ASTRONAWIGACJA
Opowieści głodnej treści.
Przez dwa stulecia, a były to stulecia, w których biały człowiek kolonizował świat, od trzeciej, mniej więcej, dekady XVIII (napiszę też - 18, dla tych, którzy nie znają rzymskiej notacji) wieku, od wynalazku najpierw oktantu, a zaraz potem sekstantu, który jest odmianą oktantu o większym zakresie limbusa, astronawigacja była królową i zwieńczeniem ówczesnych systemów nawigacyjnych. Jedynym sposobem by odnaleźć się na bezkresie oceanu w tygodnie trwających trawersatach.
Zwróćmy uwagę, że odkrycie Świata, czasy wielkich odkryć geograficznych to wieki XV i XVI, kiedy żeglowano przez Pacyfik, z Meksyku na Filipiny nie tylko, bez znajomości aktualnej pozycji ale nawet bez żadnej mapy, które dopiero trzeba było narysować.
Zatem żegluga bez mapy i sekstantu była oczywiście możliwa, skoro żeglowano tak przez setki lat po całym świecie, jednak była to żegluga zarówno powolna, nieregularna ale też szalenie niebezpieczna.
Wynalazek sekstantu, John Hadley, 1731, otworzył odkryte już dwieście lat przedtem lądy na nowoczesną gospodarkę i transport. Wymianę handlową będącą podstawą rozwoju. Potrzebne było jeszcze pięćdziesiąt lat na wynalezienie chronometru po to by domknąć system.
Następne dwieście lat były w żegludze czasem astronawigacji. Sekstant praktycznie od początku jest konstrukcją skończoną tak jak został wynaleziony tak był używany w podziale jedynie na klasy według jakości wykonania. Dodano później libellkę jako sztuczny horyzont bo nocą czasem nie widać rzeczywistego (nie widać też tej libellki, ale to mniejsza...).
Sekstant i chronometr stanowiły odtąd, od czasu skonstruowania przez Harrisona urządzenia H4, przypominającego nieco przerośnięty zegarek kieszonkowy, nierozłączną parę. Oba zmieniły, chociaż nie od razu, współczesny im świat wyprowadzając handel na szerokie wody i wprowadzając w związku z tym podział świata na strefy czasowe, pojęcie czasu; strefowego, urzędowego i linii zmiany daty.
Do momentu wynalezienia chronometru cywilizacja europejska znała dwa rodzaje czasu; uniwersalny czyli astronomiczny, dostępny tylko w obserwatoriach astronomicznych i czas lokalny, w każdym lokalu inny.
Każda wieś miała swój własny czas regulowany przy pomocy piania kogutów i, ewentualnie, zegarem na wieży kościelnej o nieznanym stanie i chodzie mocno chwiejnym. Chronometr przenosił czas uniwersalny na oceany ale też używanie takiego precyzyjnego czasu było niewygodne, trzeba go było, dosłownie, przenieść z Obserwatorium na statek. A jeżeli statek stał w porcie odległym od Obserwatorium to co wtedy? A jeżeli tych statków nie było dwa czy osiem, ale osiemdziesiąt na raz?
Do synchronizacji czasu zaprzęgnięto telegraf. Sieć przewodów telegraficznych od połowy XIX wieku zaczęła oplatać świat a przebieg sygnału był natychmiastowy. W portach na całym świecie instalowano wysokie wieże, podwieszano u ich szczytu ażurowe, metalowe kule podtrzymywane na topie przy pomocy elektromagnesu. Telegraficzny Sygnał z Obserwatorium Astronomicznego, na przykład dla Gdańska, gdzie w Nowym Porcie możemy do dzisiaj podziwiać tego typu urządzenie, sygnał przychodził ze Wzgórza Telegraficznego w Poczdamie, rozłączał obwód, kula opadała, na ten widok nawigatorzy na zgromadzonych w porcie statkach uruchamiali ręczne stopery porównywane następnie ze wskazaniami okrętowych chronometrów.
