Hệ thống Astro-Nav của SR-71 Blackbird theo dõi sao cả vào ban ngày
(theaviationgeekclub.com)- SR-71 Blackbird phải thực hiện các nhiệm vụ trinh sát tốc độ cao trong thời gian dài trước khi có mạng dẫn đường vệ tinh, và Nortronics NAS-14V2 ANS dùng các vì sao để hiệu chỉnh vị trí
- Thiết bị phía sau buồng lái của RSO quan sát các ngôi sao bằng thấu kính phía trên để cập nhật thiết bị dẫn đường quán tính, với độ chính xác dẫn đường tối thiểu ở mức 90 m, tức 300 feet
- SR-71 có thể bay tối đa 10 giờ phải giữ vị trí của mình trong phạm vi 1.885 feet và trong phạm vi 300 feet tính từ tim đường bay, và ANS đảm nhiệm việc dẫn đường chính xác đó
- ANS theo dõi ít nhất hai ngôi sao từ danh mục sao trên máy bay và dùng chronometer để tính vị trí tham chiếu mặt đất, đồng thời có thể nhìn thấy sao cả vào ban ngày nhờ cửa sổ thạch anh đặc biệt và bộ theo dõi sao
- Trong chuyến bay huấn luyện ngày 2 tháng 7 năm 1967 của SR-71A #17972, ANS bị hỏng khiến Jim Watkins và Dave Dempster vô tình xâm nhập không phận Mexico
Dẫn đường dựa trên sao mà SR-71 cần đến
- SR-71 là máy bay trinh sát chiến lược Mach 3+ tầm xa được phát triển từ Lockheed A-12 và YF-12A
- Chuyến bay đầu tiên của SR-71 diễn ra vào ngày 22 tháng 12 năm 1964, và chiếc đầu tiên được triển khai tác chiến được bàn giao vào tháng 1 năm 1966 cho đơn vị 4200th tại Beale Air Force Base, California, sau đó là 9th Strategic Reconnaissance Wing
- Kelly Johnson hồi tưởng trong một bài viết của Lockheed Martin rằng Blackbird thuộc một hạng mục hoàn toàn khác so với các máy bay trước đó và “phải phát minh ra mọi thứ”
- Sau kinh nghiệm từ chương trình A-12, Không quân Mỹ kết luận rằng cần tổ lái 2 người để vận hành SR-71 an toàn
- Phi công phụ trách điều khiển máy bay và giám sát các hệ thống tự động
- Reconnaissance Systems Officer, tức RSO, xử lý camera, cảm biến, hệ thống phòng thủ và hệ thống dẫn đường
R2-D2 lắp phía sau RSO
- RSO vận hành các thiết bị giám sát và phòng thủ được lắp trên máy bay
- Bao gồm hệ thống Electronic Counter Measures tinh vi có thể gây nhiễu phần lớn radar trinh sát và radar bám bắt mục tiêu
- Nortronics NAS-14V2 Astroinertial Navigation System, tức ANS, cũng là thiết bị do RSO vận hành
- Theo Smithsonian Institution, ANS cung cấp khả năng hiệu chỉnh vị trí bằng thiên văn nhanh cho SR-71
- ANS được lắp phía sau buồng lái của RSO và sau khi phim Star Wars ra mắt năm 1977, nó được gọi bằng biệt danh R2-D2
- Nó tính vị trí dẫn đường bằng các ngôi sao quan sát qua thấu kính ở phía trên thiết bị, và giá trị này được dùng để cập nhật thiết bị dẫn đường quán tính cũng như dẫn hướng đường bay
- Độ chính xác dẫn hướng đường bay đạt tối thiểu 90 m, 300 feet
- Một số máy bay và hệ thống tên lửa hiện nay sử dụng các phiên bản cải tiến của nó như phương án dự phòng cho GPS
ANS hoạt động như GPS kiểu thập niên 1960
- ANS gần giống một hệ thống GPS kiểu thập niên 1960, nhưng dùng các vì sao thay cho vệ tinh để xác định vị trí của chính nó
