La navegación celeste , también conocida como astronavegación , es la práctica de fijar la posición utilizando estrellas y otros cuerpos celestes que permite a un navegante determinar con precisión su posición física actual real en el espacio o en la superficie de la Tierra sin depender únicamente de cálculos de posición estimados, comúnmente conocidos como navegación por estima . La navegación celeste se realiza sin utilizar navegación por satélite u otros medios de posicionamiento electrónicos o digitales modernos similares.
La navegación celestial utiliza "vistas", o mediciones angulares cronometradas, tomadas típicamente entre un cuerpo celeste (por ejemplo, el Sol , la Luna , un planeta o una estrella ) y el horizonte visible . La navegación celestial también puede aprovechar las mediciones entre cuerpos celestes sin referencia al horizonte de la Tierra, como cuando se utilizan la Luna y otros cuerpos seleccionados en la práctica llamada "lunares" o el método de distancia lunar , utilizado para determinar el tiempo preciso cuando se desconoce el tiempo.
La navegación astronómica, que consiste en observar el Sol y el horizonte desde la superficie de la Tierra, es una técnica muy utilizada, que permite determinar la posición de los astros mediante diversos métodos, uno de los cuales es el popular y sencillo método denominado "navegación a vista de mediodía", que consiste en una única observación de la altitud exacta del Sol y la hora exacta de esa altitud (conocida como "mediodía local"), el punto más alto del Sol sobre el horizonte desde la posición del observador en un día determinado. Esta observación angular, combinada con el conocimiento simultáneo de su hora exacta, denominada hora en el meridiano de Greenwich, permite obtener directamente una latitud y longitud fijas en el momento y lugar de la observación mediante una simple reducción matemática. La Luna, un planeta, Polaris o una de las otras 57 estrellas de navegación cuyas coordenadas se tabulan en cualquiera de los almanaques náuticos o aéreos publicados también pueden lograr este mismo objetivo.
La navegación astronómica cumple su propósito mediante mediciones angulares (observaciones) entre los cuerpos celestes y el horizonte visible para localizar la posición de uno en la Tierra, ya sea en tierra, en el aire o en el mar. Además, las observaciones entre estrellas y otros cuerpos celestes lograron los mismos resultados mientras se estaba en el espacio, lo que se utilizó en el programa espacial Apolo y todavía se utiliza en muchos satélites contemporáneos. De igual modo, la navegación astronómica puede utilizarse mientras se está en otros cuerpos planetarios para determinar la posición en su superficie, utilizando su horizonte local y cuerpos celestes adecuados con tablas de reducción correspondientes y conocimiento de la hora local.
Para la navegación por medios celestes, cuando un cuerpo celeste se encuentra en la superficie de la Tierra en un instante dado, se encuentra directamente sobre un único punto de la superficie terrestre. La latitud y longitud de ese punto se conocen como posición geográfica (GP) del cuerpo celeste , cuya ubicación se puede determinar a partir de las tablas del almanaque náutico o aéreo de ese año. El ángulo medido entre el cuerpo celeste y el horizonte visible está directamente relacionado con la distancia entre la GP del cuerpo celeste y la posición del observador. Después de algunos cálculos, conocidos como " reducción de la visibilidad ", esta medición se utiliza para trazar una línea de posición (LOP) en una carta náutica o una hoja de trabajo de trazado, con la posición del observador en algún lugar de esa línea. La LOP es en realidad un segmento corto de un círculo muy grande en la Tierra que rodea la GP del cuerpo celeste observado. (Un observador situado en cualquier punto de la circunferencia de este círculo en la Tierra, midiendo el ángulo del mismo cuerpo celeste sobre el horizonte en ese instante de tiempo, observaría que ese cuerpo está en el mismo ángulo sobre el horizonte.) Las miras de dos cuerpos celestes dan dos líneas de ese tipo en el mapa, que se intersecan en la posición del observador (en realidad, los dos círculos darían como resultado dos puntos de intersección que surgen de las miras de dos estrellas descritas anteriormente, pero uno puede descartarse ya que estará lejos de la posición estimada; consulte la figura en el ejemplo siguiente). La mayoría de los navegantes utilizarán miras de tres a cinco estrellas, si están disponibles, ya que eso dará como resultado una sola intersección común y minimizará la posibilidad de error. Esa premisa es la base del método más comúnmente utilizado de navegación celestial, conocido como el "método de altitud-intersección". Se deben trazar al menos tres puntos. La intersección del gráfico generalmente proporcionará un triángulo donde la posición exacta está dentro de él. La precisión de las miras se indica por el tamaño del triángulo.