Nastała, i trwa do dzisiaj, era niedoczasu, życia taktowanego skokiem sekundnika, w klasycznych chronometrach morskich, półsekundnika. Potem oczywiście rolę synchronizatora czasu przejął telegraf bez drutu i liczne sygnały radiowe czasu rozbrzmiewały świergotem w eterze przez cały prawie wiek dwudziesty. Do dzisiaj Polskie Radio podaje w południe radiowy sygnał czasu. Przez wiele dziesięcioleci z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. Dzisiaj już tylko hejnał leci z wieży Mariackiej a sygnał jest z Instytutu Normalizacji Miar i Jakości w Warszawie.
I tak to sobie trwało; astronawigacja wraz z chronometrem, aż do czasu rozpowszechnienia nawigacji elektronicznej w... latach II wojny światowej. Radionawigacja w zasadzie jest współczesna samemu wynalazkowi radionadajnika jednak jakieś bardziej zautomatyzowane systemy zaczęły powstawać dla celów ofensywy lotniczej; najpierw niemieckiego Blitz'u na Londyn i Coventry a potem brytyjskiego zamieniania w ruinę kolejnych niemieckich miast przy pomocy bombowców typu Lancaster, dziesięciocentymetrowego radaru H2S i systemu nawigacyjnego Gee, w prostej linii protoplasty systemu Loran i Decca, czyli hiperbolicznych, automatycznych systemów radionawigacyjnych bliskiego i średniego zasięgu. System dalekiego zasięgu Consol wywodził się zaś w prostej linii z niemieckiego Sonne służącego do nawigacji lotniczej samolotów zwiadowczych mających nad Atlantykiem śledzić alianckie konwoje. Po wojnie wszystko to razem poskładano do kupy i tak oto nawigacja elektroniczna zaczęła wypierać astronawigację na długo zanim wzleciał na orbitę pierwszy satelita systemu TRANSIT (1960 rok.), systematycznie od roku 1964, oczywiście dla celów militarnych. Do żeglugi cywilnej satelity szerokim frontem zaczęły wchodzić około piętnastu lat później, pod koniec lat siedemdziesiątych XX wieku.
Jak wszyscy wiemy, dzisiaj bez systemu GPS nowe pokolenie "nawigatorów" nie wyobraża sobie wyjścia poza portowe, nomen omen, główki. Czy zatem klasyczna astronawigacja może spełniać rolę awaryjnego GPSa, gdyby ten, czy też podobne mu inne, nagle zamilkł. Niekoniecznie nawet na skutek globalnego wyłączenia ale, na przykład, lokalnej awarii statkowych źródeł zasilania. Bo to co jest nie do pomyślenia na statku bardzo łatwo może przydarzyć się niewielkiemu jachtowi. Chociaż w ostatnich latach postęp w rodzajach akumulatorów i w ograniczaniu zapotrzebowania na prąd współczesnych źródeł światła czy urządzeń nawigacyjnych zdecydowanie przyspieszył i dzisiaj, pod tym względem mamy sytuację zupełnie inną niż jeszcze wczoraj, to taki jachtowy blackout jest oczywiście do wyobrażenia.
Czy zatem astronawigacja może się dzisiaj jeszcze komuś do czegoś przydać?
I tak i nie.
Systemy satelitarne upraszczają nawigację morską w sposób niebywały. Pomimo tego, że nawigacja elektroniczna jest stosowana na morzach już od czwartej dekady XX wieku to dopiero sygnał satelitarny w połączeniu z komputerem wyewoluował w chartplotter wyświetlający pozycję rzeczywistą. W ten sposób zredukował nawigatora do roli przeciętnie inteligentnej małpy, która nie potrzebuje wiedzy żadnej o loksodromach, ortodromach, siatkach merkatora, czy jakiś innych, skoro sytuacja nawigacyjna wyświetlana jest na bieżąco, do tego taka jaka jest, a nie taka jaka była, co jest cechą immanentną nawigacji tradycyjnej. Do tego radar ruchu rzeczywistego, wyświetlacz AISa dla wygody wrzucony na jeden ekran z mapą i radarem w ramach jachtowego ECSu (Electronic Chart System).