- Trong thời kỳ chưa có mạng dẫn đường vệ tinh hiện đại, không có cách thay thế nào cho khả năng dẫn đường chính xác cần thiết tại khu vực hoạt động của SR-71
- SR-71 phải duy trì vị trí cực kỳ chính xác ngay cả trong các chuyến bay tốc độ cao kéo dài tới 10 giờ
- Nó phải có khả năng giữ vị trí của mình trong phạm vi 1.885 feet, 575 m
- Nó phải duy trì trong phạm vi 300 feet, 91 m tính từ tim đường bay
- ANS cung cấp các mục tiêu chính xác cụ thể nằm trong khu vực đối phương
- Thiết bị này là một la bàn con quay hồi chuyển có thể cảm nhận chuyển động quay của Trái Đất ngay cả khi SR-71 còn đứng trên đường băng trước lúc cất cánh
- RSO có thể so sánh tọa độ của một điểm trên đường băng với giá trị do ANS đưa ra, và hai giá trị này hầu như luôn trùng khớp chính xác
Lập trình trước chuyến bay và quan sát sao ban ngày
- ANS đồng thời theo dõi ít nhất hai ngôi sao trong danh mục có sẵn trên máy bay và, với sự hỗ trợ của chronometer, tính vị trí tham chiếu mặt đất của SR-71
- Trước mỗi chuyến bay, căn chỉnh cơ bản của máy bay và kế hoạch bay được ghi lên băng đục lỗ
- Băng đục lỗ cung cấp cho máy bay các thông tin sau
- Sẽ bay đi đâu
- Khi nào sẽ rẽ hướng
- Khi nào bật và tắt cảm biến
- Các ngôi sao được quan sát qua cửa sổ thạch anh đặc biệt phía sau buồng lái của RSO
- Bộ theo dõi sao đặc biệt có thể nhìn thấy sao cả vào ban ngày
- Không phải mọi nhiệm vụ đều dùng cùng một bộ sao, và các ngôi sao được sử dụng thay đổi theo khu vực bay
- Nếu bay ở Nam bán cầu thì chỉ dùng các ngôi sao có thể nhìn thấy từ đó, nhưng chưa xác nhận liệu SR-71 có thực sự bay ở Nam bán cầu hay không
Độ tin cậy và giới hạn bộc lộ trong vận hành thực tế
- Khi SR-71 đạt đến tốc độ hành trình và độ cao mục tiêu, nhiệm vụ tập trung vào việc thu thập thông tin về các quốc gia thù địch hoặc có khả năng thù địch bằng camera và cảm biến
- Đại tá Không quân Jim Watkins mô tả việc bay ở độ cao 85.000 feet và Mach 3 là “một trải nghiệm gần như mang tính tôn giáo”
- Trong giới RSO có câu nói về ANS rằng “không ai có thể gây nhiễu hay bắn hạ mặt trời, mặt trăng, các hành tinh và các vì sao”
- Vào ngày 2 tháng 7 năm 1967, Jim Watkins và Dave Dempster thực hiện phi vụ quốc tế đầu tiên bằng SR-71A #17972
- Trong nhiệm vụ huấn luyện này, ANS bị hỏng và tổ lái vô tình xâm nhập không phận Mexico
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Vào đầu thập niên 1990, tôi từng làm một ứng dụng lịch thiên văn và bản đồ sao tên là Pocket Stars cho Windows Mobile, thứ từng thịnh hành trong một thời gian ngắn
Ban đầu nó dùng để các thủy thủ đi biển xa tính vị trí địa lý từ ba lần quan sát bằng kính lục phân trở lên, phòng khi GPS hỏng, nhưng vì một lý do khó hiểu, một nhà thầu quân sự Israel đã mua với số lượng lớn
Có lẽ là để xe tăng và binh lính vẫn định hướng được sau khi mọi thiết bị điện tử khác đã hỏng; đó là màn dính líu kiểu Dr. Strangelove kéo dài 15 phút của tôi
Trong Hải quân Mỹ, đó là tri thức tổ chức đã biến mất, nhưng Tuần duyên vẫn còn giữ; mục đích là để định vị ở những khu vực không thể dùng GPS
https://slate.com/technology/2015/10/u-s-naval-academy-reins...