Joshua Slocum utilizó tanto la observación del mediodía como la observación de las estrellas para determinar su posición actual durante su viaje, la primera circunnavegación registrada del mundo en solitario. Además, utilizó el método de distancia lunar (o "lunares") para determinar y mantener la hora conocida en Greenwich (el meridiano principal), manteniendo así su "reloj de hojalata" razonablemente preciso y, por lo tanto, sus posiciones fijas precisas.
La navegación astronómica sólo puede determinar la longitud cuando se conoce con precisión la hora en el meridiano principal . Cuanto más exactamente se conozca la hora en el meridiano principal (longitud 0°), más precisa será la fijación; de hecho, cada error de cuatro segundos de la fuente de tiempo (comúnmente un cronómetro o, en los aviones, un " reloj de bolsillo " preciso) puede llevar a un error de posición de una milla náutica . Cuando se desconoce la hora o no se confía en ella, se puede utilizar el método de la distancia lunar como método para determinar la hora en el meridiano principal. Se utilizan un reloj que funcione con un segundero o dígito, un almanaque con correcciones lunares y un sextante. Sin ningún conocimiento de la hora en absoluto, un cálculo lunar (dada una Luna observable de una altitud respetable) puede proporcionar la hora con una precisión de uno o dos segundos con unos 15 a 30 minutos de observaciones y reducción matemática a partir de las tablas del almanaque. Después de practicar, un observador puede derivar y comprobar regularmente el tiempo usando este método con un margen de error de navegación de aproximadamente un segundo o una milla náutica debido a errores atribuidos a la fuente del tiempo.
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A la derecha se muestra un ejemplo que ilustra el concepto que sustenta el método de intersección para determinar la posición. (Otros dos métodos comunes para determinar la posición de uno mediante la navegación astronómica son la longitud por cronómetro y los métodos exmeridianos ). En la imagen adyacente, los dos círculos del mapa representan líneas de posición del Sol y la Luna a las 12:00 GMT del 29 de octubre de 2005. En ese momento, un navegante en un barco en el mar midió que la Luna estaba a 56° sobre el horizonte utilizando un sextante . Diez minutos después, se observó que el Sol estaba a 40° sobre el horizonte. Luego se calcularon y trazaron líneas de posición para cada una de estas observaciones. Dado que tanto el Sol como la Luna se observaron en sus respectivos ángulos desde la misma ubicación, el navegante tendría que estar ubicado en uno de los dos lugares donde se cruzan los círculos.
En este caso, el navegante se encuentra en el océano Atlántico, a unas 350 millas náuticas (650 km) al oeste de Madeira , o en América del Sur, a unas 90 millas náuticas (170 km) al suroeste de Asunción , Paraguay. En la mayoría de los casos, determinar cuál de las dos intersecciones es la correcta es obvio para el observador porque a menudo están separadas por miles de millas. Como es poco probable que el barco esté navegando por América del Sur, la posición en el Atlántico es la correcta. Tenga en cuenta que las líneas de posición en la figura están distorsionadas debido a la proyección del mapa; serían circulares si se trazaran en un globo terráqueo.
Un observador en la punta Gran Chaco vería la Luna a la izquierda del Sol, y un observador en la punta Madeira vería la Luna a la derecha del Sol.
La medición precisa de ángulos ha evolucionado con el paso de los años. Un método sencillo consiste en mantener la mano sobre el horizonte con el brazo estirado. La anchura angular del dedo meñique es de poco más de 1,5 grados con el brazo extendido y se puede utilizar para estimar la elevación del Sol desde el plano del horizonte y, por lo tanto, estimar el tiempo hasta la puesta del sol. La necesidad de mediciones más precisas condujo al desarrollo de una serie de instrumentos cada vez más precisos, entre ellos el kamal , el astrolabio , el octante y el sextante . El sextante y el octante son más precisos porque miden ángulos desde el horizonte, eliminando los errores causados por la colocación de las agujas de un instrumento, y porque su sistema de espejo doble cancela los movimientos relativos del instrumento, mostrando una vista estable del objeto y el horizonte.
Los navegantes miden la distancia en la Tierra en grados , minutos de arco y segundos de arco . Una milla náutica se define como 1.852 metros, pero también es (no por accidente) un minuto de arco de ángulo a lo largo de un meridiano de la Tierra. Los sextantes pueden leerse con una precisión de 0,1 minutos de arco, por lo que la posición del observador puede determinarse (teóricamente) con una precisión de 0,1 millas náuticas (185,2 metros, o aproximadamente 203 yardas). La mayoría de los navegantes oceánicos, midiendo desde una plataforma móvil en condiciones favorables, pueden lograr una precisión práctica de aproximadamente 1,5 millas náuticas (2,8 km, suficiente para navegar con seguridad cuando no se ve tierra u otros peligros. [1]
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La navegación astronómica práctica requiere generalmente un cronómetro marino para medir el tiempo, un sextante para medir los ángulos, un almanaque [2] que proporcione tablas de coordenadas de los objetos celestes, un conjunto de tablas de reducción de la visibilidad para ayudar a realizar los cálculos de altura y acimut , y un mapa de la región. [3] Con las tablas de reducción de la visibilidad, los únicos cálculos necesarios son la suma y la resta. [4] Las pequeñas computadoras de mano, los portátiles e incluso las calculadoras científicas permiten a los navegantes modernos "reducir" las visualizaciones del sextante en minutos, automatizando todos los pasos de cálculo y/o búsqueda de datos. [5] La mayoría de las personas pueden dominar los procedimientos de navegación astronómica más simples después de uno o dos días de instrucción y práctica, incluso utilizando métodos de cálculo manuales.