To był proces postępujący; zamiana najpierw sztuki nawigacyjnej w umiejętność, przekształcaną później w bezumiejętność. Tak , mniej więcej od czasów dr. Anschutz'a, który, nie tyle wynalazł, co praktycznie zastosował żyrokompas, w nawigacji morskiej, pod koniec XIX wieku do czasów obecnych.
Stałem kiedyś, dekady już temu w zeszłym jeszcze stuleciu, na pokładzie Eriksson'owskiego barku Pommeren w Mariehamn wpatrując się w kabinie nawigacyjnej w suchy kompas Plath'a, z różą wiatrów zawieszoną wewnątrz puszki na niciach jedwabnych i myśląc sobie, że przy pomocy sekstantu, logu Walker'a na linie wyrzucanego za rufę statku i tego tu kompasu, co zamykało katalog wszystkich pomocy nawigacyjnych na pokładzie, młodzi kapitanowie prowadzili ten wielki żaglowiec w rejsach dookoła Przylądka Horn... bez pudła i według rozkładu.
W czasie II wojny światowej, kiedy USA stały się "wielkim arsenałem demokracji" zaistniała konieczność przerzucenia lotem przez Atlanty setek i tysięcy samolotów. Z początkiem, kiedy radionawigacja hiperboliczna dopiero raczkowała, trzeba było te tysiące samolotów wyposażyć w sekstanty, o co mniejsza bo to można wyprodukować, ale też w tysiące nawigatorów, których w krótkim czasie wyprodukować nie było można. Uproszczono zatem konieczność pokładowych obliczeń do minimum co dało światu monstrualne ale wygodne w użyciu (prymitywne w użytkowaniu) tablice redukcyjne znane dzisiaj pod nazwą Tablic HD 605, a nawigator musiał być szkolony jedynie w arytmetyce i obsłudze sekstantu.
Ten wynalazek znacznie uprościł astronawigację, ułatwił, po wojnie, pracę oficerów marynarki handlowej wszystkich bander a także otworzył oceany szerokim rzeszom amatorów na swoich (a czasami na państwowych jak niektóre niedzisiejsze ikony polskiego żeglarstwa) jachtach przemierzających je w te i we wte.
Czy zatem to co przez dziesięciolecia wcale zgrabnie sobie funkcjonowało, nie mogłoby funkcjonować i dzisiaj, na przykład awaryjnie?
Otóż nie bardzo.
Klasyczna nawigacja służyła nie tyle do tego by się precyzyjnie określić na siatce geograficznej bo to było możliwe tylko w pewnym, dosyć znacznym, przybliżeniu ile do wyprowadzenia statku w zasięg widoczności jakiejś określonej pławy podejściowej, od której popłynie się do następnej pławy i do następnego nabieżnika. Była też sztuką unikania niebezpieczeństw nawigacyjnych, od precyzyjnej pozycji o wiele bardziej istotny był namiar, który trzymał statek w bezpiecznym sektorze a, w którym dokładnie miejscu, to już nie miało większego znaczenia. Do tego celu wypracowano szereg bardzo prostych ale też bardzo precyzyjnych instrumentów wymagających inteligentnej obsługi. Kompas namiarowy z namiernikiem i znaną aktualną dewiacją, log, stoper, sonda, zestaw aktualnych map papierowych z oprzyrządowaniem; trójkąty, ołówki, etc. , spisy świateł, locje. doświadczenie i umiejętnośc posługiwania się tym wszystkim.
To najprostsze.
Tych wszystkich rzeczy na współczesnym jachcie nie ma.
Nie ma też umiejętności się nimi posługiwania. Kiedy dwadzieścia lat temu telewizja doniosłą, że w Wielkiej Brytanii musiano sholować do portu jachcik, ponieważ jak donosił jego skipper, stracił on sygnał GPSu, to trzy czwarte Basenu Jachtowego w Gdyni (tak się wtedy mówiło na dzisiejszą "Marinę") idąc keją przewracała się ze śmiechu.
