Способ навигации космического аппарата и устройство для его осуществления
Изобретение относится к навигации преимущественно в дальнем космосе. Согласно изобретению, в качестве базового физического объекта для навигации выбирают поле суммарного векторного потенциала тока равного сумме полей векторного потенциала: космологического
природных
и искусственных
источников. Воздействуют полем
на поле
создавая область пространства с пониженным значением векторного потенциала
В этой области получают и регистрируют физические эффекты, обусловленные пониженным значением
и его изменениями. По данным эффектам определяют направление поля
и соответствующую ему ориентацию осей космического аппарата. Навигационный прибор содержит систему сканирования пространства, один или более датчиков поля
с системами создания поля
и регистрации указанных физических эффектов. Изобретение позволяет расширить область применения и повысить точность способа и устройства определения вектора навигационного состояния космического аппарата. 2 c. и 24 з.п.ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к космической навигации, преимущественно в дальнем космосе, и может быть использовано в системах получения информации о навигационных параметрах космического аппарата относительно выбранной системы координат.
Известен способ инерциальной навигации космического аппарата, в соответствии с которым навигационные параметры аппарата, а именно координаты его местоположения, а также составляющие векторов скорости и ускорения, определяют интегрированием измеряемых в процессе движения космического аппарата составляющих указанных навигационных параметров (см., например, [1 - 5]). В любом устройстве для осуществления способа инерциальной навигации как правило осуществляется три типа измерений, для каждого из которых используются свои приборы: а) при измерении угловой скорости или направлении - гироскопические приборы; б) при измерении линейного ускорения - подвешенные инертные массы в аксельрометрах, в) при измерении времени - прецизионные источники стабилизированной частоты [5, стр.67]. Типичные примеры устройства и его элементов приведены, например, в [5, стр.171-216]. Основным недостатком такого способа и реализующих его устройств является нарастание с течением времени ошибок счисления результирующих данных о значении вектора навигационного состояния космического аппарата, что вызвано интегрированием ошибок измерений векторов скорости и ускорения аппарата. В связи с тем, что по способу инерциальной навигации координаты и скорость объекта определяют путем интегрирования, требуется точное знание начальных значений этих величин. Инерциальная система навигации не может почувствовать отклонений траектории от прогнозируемой, вызванных недостаточным знанием гравитационных сил. На орбитальном и межпланетном участках космического полета инерциальные чувствительные элементы навигационной системы не в состоянии выработать информацию о местоположении космического аппарата (из-за отсутствия или из-за малости внешних (негравитационных) сил). Вследствие вышеизложенного, местоположение и скорость космического корабля, полученные с помощью способа инерциальной навигации и устройств для его осуществления, следует периодически приводить в соответствии с данными радиолокационных или оптических наблюдений, произведенных с помощью наземных или бортовых средств (т. е. необходимо осуществлять навигационные сверки) (см., например, [5, стр.67-68, 146]). Известен также способ геомагнитной навигации космического аппарата, включающий в себя сопоставление физических параметров магнитного поля, измеренных датчиками геомагнитной информации на борту объекта, с аналогичными параметрами магнитного поля, распределение которых в пространстве относительно Земли заранее известно (априорная информация) (см., например, [6]). Априорная информация о магнитном поле Земли фиксируется на географических картах с учетом высоты полета, а также в таблицах, в системах памяти ЭВМ или в аналитической форме. Устройство для осуществления этого способа (система геомагнитной навигации) включает в себя датчики геомагнитной информации, датчики угловой информации, системы сравнения, коррекции, вычисления и выдачи выходных сигналов (см., например, [6, стр. 9, рис B. 1]). Основными достоинствами геомагнитной навигации являются автономность измерений и большой объем выходной информации, которая может быть получена при определенной организации и обработке измерений. Недостатком способа геомагнитной навигации и реализующих его устройств является то, что они могут быть использованы только при полетах в ближнем космосе на относительно небольшом удалении от Земли. К существенным недостаткам этого способа следует отнести также и наличие изменений в широких пределах информационных свойств магнитного поля Земли в зависимости от географической широты и расстояния от планеты. Кроме того, параметры магнитного поля меняются во времени по случайному закону в зависимости от ряда физических причин (см. [6, стр.6]). Все это влияет на точность геомагнитной навигации и ограничивает область применения реализующих этот способ устройств. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является пригодный для осуществления полетов в относительно дальнем космосе способ астрономической навигации космического аппарата, включающий в себя выбор базового физического объекта (звезды или планеты), определение (визирование) направления в пространстве, соответствующего выбранному базовому объекту, по отношению к координатным осям космического аппарата (определение углового параметра базового объекта) и использование указанного направления в качестве одной из осей системы координат при определении положения космического аппарата. Точку текущего местоположения космического аппарата находят путем выполнения одновременно по крайней мере трех измерений угловых параметров базовых объектов и определения трех поверхностей положения, пересекающихся в искомой точке (см. [7, стр.9 - прототип "Способа..."]). Устройство для осуществления этого способа (система астронавигации) содержит датчики обнаружения и регистрации базового физического объекта, систему сканирования этими датчиками пространства, вычислительное оборудование (см. [7, стр.24, рис.5 - прототип "Устройства..."]). Особенности