Đùa thôi, nhưng tôi cũng gần như không thấy xấu hổ vì trước đây từng phát triển cho WinMo
Nếu tái hiện lại chỉ bằng trí nhớ, không Google, thì nó giống không khí trong quán bar cuối thế kỷ 20, nơi người ta trao đổi những sự thật không thể kiểm chứng
Trong số những người bạn lâu năm của mẹ quá cố tôi có một kỹ sư đã nghỉ hưu, ông nói mình là người phát minh ra hộp cá ngừ hai tầng, và thỉnh thoảng cho chúng tôi những mẩu cuối từ vật đúc titan còn dư trong công việc kinh doanh của ông
Ông có lẽ có hai trụ tinh thể thạch anh đã được mài, cỡ khoảng 8x4 inch, phẳng đến mức nếu nhỏ một giọt cồn vào giữa thì rất khó tách chúng ra theo phương thẳng đứng
Ông khẳng định những thứ đó đến từ hệ thống định vị của tên lửa hạt nhân Polaris, và nó định vị bằng cách nhìn các vì sao, đối chiếu với dấu thời gian siêu chính xác và dùng thứ gì đó giống bảng log trong bộ nhớ lõi
Nếu có chỗ nào sai thì xin lỗi, nhưng ông ấy nghe khá thuyết phục, và lần này tôi đang viết trong khi vẫn tắt Google
Có rất nhiều hình học trong đó
Thời Chiến tranh Lạnh, họ phóng thử tên lửa từ tàu ngầm ngoài khơi California, và tên lửa bay ngang qua lục địa Mỹ rồi rơi xuống ngoài khơi Florida
Liên Xô luôn gửi “tàu đánh cá” đến để đo đạc các cuộc thử nghiệm, nhưng Tuần duyên không xua đuổi họ; ngược lại, họ muốn Liên Xô biết những tên lửa này chính xác đến mức nào
Nghĩ đến mức độ mà công nghệ analog có thể đạt được thì thật đáng kinh ngạc
https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_flat#Wringing
Tôi không biết vì sao hệ thống định vị tên lửa lại dùng mặt phẳng quang học, nhưng nghe cũng tò mò
Anh ấy nói mình phải chạy mô phỏng để quyết định có cần gửi trả hệ thống dẫn đường Trident cho Hải quân để tái chế tạo hay không, sau khi một tài xế xe nâng làm rơi nó
Hình như trong thùng vận chuyển có tích hợp bộ phát hiện va đập/mạnh tay, có lẽ là kiểu treo các quả nặng đã hiệu chuẩn trên những sợi dây mảnh theo 3 trục, rồi xem dây nào bị đứt để ước lượng phạm vi gia tốc cực đại
Tôi nghe nói khi đã ra khỏi phần lớn khí quyển, bộ dẫn hướng của xe buýt MIRV sẽ mở nắp che ống kính và chụp các vì sao
Lúc đó xe buýt MIRV đang quay, nên kính thiên văn quét qua một vùng trời khá rộng, nhưng nó chụp vào một thời điểm rất cụ thể, và vùng quan tâm chỉ là một mảnh trời khá nhỏ
Tôi nghe nói họ so sánh chòm sao quan sát được với ảnh chuẩn đã lưu để hiệu chuẩn lại thiết bị đo quán tính, xác nhận trường sao trong một vòng quay, kiểm chứng hiệu chỉnh ở vòng quay kế tiếp, rồi ngay lập tức bắt đầu tách các đầu đạn riêng lẻ
Việc hiệu chuẩn lại thiết bị đo quán tính trong cửa sổ quan sát ngắn như vậy nghe có vẻ lạ, nhưng cũng rất có thể họ cố tình nói sai để khỏi vô tình tiết lộ thông tin TS/SCI cho một thực tập sinh không được phép
Các chi tiết của hệ thống dẫn đường rất mê hoặc, nhưng thật đáng tiếc khi ứng dụng chính của dẫn đường siêu chính xác lại là vũ khí
Trong tủ kính trưng bày của phòng thí nghiệm có gia tốc kế con quay tích phân kiểu con lắc của thiết bị đo quán tính Apollo, và thật tiếc là rất ít người có thể vào xem
Bạn có thể nhìn cận cảnh các hệ thống định vị như con quay hồi chuyển
Cơ hội được nhìn gần và chi tiết trình độ kỹ thuật như thế này không nhiều, nên rất thú vị
Khi ghé thăm khoảng 10 năm trước, tôi đã chụp vài tấm ảnh
Đây là một bảo tàng nhỏ nên khá lộn xộn, nhưng cũng có những hiện vật độc đáo như mô hình Miles M.52 và một chiếc Fairey Jet Gyrodyne thật
https://museumofberkshireaviation.co.uk/html/exhibits/cheval...
https://www.flickr.com/photos/stevecargill/albums/7217772030...
Nghe giống một dạng hàng hải suy đoán, nhưng liệu bạn có thể giải thích quan sát sao và các đĩa thạch anh phẳng liên quan với nhau như thế nào không?
