Великие пионеры в истории инерциальной навигационной технологии

Зрелость современных технологий инерциальной навигации, гироскопического зондирования и точного наведения построена на фундаментальных исследованиях и прорывных достижениях поколений ученых. От первоначального открытия принципов гироскопической инерции до создания высокоточных инерциальных навигационных систем, применяемых в авиации, на море и в космосе, каждый ключевой технологический скачок неотделим от новаторской работы знаковых фигур. В этой статье представлены наиболее влиятельные пионеры в истории инерциальной навигации.​
1. Леон Фуко — Отец современного гироскопа​

До XIX века вращение Земли оставалось спорным научным положением. В 1851 году французский физик Леон Фуко разработал знаменитый эксперимент с маятником Фуко. Основываясь на принципе, что плоскость колебаний свободного маятника остается неизменной в инерциальном пространстве, он наглядно подтвердил вращение Земли, положив конец двухвековой научной дискуссии.​
В 1852 году, опираясь на пространственную стабильность быстро вращающихся твердых тел, Фуко изобрел первый практический гироскопический прибор и официально назвал его Гироскопом, от греческих слов, означающих «вращение» и «наблюдение». Это ознаменовало рождение современного гироскопа.​
С помощью этого оригинального гироскопического устройства Фуко провел три знаковых эксперимента: подтвердил суточное вращение Земли, измерил местную географическую широту и определил направление на север-юг на земле. Хотя его ранний гироскоп был прост по конструкции, его теоретическая система была строгой и правильной. Он заложил основу теоретической базы для последующих исследований в области инерциальных измерений и инерциальной навигации, открыв эру инженерных применений инерциальных технологий.​
2. Герман Аншюц-Кемпфе — Изобретатель первого морского гирокомпаса​

Герман Аншюц-Кемпфе (1872–1931), немецкий исследователь и изобретатель, был пионером, реализовавшим крупномасштабное морское применение гироскопической технологии. В 1901 году, когда он предложил план арктической экспедиции на подводной лодке, он столкнулся с основной технической дилеммой: магнитные компасы не работают на Северном полюсе и полностью экранируются стальными корпусами подводных лодок, что делает традиционную магнитную навигацию недействительной под водой.​

Вернер фон Браун (1912–1977), немецко-американский специалист по ракетам, является пионером современной технологии инерциального наведения для аэрокосмических носителей. Будучи главным конструктором ракет V-1 и V-2, он впервые реализовал крупномасштабное инженерное применение инерциальных измерений и инерциального наведения на ракетных носителях, заложив основу для технологии навигации баллистических ракет и ракет-носителей.​
После Второй мировой войны фон Браун возглавил свою техническую команду в США, руководил разработкой ракет «Редстоун», «Юпитер» и «Першинг» и способствовал совершенствованию ранних бортовых инерциальных систем наведения. Разработанная им ракета «Юпитер-C» успешно запустила первый искусственный спутник Америки.​
Впоследствии фон Браун служил главным техническим консультантом НАСА и руководил разработкой сверхтяжелой ракеты-носителя «Сатурн V» для программы «Аполлон». Успешная высадка на Луну миссии «Аполлон-11» в 1969 году ознаменовала полное совершенствование аэрокосмических инерциальных навигационных и наводящих технологий, продвинув инерциальное точное наведение в эпоху исследования дальнего космоса.​
5. Чарльз Старк Дрейпер — Отец современной инерциальной навигации​

Чарльз Старк Дрейпер (1901–1987), известный как «Мистер Гиро» и «Колумб XX века», является основателем современных высокоточных инерциальных технологий и основателем Лаборатории Дрейпера при Массачусетском технологическом институте, ведущего мирового исследовательского учреждения в области инерциальных технологий.​
В 1953 году команда Дрейпера разработала первое в мире механическое инерциальное референсное устройство (SPIRE), которое стало техническим прототипом для инерциальных навигационных систем самолетов, кораблей, ракет и космических аппаратов. В 1950-х годах он изобрел одностепенной гироскоп с жидкостным подвесом, улучшив точность инерциальных приборов на 2–3 порядка и доминируя на рынке высокоточных инерциальных устройств в течение 40 лет.​
В 1970-х годах команда Дрейпера разработала самый точный в мире трехподвесной гироскоп (объединяющий технологии жидкостного, воздушного и магнитного подвеса) и высокоточную инерциальную систему с плавающей платформой для стратегических ракет, реализовав сверхвысокую точность наведения на уровне метров. В то же время его лаборатория самостоятельно взяла на себя разработку системы навигации и наведения космического корабля «Аполлон», обеспечив успех пилотируемой лунной миссии.​
Дрейпер систематически разделил развитие инерциальных технологий на четыре поколения, уточнив путь технической эволюции от гироскопов с механической рамой, инерциальных систем на основе акселерометров, высокоточных платформ с жидкостным подвесом до современных высокоточных твердотельных инерциальных систем. Его исследования систематизировали и инженерили инерциальные технологии, заложив общую техническую основу для современной инерциальной навигации. Он был удостоен Золотой медали за инженерные достижения Национальной инженерной академии, признанной одним из семи величайших инженерных достижений за 50 лет.​
Резюме​

От открытия Фуко гироскопической инерции, создания Шулером теоретических критериев инерциальной навигации, реализации Аншюцем прорыва в морской инерциальной навигации до инженерного воплощения фон Брауном аэрокосмического инерциального наведения и систематизации Дрейпером современных высокоточных инерциальных систем — поколения ученых завершили эволюцию инерциальных технологий от открытия принципов, теоретического вывода, инженерной проверки до промышленной зрелости. Их исследовательские достижения по-прежнему поддерживают итеративное обновление современных технологий инерциальной навигации на основе волоконно-оптических гироскопов (FOG), лазерных гироскопов (RLG) и микроэлектромеханических систем (MEMS).