конструкции отдельных элементов и конкретных систем астронавигации в целом и описание приемов технологии осуществления астронавигационных оптических измерений приведены также, например, в [5, стр. 95-101, 217-242], [7, стр.23-37). Недостатком прототипов - астрономического способа навигации и устройства для его осуществления является то, что область их применения ограничена лишь той частью Галактики и Солнечной системы, в которой нам в настоящее время точно известна карта звездного неба и ее изменения, происходящие при перемещении космического аппарата. В дальнем и сверхдальнем космосе этот способ и соответствующие устройства практически неприменимы, поскольку здесь уже несправедливо допущение о существовании так называемых "неподвижных" относительно аппарата звезд и их использование для определения поверхностей положения аппарата (как, например, широко используется в ближнем космосе звезда Канопус [8, стр.194] и т. п.) может привести к существенным ошибкам в вычислении значения вектора навигационного состояния космического аппарата. Но и при полетах в ближнем космосе оказывается желательным использование для определения положения аппарата в пространстве дополнительного, принципиально нового природного естественного физического фактора, независимого от всех ранее применявшихся базовых физических объектов, поскольку это позволяет повысить точность навигационных операций. Целью предлагаемого изобретения является устранение отмеченного недостатка прототипов и создание способа навигации космического аппарата и устройства для его осуществления с расширенной областью применения, обеспечивающих повышение точности при определении вектора навигационного состояния космического аппарата. Эта цель достигается за счет того, что при выполнении навигационных операций, включающих выбор базового физического объекта, определение направления в пространстве, соответствующего выбранному базовому объекту по отношению к координатным осям космического аппарата и использование указанного направления в качестве одной из осей опорной системы координат при определении положения космического аппарата, в качестве базового физического объекта выбирают поле суммарного векторного потенциала Aсум тока, равного сумме поля космологического векторного потенциала Aг, полей векторного потенциала Aп, тока природных источников векторного потенциала и поля векторного потенциала A тока одного или более искусственных источников векторного потенциала, создают в локальной области пространства указанное поле векторного потенциала A тока и воздействуют этим полем на поле космологического векторного потенциала Aг, создавая при этом воздействии в упомянутой локальной области пространства поле указанного суммарного векторного потенциала Aсум с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала Aг значением, получают и регистрируют физические эффекты, обусловленные созданием и существованием в пространстве области поля упомянутого суммарного векторного потенциала Aсум с пониженным значением и его изменениями и определяют по указанным эффектам направление поля суммарного векторного потенциала Aсум. В соответствии с изобретением воздействие полем векторного потенциала A тока искусственного источника векторного потенциала на поле космологического векторного потенциала Aг осуществляют путем сканирования полем векторного потенциала A тока искусственного источника векторного потенциала пространства в диапазоне углов от 0o до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата. В альтернативном варианте изобретения воздействие полем векторного потенциала A тока искусственных источников векторного потенциала на поле космологического векторного потенциала Aг осуществляют путем создания в пространстве этими источниками стационарной системы полей, направленных в диапазоне углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата. При этом получение и регистрацию упомянутых физических эффектов, обусловленных созданием и существованием в локальной области пространства указанного поля суммарного векторного потенциала Aсум с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала Aг значением суммарного векторного потенциала Aсум и определение направления поля суммарного векторного потенциала Aсум, осуществляют либо путем размещения в указанной области пространства по крайней мере одного материального тела и регистрации величин и направлений сил F, возникающих при воздействии полей векторного потенциала тока на физический вакуум и действующих на указанное тело в поле упомянутого суммарного векторного потенциала Aсум, при этом за направление поля суммарного векторного потенциала Aсум принимают направление, соответствующее направлению в пространстве максимальной из зарегистрированных указанных сил F, действующих на упомянутое материальное тело, либо путем размещения в указанной локальной области пространства по крайней мере одного материального тела, содержащего радиоактивное вещество, и регистрации активности и изменения активности распада радиоактивного вещества вследствие воздействия на него поля упомянутого суммарного векторного потенциала Aсум, при этом за направление поля суммарного векторного потенциала Aсум принимают направление, противоположное направлению в пространстве векторного потенциала A тока искусственного источника векторного потенциала, при котором зарегистрирована минимальная активность распада радиоактивного вещества. В последнем случае в качестве радиоактивного вещества используют вещества, обладающие способностью к бета-распаду. В соответствии с изобретением поле векторного потенциала A тока искусственного источника векторного потенциала в локальной области пространства создают либо путем размещения в указанной области пространства постоянных магнитов, либо путем пропускания электрического тока I по токоведущим элементам, расположенным в указанной области пространства. В последнем случае воздействие полем векторного потенциала A тока искусственного источника векторного потенциала на поле космологического векторного потенциала Aг осуществляют, например, путем сканирования полем векторного потенциала A тока искусственного источника векторного потенциала пространства в диапазоне углов от 0o до 180o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата, после