Cách nói “nó đủ mạnh để nhìn thấy các vì sao ngay cả ban ngày” nghe khá lạ
Ở độ cao 85.000 feet, cũng là độ cao bay hành trình của SR-71, khái niệm “bầu trời ban ngày” màu xanh che khuất tầm nhìn ra vũ trụ chỉ nằm bên dưới chứ không phải phía trên
Ở độ cao đó, tán xạ Rayleigh không đủ để gây cản trở camera tìm các sao để đối chiếu với bản đồ sao
Về cơ bản, khi ở khoảng lưng chừng ngoài không gian, sao luôn nhìn thấy được, nên họ mới dùng dẫn đường bằng sao
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/atmos/blusky.html
Có một số bằng sáng chế thú vị liên quan đến cảm biến sao của thiết bị này, đặc biệt liên quan đến độ dốc của nền trời
Cá nhân tôi thấy bằng sáng chế của Northrop thú vị hơn của Lockheed, và trong mọi trường hợp các bằng sáng chế đều nhắc đến việc dùng bộ lọc thông hồng ngoại để tăng độ tương phản
Cảm biến về cơ bản là một bộ dò lock-in/đồng bộ dạng analog, có màn trập quay và lăng kính nêm khiến trường sao tiến động quanh trục ngắm
Trong hầu hết các bằng sáng chế, thành phần cốt lõi là màn trập, với các mẫu khác nhau, và Northrop đã đưa ra một thiết kế khá thông minh
Từ ống nhân quang phát ra tín hiệu điều tần; sóng mang đến từ màn trập, còn tần số điều chế đến từ chênh lệch giữa lăng kính và màn trập
Khi đo pha và biên độ của tín hiệu điều chế, có thể điều hướng kính thiên văn vào ngôi sao, và độ lợi mã hóa từ lock-in là đáng kể
Bình luận trước đây:
https://news.ycombinator.com/item?id=27084261
https://news.ycombinator.com/item?id=23238437
https://airandspace.si.edu/webimages/collections/full/NAS-14...
Tán xạ tỉ lệ với lũy thừa bậc bốn của tần số, nên khi đi xuống vùng hồng ngoại, ánh sáng tán xạ giảm khá nhiều
Đây cũng là lý do bầu trời có màu xanh; nếu chúng ta nhìn thấy được, thực ra nó sẽ gần với tử ngoại hơn
Phần mềm nhận dạng ảnh thiên văn cũng khá tốt, nên từng có trò thú vị là lấy ảnh chụp màn hình phim để xem các ngôi sao có thật không, có đúng bán cầu không
Tuy nhiên nếu không biết thời gian và hướng camera thì không thể dùng để xác định vị trí
Nếu đến Evergreen Aerospace Museum ở McMinnville, Oregon, bạn có thể nhìn cận cảnh thiết bị này và chiếc máy bay
Ngoài ra còn có một tải trọng khác gắn trên Blackbird được ghi là DEF-H, trông như một hộp trắng bình thường; có thể nhìn thấy nhưng không được biết nó làm gì
Chỉ nhìn ảnh thì khó cảm nhận được quy mô, nhưng ngoài đời đó là một chiếc máy bay khổng lồ
Tôi không phải chuyên gia, nhưng hiểu rằng A-12 rốt cuộc giống như một phiên bản beta dẫn tới SR-71
https://sandiegoairandspace.org/collection/item/lockheed-a-1...
Không chỉ có thiết bị này, mà còn có Spruce Goose, chiếc máy bay bằng gỗ lớn nhất lịch sử, và nó thật sự khổng lồ
https://www.evergreenmuseum.org/exhibit/the-spruce-goose/
http://www.sr71.us/sr_sensors_pg3.htm
Hơi lạc đề một chút, nhưng hôm qua Hokulea, bản sao của một ca nô viễn dương Polynesia truyền thống, đã đi vào San Francisco
Nó được điều hướng bằng các phương pháp phi thiết bị, trong đó có quan sát sao
https://www.sfchronicle.com/bayarea/article/hokulea-polynesi...