Jak jest dzisiaj to wystarczy poczytać komunikaty Służby Poszukiwania i Ratownictwa łatwo dostępne w internecie.
Metody astronawigacyjne dają nam linię pozycyjną, gdzieś na środku oceanu, trzeba mieć do tego plotting papierowy dla właściwej szerokości geograficznej, bo na generalce obejmującej cały Ocean to se można nawigować, zresztą tą generalkę też trzeba mieć. Trzeba też mieć umiejętności przeniesienia namiaru (ALP - Astronomicznej Linii Pozycyjnej) bo proszę nie wierzyć w to, że nawet dobrze teoretycznie obryty amator bez żadnej praktyki i koniecznej w tym wprawy zdejmie sekstantem w nocy namiar na dwie czy trzy gwiazdy. Jedyna gwiazda mu dostępna to Słońce i to też tylko wtedy jeżeli będzie się nieustannie w tym ćwiczył.
Zatem jeżeli w momencie blackdown'u jesteśmy na środku Oceanu i mamy na pokładzie:
- precyzyjny zegar o znanym stanie i chodzie dobowym
- ewentualnie odbiornik pośredniofalowy i aktualny ALRS Vol. 1. na półce
- termometr i barometr dla poprawek refrakcyjnych
- Tablice Nawigacyjne z Dreisonstok'iem i Rocznik Astronomiczny
- ewentualnie aktualny Almanach Brown'a z efemerydami
- Tablice Redukcyjne HD 605 (lub jakieś inne) zamiast Dreisonstok'a
- wyadjustowany sekstant (adjustacja sekstantu, patrz ilustracje ze skryptu K.O. Borchardt'a)
- mapy interesującego nas akwenu, mapy podejściowe do interesującego nas schronienia.
- kalkulator czterodziałaniowy.
To astronawigacja, w razie blackdown'u jest dla nas.
Sam proces jest prosty:
Mierzymy sekstantem wysokość Ciała Niebieskiego ponad horyzontem, poprawiamy o średni błąd indeksu, poprawkę na wzniesienie oka, na obniżenie horyzontu, na ciśnienie i temperaturę, górną lub dolna krawędź, na paralaksę, chwytamy czas, z tym wchodzimy do Browna, odczytujemy deklinację CN i poprawki na szybkość i ogólną, poprawiamy o minuty i sekundy, poprawiamy deklinację i już mamy GHA, dla Słońca i Planet, no chyba, że namierzaliśmy gwiazdę to wtedy SHA, liczymy sobie LHA i wchodzimy do HD 605 z pozycją specjalną, którą sobie odpowiednio obliczmy trywialny sposób. Chyba, że kulminacja albo Stella Polaris wtedy tablic redukcyjnych nie trzeba. Teraz już wystarczy, że przez kilka godzin trzymamy ściśle kurs i prędkość, powtarzamy operację, przenosimy namiar i mamy pozycję.
Na tyle precyzyjną, że jest szansa, że nie przyp... w ląd kiedy się on odsłoni i na horyzoncie zacznie migać jakieś światełko, które umiejętnie zmierzymy stoperem i we właściwym wydawnictwie odczytamy co to za latarnia, z kompasy namiarowego weźmiemy namiar, z mapy odczytamy kierunek i prędkość prądu pływowego, wykreślimy to sobie wszystko na mapie i w ten sposób bezpiecznie dotrzemy do portu.
Jeżeli to wszystko na pokładzie mamy to wtedy astronawigacja jest dla nas.
Jeżeli nie, to tak jak w przypadku mojego kolegi, który wraz z jachtem znalazł się w przyboju, chwycił za radiotelefon i na kanale 16 zaczął nadawać
- Mayday Mayday Mayday!
W odpowiedzi usłyszał;
- Where are you?
- Na plaży!
- To dzwoń po traktor...