чего изменяют направление пропускаемого электрического тока на противоположное и повторяют операцию сканирования пространства в том же диапазоне углов от 0 до 180o по отношению к той же координатной оси космического аппарата. Для осуществления этих операций заявляемого "Способа..." в устройстве ("Навигационном приборе"), содержащем датчики обнаружения и регистрации базового физического объекта, систему сканирования пространства и систему определения положения датчиков по отношению к координатным осям космического аппарата, датчики обнаружения и регистрации базового физического объекта механически связаны с системой сканирования пространства и выполнены в виде систем создания в локальной области пространства поля векторного потенциала A тока искусственных источников векторного потенциала и размещенных в указанной области пространства средств для регистрации физических эффектов, обусловленных созданием и существованием в пространстве локальной области поля суммарного потенциала Aсум, равного сумме поля космологического векторного потенциала Aг, полей векторного потенциала Aп тока природных источников векторного потенциала и полей векторного потенциала A тока искусственных источников векторного потенциала с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала Aг значением суммарного векторного потенциала Aсум и его изменениями. В соответствии с изобретением система создания в локальной области пространства поля векторного потенциала A тока искусственных источников векторного потенциала может быть выполнена либо в виде соленоида, обмотка которого подсоединена к источнику электрического тока, либо в виде тороида, обмотка которого подсоединена к источнику электрического тока, либо в виде набора постоянных магнитов. Входящие в датчик обнаружения и регистрации базового физического объекта средства для регистрации физических эффектов, обусловленных созданием и существованием в пространстве локальной области поля суммарного потенциала Aсум с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала Aг значением суммарного векторного потенциала Aсум и его изменениями, могут быть выполнены: - либо в виде размещенного в указанной локальной области пространства по крайней мере одного материального тела, механически связанного с датчиком величин и направлений сил F, возникающих при воздействии полей векторного потенциала тока на физический вакуум и действующих на указанное материальное тело в поле упомянутого суммарного векторного потенциала Aсум (в этом случае по крайней мере часть материального тела, механически связанного с датчиком величин и направлений сил F, наиболее целесообразно выполнять из вещества с плотностью не менее 8000 кг/м3), - либо в виде размещенного в указанной локальной области пространства по крайней мере одного материального тела, содержащего радиоактивное вещество, и датчика активности и изменения активности распада радиоактивного вещества вследствие воздействия на него поля упомянутого суммарного векторного потенциала Aсум. При этом средства для регистрации физических эффектов, обусловленных созданием и существованием в пространстве локальной области поля суммарного потенциала Aсум. с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала Aг значением суммарного векторного потенциала Aсум. и его изменениями, могут быть размещены как во внутренней полости, так и снаружи системы создания в локальной области пространства поля векторного потенциала A тока искусственных источников векторного потенциала. Упомянутые средства для регистрации физических эффектов, обусловленных созданием и существованием в пространстве локальной области поля суммарного потенциала Aсум. с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала Aг значением суммарного векторного потенциала Aсум. и его изменениями, могут быть установлены в системе создания в локальной области пространства поля векторного потенциала A тока искусственных источников векторного потенциала как с возможностью их перемещения относительно указанной системы и/или друг друга, так и механически жестко относительно указанной системы. В последнем случае эти средства размещают в диапазоне углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата. В соответствии с изобретением система сканирования пространства может быть выполнена как в виде устройства вращения датчика обнаружения и регистрации базового физического объекта в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и системы определения суммарного угла поворота указанного датчика по отношению к одной из координатных осей космического аппарата, так и связана с системой многочисленных датчиков обнаружения и регистрации базового физического объекта, размещенных на замкнутой пространственной поверхности таким образом, что векторы A систем создания в локальной области пространства поля векторного потенциала A тока искусственных источников векторного потенциала указанных датчиков ориентированы в диапазоне углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата, либо в виде токовой обмотки, размещенной на замкнутой пространственной поверхности таким образом, что направления отдельных элементов указанной обмотки (а следовательно, и векторы I токов, пропускаемых по этим элементам) ориентированы в диапазоне углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата. Упомянутая замкнутая пространственная поверхность может быть выполнена любой формы; наиболее оптимально выполнение этой поверхности в форме сферы либо в форме тороида. При реализации "Способа. . ." и выполнении устройства ("Навигационного прибора") для его осуществления указанным образом регистрируется и определяется в пространстве направление нового природного фактора - поля суммарного векторного потенциала Aсум, которое в основном (по величине и по направлению) определяется полем космологического векторного потенциала Aг, существующим и имеющим по современным представлениям постоянное направление в области по меньшей мере всей Солнечной системы (см., например, [9 - 21]); направление поля суммарного векторного потенциала Aсум и используется в качестве одной из осей опорной системы координат при определении положения космического аппарата. Изобретение соответствует критериям патентоспособности: - критерию новизны, поскольку предложенное техническое