Chuyến đi đầu tiên của Hokulea là vào năm 1975, và từ đó nó đã thực hiện các chuyến hải hành vòng quanh thế giới để trình diễn và bảo tồn phương pháp tìm đường cổ của người Polynesia
Một kênh tin tức địa phương cũng từng đưa tin về chuyến đi trước đó năm 2014, với video tóm tắt cách các nhà hàng hải cổ đại dùng sao làm mốc
https://youtu.be/dla3RoQo37M
Việc loại tri thức lý tưởng nhất là được dạy trực tiếp trên biển đã suýt khiến nó biến mất là điều khá nhiều người biết
Nhưng hiện nay vẫn có những người ở độ tuổi 30 có thể định hướng bằng cách nhìn sao, âm thanh, hình dạng và mô hình sóng, bố cục mây và chim
https://manoa.hawaii.edu/exploringourfluidearth/physical/nav...
Tương tự, cũng có những người có thể tìm đường trong sa mạc dù phần lớn các đụn cát luôn thay đổi
Vừa lúc tôi đang nói chuyện với đồng nghiệp về những điều kiện tốt nhất cho sóng lướt
Những con sóng đẹp ở California bắt nguồn từ các cơn bão ở phía bên kia Thái Bình Dương, và sóng di chuyển hàng nghìn dặm trong nhiều ngày mà không suy yếu đáng kể
Nếu bạn quan tâm đến SR-71 và các máy bay trinh sát khác thời Chiến tranh Lạnh, cuốn sách của Ben Rich về Skunkworks rất thú vị vì có nhiều chi tiết hấp dẫn về quá trình phát triển
Một sự thật thú vị nữa là đến năm 2025, mốc chuyến bay đầu tiên của SR-71 sẽ bước sang một giai đoạn lịch sử mà thời điểm đó gần với Wright Flyer hơn là với hiện tại
Tôi đã thử làm một máy tính hàng hải/thước lục phân số mẫu bằng JavaScript
Do trình duyệt hỗ trợ điều khiển camera còn hạn chế nên tính thực dụng không cao, nhưng thường vẫn có thể xác định trong phạm vi 10 dặm so với vị trí thực
Chủ yếu tôi làm nó làm ví dụ cho một bài thuyết trình tại Louisville Astronomical Society để cho thấy thuật toán hoạt động như thế nào
Ứng dụng:
https://www.celestialprogramming.com/apps/celestialfix/sexta...
Video thuyết trình, âm thanh rất nhỏ:
https://www.youtube.com/watch?v=5kAqcZYmWjA&t=5s
Tôi đã làm một bản triển khai camera sao ở mức đồ chơi: https://nickp.svbtle.com/star-cameras
Trong mã nguồn thì có thấy, nhưng trông như chỉ dùng hai ngôi sao; tôi tò mò không biết cách đó hoạt động ra sao
Theo tôi biết, ASTAP và Astrometry.Net dùng ba hoặc bốn ngôi sao rồi tính các góc và khoảng cách giữa chúng
Điều thú vị là chưa xác nhận được SR-71 có từng bay ở Nam bán cầu hay không
Nếu thực tế là không, và hệ thống cũng không được thiết kế cho việc đó, thì đây hẳn là một thiết kế khá táo bạo
Vì vậy có lẽ tốt hơn là cứ giả định thứ gì chưa được kiểm thử thì hoàn toàn không hoạt động, rồi sống trong giới hạn đó
Vấn đề này quá dễ đoán nên tôi khó tin là mình đã nghe một câu chuyện có thật, mà cũng khó tìm được từ khóa phù hợp để tra Google
Tuy nhiên điều đó có thể chỉ có nghĩa là phải dùng hai ngôi sao chỉ nhìn thấy ở Nam bán cầu
https://airandspace.si.edu/webimages/collections/full/NAS-14...
Khi lần đầu nghe về thiên văn hàng hải cho tên lửa, tôi thấy nó mang cảm giác tương lai như Star Trek
Nhưng giờ khi thường xuyên chụp ảnh thiên văn, nó chỉ trở thành một công cụ nữa mà tôi dùng
Cách làm rất đơn giản: chụp ảnh bầu trời đêm, và chỉ cần biết tiêu cự của camera cùng kích thước pixel, trong vài giây tôi có thể biết chính xác kính thiên văn của mình đang hướng tới đâu với độ chính xác 2,5 giây cung
Cũng có thể làm theo kiểu blind, hoàn toàn không biết thông tin về kính thiên văn hay camera, nhưng khi đó sẽ mất khoảng vài phút
Giờ đây, một người bình thường với phần cứng bình thường cũng có thể lập tức ước tính những thứ mà trước đây các đài quan sát hàng đầu thế giới phải tốn rất nhiều công sức mới làm được
https://en.wikipedia.org/wiki/Fundamental_ephemeris