďalšie tepelné interferencie.

Simulácie dosiahli spektrálne rozlíšenie až 0,12 nanometra. Výskumníci uviedli, že chyba modelov sa pohybovala do 18,9 percenta. Výsledky následne využili pri návrhu prototypu hviezdneho senzora schopného pracovať aj v prostredí výrazného radiačného rušenia.

Nestačí však iba zaznamenať jednotlivé hviezdy. Navigačný systém musí dokázať veľmi rýchlo rozpoznať ich vzor a určiť orientáciu vozidla. Pri hypersonickej rýchlosti totiž aj malá chyba môže postupne viesť k výraznej odchýlke od plánovanej trajektórie.

Testy ukázali úspešnosť rozpoznávania hviezdnych vzorov nad 99 percent v podmienkach bez radiačného rušenia. Pri silnom aerodynamickom rušení výkon klesol, no systém stále dosahoval viac ako 80-percentnú úspešnosť.

Zaujímavá je aj presnosť určovania orientácie. Prototyp dosiahol presnosť lepšiu ako päť uhlových sekúnd. Jedna uhlová sekunda pritom predstavuje iba 1/3600 stupňa.

DARPA.mil

Hviezdy môžu doplniť inerciálnu navigáciu

Čínski výskumníci nepočítajú nevyhnutne s tým, že by hviezdna navigácia úplne nahradila existujúce systémy. Praktickejším riešením je jej kombinácia s inerciálnou navigáciou, ktorá dokáže fungovať bez satelitného signálu.

Takáto kombinácia môže byť užitočná najmä v situáciách, keď elektronický boj znemožní využívanie externých navigačných systémov. Hypersonické vozidlo by tak malo k dispozícii ďalší nezávislý zdroj informácií o svojej orientácii.

Vývoj má zároveň širšie využitie. Výskumníci technológiu modelovania žiarenia využívajú aj pri testovaní motorov a monitorovaní priemyselného spaľovania. Podľa akadémie už tieto aplikácie priniesli dodatočné tržby takmer 10 miliónov jüanov a technológiu využili aj letecké výskumné inštitúcie pri projektoch s vysokými nárokmi na spoľahlivosť.

Pre hypersonické prostriedky však zostáva najväčšou výzvou práve schopnosť spoľahlivo „vidieť“ hviezdy cez extrémne horúcu vrstvu atmosféry. Čínsky prototyp ukazuje, že tento problém sa dá technicky riešiť kombináciou presného modelovania a špecializovaných senzorov.

Ak sa systém podarí ďalej zdokonaliť, môže hypersonickým vozidlám poskytnúť ďalšiu možnosť navigácie v prostredí, kde satelitné signály nie sú dostupné. Neznamená to však, že Čína získala navigačný systém odolný voči všetkým formám rušenia. Ide o technológiu vo fáze vývoja, ktorej praktické nasadenie bude závisieť od ďalších testov.

Čítajte viac z kategórie: Novinky