решение не известно из современного уровня техники (отсутствуют сведения об аналогах с использованием для целей навигации полей векторных потенциалов Aг и Aсум., ставшие общедоступными до даты приоритета изобретения); - критерию наличия изобретательского уровня, поскольку оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники (основано на новых физических принципах и явлениях - см., например, [9-12, 27-29]); - критерию промышленной применимости, поскольку получено опытное экспериментальное подтверждение существования новых физических явлений, на которых базируется изобретение (см., например, [13 - 21]). Сущность изобретения поясняется при рассмотрении чертежа, на котором: на фиг. 1 приведена принципиальная схема, поясняющая взаимное расположение координатных осей космического аппарата, осей опорной системы координат и одного из вариантов направлений полей векторных потенциалов Aг, Aп и A и соответствующего им Aсум при определении положения космического аппарата в соответствии с предлагаемым "Способом..."; на фиг. 2 приведена схема, поясняющая принцип реализации предлагаемого "Способа. . . " при воздействии полем векторного потенциала A тока искусственного источника векторного потенциала на поле космологического векторного потенциала Aг путем сканирования полем векторного потенциала A тока пространства в диапазоне телесных углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата (в соответствии с п.2 формулы изобретения); на фиг. 3 показан вариант взаимного расположения направлений полей векторных потенциалов Aг, Aп и A, при котором происходит определение искомого при осуществлении предлагаемого "Способа. .." направления поля суммарного векторного потенциала Aсум;на фиг. 4 изображена векторная диаграмма, поясняющая принцип взаимодействия в природе поля космологического векторного потенциала Aг и поля векторного потенциала Aп тока природных источников векторного потенциала и формирования при этом взаимодействии поля суммарного векторного потенциала Aсум. тока, равного сумме поля космологического векторного потенциала Aг и поля векторного потенциала Aп тока природных источников векторного потенциала с указанием характерных существующих в природе и создаваемых искусственно величин численных значений модулей вектор-потенциалов Aг, Aп и A, а также с указанием направления регистрируемой в иллюстрируемом на фиг. 4 варианте взаиморасположения вектор-потенциалов Aг, Aп и A силы F, возникающей при воздействии полей векторного потенциала тока на физический вакуум и действующей на материальные тела в поле суммарного векторного потенциала Aсум;
на фиг. 5 приведена схема, поясняющая принцип реализации предлагаемого "Способа. . . " при воздействии полем векторного потенциала A тока искусственного источника векторного потенциала на поле космологического векторного потенциала Aг путем создания в пространстве стационарной системы полей векторного потенциала A тока, направленных в диапазоне телесных углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата (в соответствии с п.3 формулы изобретения);
кроме того, фиг. 5 иллюстрирует принцип осуществления конструкции устройства - навигационного прибора, в котором система сканирования пространства выполнена в виде системы многочисленных датчиков обнаружения и регистрации базового физического объекта, размещенных на замкнутой сферической пространственной поверхности таким образом, что векторы A систем создания в локальной области пространства полей векторного потенциала A тока указанных датчиков ориентированы в диапазоне телесных углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата - в соответствии с пп. 23, 25 формулы изобретения;
на фиг. 6 приведена принципиальная схема конструкции устройства - навигационного прибора, в котором система сканирования пространства выполнена в виде устройства вращения датчика обнаружения и регистрации базового физического объекта в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, связанного с системой определения положения датчика по отношению к координатным осям космического аппарата (в соответствии с п.22 формулы изобретения), а сам датчик выполнен в виде соленоида, обмотка которого подсоединена к источнику электрического тока (в соответствии с п.11 формулы изобретения) и во внутренней полости которого (в соответствии с п. 17 формулой изобретения) размещено материальное тело, механически связанное с датчиком величин и направлений сил F, возникающих при воздействии полей векторного потенциала тока на физический вакуум и действующих на указанное материальное тело в поле суммарного векторного потенциала Aсум (в соответствии с п. 14 формулы изобретения);
на фиг. 7 показан разрез С-С навигационного прибора на фиг. 6 с указанием варианта взаимного расположения направлений полей векторных потенциалов Aг, Aп и A, поля суммарного потенциала Aсум и направления вектора силы F, действующей на материальное тело в поле суммарного векторного потенциала Aсум;
на фиг. 8 приведена принципиальная схема конструкции устройства - навигационного прибора, в котором система сканирования пространства выполнена в виде токовой обмотки, размещенной на замкнутой пространственной поверхности (на поверхности тороида) таким образом, что направления отдельных элементов указанной обмотки (а соответственно и векторы I пропускаемых по ним токов) ориентированы в диапазоне телесных углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата (в соответствии с пп. 24, 26 формулы изобретения), а средства для регистрации физических эффектов, обусловленных созданием и осуществлением в пространстве локальной области поля суммарного потенциала Aсум с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала Aг значением суммарного векторного потенциала Aсум и его изменениями, размещены во внутренней области тороида (в соответствии с п. 17 формулы изобретения) в диапазоне телесных углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата (в соответствии с п. 21 формулы изобретения) и выполнены любо в виде набора материальных тел, механически связанных с датчиками величины и направлений сил F, возникающих при воздействии полей векторного потенциала тока на физический вакуум и действующих на указанные материальные тела в поле упомянутого суммарного векторного потенциала Aсум (в соответствии с п. 14 формулы изобретения), либо в виде набора материальных тел, содержащих радиоактивное вещество, и датчиков активности и изменения активности распада радиоактивного вещества вследствие воздействия на него поля упомянутого суммарного векторного потенциала Aсум (в соответствии с п. 16 формулы изобретения). На чертеже обозначено:
поз. 1 - космический аппарат (указан на фиг. 1, 6, 7);
поз. 2 - координатная ось абсцисс (Xка) космического аппарата (фиг. 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8);
поз. 3 - координатная ось ординат (Yка) космического аппарата (фиг. 1, 2, 3, 5);
поз. 4 - координатная ось аппликат (Zка) космического аппарата (фиг. 1, 2, 3, 5);
поз. 5 - ось абсцисс (Xоп) опорной системы координат (фиг. 1, 3, 4, 5, 7, 8);
поз. 6 - ось ординат (Yоп) опорной системы координат (фиг. 1);
поз. 7 - ось аппликат (Zоп) опорной системы координат (фиг. 1);
поз. 8 - суммарный вектор-потенциал (Aсум) тока, равный сумме космологического векторного потенциала 9(Aг), векторного потенциала 10(Aп) тока природных источников векторного потенциала и векторного потенциала 11(A) тока искусственных источников векторного потенциала, характеризующий величину и направление в пространстве поля Aсум (фиг. 1, 3, 4, 5, 7, 8);
поз. 9 - космологический вектор-потенциал (Aг), характеризующий величину и направление в пространстве поля Aг (фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8);
поз. 10 - вектор-потенциал (Aп) тока природных источников векторного потенциала, характеризующий величину и направление в пространстве поля Aп (фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8);
поз. 11 - вектор-потенциал A тока искусственных источников векторного потенциала, характеризующий величину и направление в пространстве поля A (фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8);
поз. 12 - область пространства с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала 9(Aг) значение суммарного векторного потенциала 8(Aсум) (на фиг. 7, 8 область 12 заштрихована штриховыми линиями под углом 135 к горизонтальной оси чертежа); (фиг. 2, 3, 5, 7, 8);
поз. 13 - область пространства с неизмененным по отношению к величине космологического векторного потенциала 9(Aг) значением суммарного векторного потенциала 8(Aсум) (фиг. 2, 3, 5, 7, 8);
поз. 14 - направление сканирования пространства полем векторного потенциала 11(A) тока искусственного источника векторного потенциала по ширине (фиг. 2);
поз. 15 - направление сканирования пространства полем векторного потенциала 11(A) тока искусственного источника векторного потенциала по долготе (фиг. 2);
поз. 16 - схематичное изображение сферы пространства (фиг. 2, 3);
поз. 17 - датчик обнаружения и регистрации базового физического объекта (поля суммарного векторного потенциала 8(Aсум) тока); (фиг. 2, 3, 5);
поз. 18 - система создания в локальной области пространства поля векторного потенциала 11(A) тока искусственных источников векторного потенциала); (фиг. 2, 3, 5);
на фиг. 6, 7 показан вариант системы 18, выполненный в виде соленоида 31 с токовой оболочкой 32; на фиг. 8 - вариант системы 18, выполненный в виде тороида 33 с токовой обмоткой 34;
поз. 19 - средства для регистрации физических эффектов, обусловленных созданием и существованием в пространстве локальной области 12 поля суммарного потенциала 8(Aсум) с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала 9( Aг) значением суммарного векторного потенциала 8(Aсум) и его изменениями (фиг. 2, 3, 5);
поз. 20 - материальное тело, механически связанное с штангой 21, с датчиком 22 величины и направлений сил 23(F), возникающих при воздействии полей векторного потенциала тока на физический вакуум и действующих на указанное материальное тело 20 в поле суммарного векторного потенциала 8(Aсум) (фиг. 6, 7);
поз. 21 - штанга, механически связывающая материальное тело 20 с датчиком 22 величин и направлений сил 23(F) (фиг. 6, 7);
поз. 22 - датчик величин и направлений сил 23(F), возникающих при воздействии полей векторного потенциала тока на физический вакуум и действующих на материальное тело 20 в поле суммарного векторного потенциала 8(Aсум) (фиг. 6, 7);
поз. 23 - вектор, характеризующий направление сил F, возникающих при воздействии полей векторного потенциала тока на физический вакуум и действующих на материальное тело 20 в поле суммарного векторного потенциала 8(Aсум) (фиг. 4, 7);
поз. 24 - материальное поле, содержащее радиоактивное вещество (фиг. 8);
поз. 25 - датчик активности и изменения активности распада радиоактивного вещества материального тела 24 вследствие воздействия на него поля суммарного векторного потенциала 8(Aсум); (фиг. 8);
поз. 26 - направление электрического тока (I), пропускаемого по токоведущим элементам (в частности, по токовой обмотке 32 соленоида 31 (фиг. 7) и/или по токовой обмотке 34 тороида 33); (фиг. 8);
поз. 27 - угол (

поз. 28 - угол (

поз. 29 - логарифмическая масштабная шкала к диаграмме фиг. 4 для оценки числовых значений векторных потенциалов 8A(сум), 9(Aг), 10(Aп) и 11(A) (фиг. 4);
поз. 30 - обойма соленоида 31 (фиг. 6, 7);
поз. 31 - соленоид с токовой обмоткой 32 (вариант системы 18 создания в локальной области пространства поля векторного потенциала 11A тока искусственных источников векторного потенциала по п. 11 формулы изобретения); (фиг. 6, 7);
поз. 32 - токовая обмотка соленоида 30; (фиг. 7);
поз. 33 - тороид с токовой обмоткой 34 (вариант системы 18 создания в локальной области пространства поля векторного потенциала 11(A) тока искусственных источников векторного потенциала по п. 12 формулы изобретения); (фиг. 8);
поз. 34 - токовая обмотка тороида 33 (фиг. 8);
поз. 35 - сферическая замкнутая поверхность, на которой размещена система многочисленных датчиков 17 обнаружения и регистрации базового физического объекта (направления в пространстве поля суммарного потенциала 8(Aсум); (фиг. 5);
поз. 36 - подшипник обоймы 30 соленоида 31 (фиг. 6);
поз. 37 - двигатель, обеспечивающий вращение соленоида 31 и закрепленных в его внутренней полости материального тела 20, штанги 21 и датчика 22 величин и направлений тел 23F вокруг оси 39 (фиг. 6);
поз. 38 - вал двигателя 37 (фиг. 6);
поз. 39 - ось вращения соленоида 31 и закрепленных в его внутренней полости материального тела 20, штанги 21 и датчика 22 величин и направлений сил 23(F) (фиг. 6);
поз. 40 - рамка (фиг. 6, 7);
поз. 41 - подшипник рамки 40 (фиг. 6, 7);
поз. 42 - двигатель, обеспечивающий вращение рамки 40 и закрепленной в ней с возможностью вращения обоймы 30 соленоида 31 вокруг оси 44 (фиг. 6, 7);
поз. 43 - вал двигателя 42 (фиг. 6, 7);
поз. 44 - ось вращения рамки 40 (фиг. 6, 7). В соответствии с чертежом устройство для навигации - навигационный прибор - содержит датчик 17 обнаружения и регистрации базового физического объекта (поля суммарного векторного потенциала 8(Aсум) тока, равного сумме поля космологического векторного потенциала 9(Aг), полей векторного потенциала 10(Aп) тока природных источников векторного потенциала и полей векторного потенциала 11(A) токов искусственных источников векторного потенциала), систему сканирования пространства и систему определения положения датчика по отношению к координатным осям 2(Xка), 2(Yка), 4(Zка) космического аппарата 1. Датчик 17 обнаружения и регистрации базового физического объекта 8(Aсум) механически связан с системой сканирования пространства и выполнен в виде системы 18 создания в локальной области пространства поля векторного потенциала 11A тока искусственных источников векторного потенциала и размещенных в указанной области пространства средств 19 для регистрации физических эффектов, обусловленных созданием и существованием в пространстве локальной области 12 поля суммарного потенциала 8(Aсум) с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала 9(Aг) значением суммарного векторного потенциала 8(Aсум) и его изменениями. На чертеже система 18 создания в локальной области пространства поля векторного потенциала 11(A) тока искусственных источников векторного потенциала показана в двух вариантах: в первом варианте (см. фиг. 5, 6) - в виде закрепленного в силовой обойме 30 соленоида 31, обмотка 32 которого подсоединена к источнику электрического тока (в соответствии с п. 11 формулы изобретения), и во втором варианте (см. фиг. 8) - в виде тороида 33, обмотка 34 которого также подсоединена к своему источнику электрического тока в соответствии с п. 12 формулы изобретения (источники электрического тока на чертеже не показаны). Кроме того, система 18 в общем виде схематично изображена на фиг. 2,3,5. Входящие в датчик 17 обнаружения и регистрации базового физического объекта 8(Aсум) средства 19 для регистрации физических эффектов, обусловленных созданием и существованием в пространстве локальной области 12 поля суммарного потенциала 8(Aсум) с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала 9(Aг) значением суммарного векторного потенциала 8(Aсум) и его изменениями, на чертеже показаны также в двух вариантах:
в одном варианте (см. фиг. 6,7) - в виде размещенного в указанной локальной области 12 пространства материального тела 20, механически связанного штангой 21 с датчиком 22 величин и направлений сил 23F, возникающих при воздействии полей векторного потенциала тока на физический вакуум и действующих на указанное материальное тело 20 в поле упомянутого суммарного векторного потенциала 8(Aсум) (в этом случае материальное тело 20, механически связанное с датчиком 22 величин и направлений сил 23(F), наиболее целесообразно выполнять из вещества с плотностью не менее 8000 кг/м3),
и во втором варианте (см. фиг. 8) - в виде размещенного в локальной области пространства материального тела 24, содержащего радиоактивное вещество, и датчика 25 активности и изменения активности распада радиоактивного вещества вследствие воздействия на него поля упомянутого суммарного векторного потенциала 8(Aсум). Кроме того, средства 19 в общем виде схематично изображены на фиг. 2,3,5. Отметим также, что все описанные конкретные варианты выполнения средств 19 взаимозаменяемы для любого из чертежей. В обоих вариантах выполнения конструкции (фиг. 6,7 и фиг. 8) средства 19 для регистрации физических эффектов могут быть размещены как во внутренней полости, так и снаружи систем 18 создания в локальной области пространства поля векторного потенциала 11(A) тока искусственных источников векторного потенциала (в частности, соленоида 31 и/или тороида 33). Возможность расположения средств 19 снаружи систем 18 связано с тем, что проявление регистрируемых средствами 19 физических эффектов, например, сил 23(F) обусловлено наличием в области 12 не индукции магнитного поля, а наличием векторных потенциалов 11(A), которое, как отмечается, например, в [22-24] , имеет место даже при отсутствии в этой области пространства индукции магнитного поля (т.е., например, снаружи тороида 33). На фиг. 6 - 8 средства 19 для регистрации физических эффектов, обусловленных созданием и существованием в пространстве локальной области 12 поля суммарного потенциала 8(Aсум), показаны установленными в системах 18 создания в локальной области пространства поля векторного потенциала 11(A) тока искусственных источников векторного потенциала механически жестко относительно указанных систем 18 (относительно соленоида 31 и тороида 33) (в соответствии с п. 20 формулы изобретения). На фиг. 5 и 8 показаны варианты конструкции навигационного прибора с жестким размещением упомянутых средств 19 в диапазоне телесных углов от 0 до 360o по отношению к координатной оси 2(Xка) космического аппарата 1 (в соответствии с п. 21 формулы изобретения). (На фиг. 5 средства 19 размещены, например, равномерно на замкнутой поверхности, выполненной в виде сферы 35, на фиг. 8 эти средства расположены в соответствии с конфигурацией тороида 33). Для уменьшения общего количества средств 19 допустима их установка в системах 18 с возможностью перемещения средств 19 относительно указанных систем 18 и/или относительно друг другу (в соответствии с п. 19 формулы изобретения). На чертеже показаны три варианта конструкции систем сканирования полем векторного потенциала 11(A) тока искусственного источника векторного потенциала пространства в диапазоне телесных углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей 2(Xка), 2(Yка) или 4(Zка)) космического аппарата 1, обеспечивающие необходимое для определения направления базового объекта (направление поля суммарного потенциала 8Aсум, воздействие полем векторного потенциала 11(A) тока искусственного источника векторного потенциала на поле космологического векторного потенциала 9(Aг):
- по первому варианту (фиг. 6,7; п. 22 формулы изобретения) система сканирования пространства выполнена в виде устройства вращения датчика 17 обнаружения и регистрации базового физического объекта в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что обеспечено путем установки обоймы 30 соленоида 31 в подшипнике 36, ее жесткой механической связи с ротором двигателя 37, вращающего своим валом 38 соленоид 31 и закрепленные в его внутренней полости материальное тело 20, штангу 21 и датчик 22 величин и направлений сил 23(F) вокруг оси 39, установки обоймы 30 соленоида 31 в рамке 40, закрепленной в подшипнике 41 и жестко механически связанной валом 43 с ротором двигателя 42, закрепленного на корпусе космического аппарата 1 и вращающего рамку 40 (вместе с обоймой 30 соленоида 31) вокруг оси 44 (на фиг. 7 показан частный, предпочтительный случай совпадения оси 44 с координатной осью 2(Xка) космического аппарата 1) и системы определения суммарного угла поворота указанного датчика 17 по отношению к одной из координатных осей (в частности, например, относительно оси 2(Xка) космического аппарата 1 (система определения суммарного угла поворота датчика 18 по отношению к координатным осям космического аппарата 1 на чертеже не показана вследствие ее общеизвестности, см., например, [5, стр. 181-194, рис. 4,9; стр. 240-241]);
- по второму варианту (фиг. 5; пп. 23,25 формулы изобретения) система сканирования пространства выполнена в виде системы многочисленных датчиков 17 обнаружения и регистрации базового физического объекта 8(Aсум), размещенных на замкнутой пространственной сферической поверхности 35 таким образом, что векторы 11(A) систем создания в локальной области пространства поля векторного потенциала 11(A) тока искусственных источников векторного потенциала указанных датчиков 17 ориентированы в диапазоне телесных углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей (например, к оси 2(Xка)) космического аппарата 1;
- по третьему варианту (фиг. 8; пп. 24, 26 формулы изобретения) система сканирования пространства выполнена в виде токовой обмотки 34, размещенной на замкнутой пространственной поверхности тороида 33 таким образом, что векторы 26(I) тока отдельных элементов указанной обмотки ориентированы в диапазоне телесных углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей (например, к оси 2(Xка)) космического аппарата 1, что обеспечивается намоткой обмотки 34 по всей поверхности тороида 33. В соответствии с предлагаемым "Способом..." навигация космического аппарата осуществляется следующим образом. Как известно, задачей навигации является определение совокупности навигационных координат космического аппарата 1 относительно какой-либо опорной системы координат (см., например, [5, стр. 12-31], [6, стр. 501]). Важная часть этой задачи заключается в возможно более точном определении направлений в пространствен осей 5(Xоп), 6(Yоп, 7(Zоп) опорной системы координат, с помощью которых определяется интересующая нас траектория движения космического аппарата 1, а также в определении положения координатных осей 2(Xка), 3(Yка), 4(Zка) самого аппарата 1 относительно осей 5(Xоп), 6(Yоп, 7(Zоп) опорной системы координат (т.е., в соответствии с чертежом, в определении угла 27 (


- космологический вектор-потенциала 9(Аг):



вектор-потенциал 10(Ап) тока природных источников векторного потенциала:



вектор-потенциал 11(А) тока современных искусственных источников векторного потенциала:







За счет пропускания электрического тока 26(I) по токовой обмотке 32 соленоида 31 (фиг. 6,7) или по токовой обмотке 34 тороида 33) (фиг.8), или за счет использования в средствах 18 датчиков 17 постоянных магнитов (а также электромагнитов) (фиг. 5) создают в локальной области пространства (или в ряде локальных областей пространства - фиг.5) поле (поля) векторного потенциала 11(А) тока искусственного источника векторного потенциала. (Направление вектора 11(А) в соответствии с его математическим определением соответствует направлению в данной области пространства тока 26(I) - см., например, [26]). Вращая соленоид 31, закрепленный в обойме 30, с помощью двигателей 37 и 42, механически связанных с обоймой 30, валами 38 и 43, установленными в подшипниках 36 и 41, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (вокруг осей 39 и 44), осуществляют сканирование созданием этим соленоидом 31 полем векторного потенциала 11(А) тока искусственного источника векторного потенциала пространства в диапазоне телесных углов от 0 до 360o по отношению к одной из координатных осей космического аппарата (в частности, по отношению к оси 2(Хка), см. фиг.6, 7). Отметим, что изображенная на фиг. 6, 7 совокупность конструктивных элементов: соленоид 31 с токовой обмоткой 32, закрепленный в обойме 30 с возможностью вращения валом 38 двигателя 39 относительно рамки 40, которая в свою очередь валом 43 двигателя 42, закрепленным на корпусе космического аппарата 1, приводится во вращение относительно этого корпуса, а также материальное тело 20, механически связанное штангой 21 с датчиком 22 величин и направлений сил 23(F), образует, согласно терминологии настоящей заявки, датчик 17 обнаружения и регистрации базового физического объекта - поля суммарного векторного потенциала 8(Асум)). При достижении ориентации соленоида 31 датчика 17, обеспечивающей образование в пространстве области 12 с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала 9(Аг) значением суммарного векторного потенциала 8(Асум) на датчике 22 появляется сигнал, характеризующий величину и направление силы 23(F), возникающей при воздействии полей векторного потенциала тока на физический вакуум и действующих на материальное тело 20 в поле суммарного векторного потенциала 8(Асум). Сила 23(F) пропорциональна абсолютной величине уменьшения суммарного векторного потенциала 8(Асум) относительно космологического векторного потенциала 9(Аг), а также величине градиента суммарного векторного потенциала 8(Асум) в той зоне области 12 пространства, в которой размещено материальное тело 20, и действует на тело 20 в направлении 8(Асум), выталкивая тело 20 из области 12 с пониженным по отношению к величине космологического векторного потенциала 9(Аг) значением суммарного векторного потенциала 8(Асум) (см., например, [12]). Выполнение материального тела 20 (или части его массы) из вещества с достаточно большой плотностью (не менее 8000 кг/м3, например, из тантала) дает возможность увеличить в единице объема материального тела 20 количество частиц, на которые действует сила 23(F), и, вследствие этого, уменьшить габаритные размеры устройства (или, при сопоставимых размерах, повысить его силовые характеристики и, следовательно, увеличить чувствительность навигационного прибора и точность осуществляемых измерений). По достижении и замере датчиком 22 максимальной из всех полученных при сканировании пространства значений величины силы 23(F) обычной типичной системой определения положения датчика 17 по отношению к координатным осям космического аппарата 1 (см., например, [5]) регистрируется и фиксируется угол 27 (









1. Г. Н. Громов Способ определения навигационных параметров, авторское свидетельство N 1 098 383, опубликовано 23.05.85 г., заявка N 3308387/40-23 от 16.07.81 г. 2. В. Риглей, Р.Вудбери, Дж.Говорка Инерциальная навигация, пер. с анг., под ред. Г.О. Фридлендера, М.: Издательство иностранной литературы, 1958 г. 3. М.И.Захарин Способ определения текущих координат движущихся объектов, авторское свидетельство N 182 347, опубликовано 25.05.66 г. , заявка 468999/40-23 от 17.06.58 г., МПК G 01 C 21/18. 4. М.И.Захарин Способ инерциальной навигации, авторское свидетельство N 182 423, опубликовано 07.10.69 г., заявка N 700048/40-23 от 03.10.58 г., МПК G 01 C 21/16; G 01 C 21/24. 5. Навигация, наведение и стабилизация в космосе, кол. авторов (Ч.С. Дрейпер, У. Ригли и др.) , под ред. Дж.Э.Миллера, пер. с англ., М.: Машиностроение, 1970 г. 6. Б. З. Михлин, В.П.Селезнев, А.В.Селезнев Геомагнитная навигация, М.: Машиностроение, 1976 г. 7. Н.Ф.Романтеев, Е.В.Хрунов Астрономическая навигация космических кораблей, М.: Машиностроение, 1976 г., (стр. 9 - прототип). 8. Н.М.Иванов, А.И.Мартынов Управление межпланетными космическими аппаратами, В сборнике "Вопросы управления космическими аппаратами", под ред. акад. Б.Р.Петрова, М.: Мир, 1975 г., стр. 187-216. 9. Ю.Н.Бабаев, Ю.А.Бауров О происхождении фундаментальных констант и некоторых квантовых чисел, Препринт ИЯИ АН СССР, П-0362, Москва, 1984 г. 10. Ю. Н.Бабаев, Ю.А.Бауров Нейтрино в дискретном пространстве и космология, Препринт ИЯИ СССР, П-0386, Москва, 1985 г. 11. Ю.А.Бауров О структуре пространства и происхождении волновых свойств частиц, "Астрофизические проявления предлагаемой структуры физического вакуума". В сборнике: "Физика плазмы и некоторые вопросы общей физики", Сборник научных трудов ЦНИИМАШ, 1990 г., стр. 71-83, 84-91. 12. Ю. А. Бауров "О структуре физического пространства и новом взаимодействии в природе", "Физическая мысль России", N 1, 1994 г., август, стр. 18-41. 13. Ю. А.Бауров, Е.Ю.Клименко, С.И.Новиков Экспериментальное наблюдение магнитной анизотропии пространства, "Доклады Академии Наук СССР", 1990 г., т. 315, N 5, стр. 1116-1120. УДК 539.12.01. 14. Yu.A.Baurov, E.Yu.Klimenko, S.I.Novikov "Experimental observation of space magnetic anisotropy", Phisics Letters A 162 (1992), p. 32-34, North-Holland. 15. Ю. А. Бауров, П.М.Рябов. "Экспериментальные исследования магнитной анизотропии пространства с помощью кварцевых пьезорезонансных весов", "Доклады Академии Наук", 1992 г., т. 326, N 1, стр. 73-77. 16. Yu. A. Baurov "Space magnetic anisotropy and new interaction in nature", Phisics Letters A 181 (1993), p. 283-288, North-Holland. 17. Ю. А.Бауров, Б.М.Серегин, А.В.Черников. "Экспериментальные исследования взаимодействия сильноточных систем с физическим вакуумом и реализация нового принципа движения", "Физическая мысль России", N 1, 1994 г., август, стр. 1 - 6. 18. Ю.А.Бауров, В.Г.Вержиковский. "Об асимметрии торможения вращающихся магнитных дисков в вакууме при правом и левом вращении", "Физическая мысль России", N 2, 1995 г., стр. 21-27. 19. Yu. A.Baurov, V. Schutov. "On the magnetic potential influence onto the velocity beta-decay", International conference: "Space, time, gravitation", Program and abstracts, May 23-28, 1994, St.-Petersburg, Russia. 20. Ю. А.Бауров, Шутов В.Л. "О влиянии векторного магнитного потенциала на скорость бета-распада", в сборнике: "Новые идеи в естествознании", (По материалам 3-ей Международной Конференции "Пространство, время, тяготение"). Часть 1 "Физика", серия "Проблемы исследования Вселенной", выпуск 18. Российская Академия наук, изд. Центральная научно-исследовательский институт машиностроения, Санкт-Петербург, 1995 г, стр. 16-23. 21. Ю. А.Бауров, В.Л.Шутов. "О влиянии векторного магнитного потенциала Земли и Солнца на скорость бета-распада", "Прикладная физика", N 1, 1995 г., стр. 40-45. 22. I. R.Walker. "Verification of the Aharonov-Bohm effect in superconductors by use of toroidal flux geometry", Physical Reviev B, V. 33, N 7, p. 5028-5029 (1986). 23. "Ааронова-Бома эффект", "Физическая энциклопедия", гл. ред. А.М.Прохоров, изд. "Советская энциклопедия", Москва, 1988 г., том 1, стр. 7-8. 24. Е. Ю.Клименко, С.И.Новиков. "Проведение проектных и расчетных работ для создания магнитных систем движителя и генератора, использующих энергию физического вакуума. Разработка и изготовление источника питания для сверхпроводящей системы движителя". Научно-технический отчет, "Российский научный центр "Курчатовский институт", Москва, 1994 г. 25. П.И.Бакулин, Э.В.Кононович, В.И.Мороз. "Курс общей астрономии", изд. 5-е, переработанное, изд. "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, Москва, 1983 г. 26. И. Е.Тамм. "Основы теории электричества", изд. "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, 8-е изд., Москва, 1966 г., стр. 219. 27. Ю. А. Бауров, Ю. Н. Бабаев, В.К.Аблеков. "Об одной модели слабого, сильного и электромагнитного взаимодействий", "Доклады Академии Наук", 1981 г., т. 259, N 5, стр. 1080. 28. Ю. А. Бауров, Ю.Н.Бабаев, В.К.Аблеков. "О неоднозначности скорости распространения электромагнитного поля", "Доклады Академии Наук", 1982 г., т. 262, N 1, стр. 68. 29. Ю. А. Бауров, Ю. Н.Бабаев, В.К.Аблеков. "Электромагнитный вакуум и сильные взаимодействия", "Доклады Академии Наук", 1982 г., т. 265, N 5, стр. 1108.
Формула изобретения





















































РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8