Los navegantes modernos suelen utilizar la navegación astronómica en combinación con la navegación por satélite para corregir una trayectoria de estima , es decir, un curso estimado a partir de la posición, el rumbo y la velocidad de un buque. El uso de varios métodos ayuda al navegante a detectar errores y simplifica los procedimientos. Cuando se utiliza de esta manera, un navegante, de vez en cuando, mide la altitud del Sol con un sextante y luego la compara con una altitud precalculada en función de la hora exacta y la posición estimada de la observación. En la carta, la regla de un trazador puede marcar cada línea de posición. Si la línea de posición indica una ubicación a más de unas pocas millas de la posición estimada, se pueden realizar más observaciones para reiniciar la trayectoria de estima. [6]
En caso de falla eléctrica o de equipo, tomar líneas solares varias veces al día y avanzarlas por estima permite que un barco obtenga una señal de navegación básica suficiente para regresar a puerto. También se puede utilizar la Luna, un planeta, Polaris o una de las otras 57 estrellas de navegación para rastrear la posición celestial.
La latitud se medía en el pasado midiendo la altitud del Sol al mediodía (la "vista del mediodía") o midiendo las altitudes de cualquier otro cuerpo celeste al cruzar el meridiano (alcanzando su altitud máxima cuando se dirigía al norte o al sur), y con frecuencia midiendo la altitud de Polaris , la estrella del norte (suponiendo que sea suficientemente visible sobre el horizonte, lo que no es en el hemisferio sur ). Polaris siempre se mantiene a 1 grado del polo norte celeste . Si un navegante mide el ángulo con Polaris y descubre que está a 10 grados del horizonte, entonces está a unos 10 grados al norte del ecuador. Esta latitud aproximada se corrige luego utilizando tablas simples o correcciones de almanaque para determinar una latitud que sea teóricamente precisa con una precisión de una fracción de milla. Los ángulos se miden desde el horizonte porque localizar el punto directamente sobre la cabeza, el cenit , normalmente no es posible. Cuando la neblina oscurece el horizonte, los navegantes utilizan horizontes artificiales, que son espejos horizontales o recipientes de líquido reflectante, especialmente mercurio. En el último caso, el ángulo entre la imagen reflejada en el espejo y la imagen real del objeto en el cielo es exactamente el doble de la altitud requerida.
Si el ángulo con Polaris se puede medir con precisión, una medición similar de una estrella cercana a los horizontes oriental u occidental proporcionaría la longitud . El problema es que la Tierra gira 15 grados por hora, lo que hace que tales mediciones dependan del tiempo. Una medición realizada unos minutos antes o después de la misma medición del día anterior crea graves errores de navegación. Antes de que existieran buenos cronómetros , las mediciones de longitud se basaban en el tránsito de la luna o en las posiciones de las lunas de Júpiter . En su mayor parte, estos eran demasiado difíciles de usar por cualquiera que no fuera astrónomos profesionales. La invención del cronómetro moderno por John Harrison en 1761 simplificó enormemente el cálculo longitudinal.
El problema de la longitud tardó siglos en resolverse y dependía de la construcción de un reloj sin péndulo (ya que los relojes de péndulo no pueden funcionar con precisión en un barco inclinado o en un vehículo en movimiento de cualquier tipo). Durante el siglo XVIII se desarrollaron dos métodos útiles que todavía se practican hoy: la distancia lunar , que no implica el uso de un cronómetro, y el uso de un cronómetro preciso.
En la actualidad, los cálculos de longitud para profanos se pueden realizar anotando la hora local exacta (omitiendo cualquier referencia al horario de verano ) cuando el Sol está en su punto más alto en el cielo de la Tierra. El cálculo del mediodía se puede realizar de forma más fácil y precisa con una pequeña varilla exactamente vertical clavada en el suelo a nivel del suelo: tome la lectura de la hora cuando la sombra apunte hacia el norte (en el hemisferio norte). Luego tome la lectura de su hora local y réstela de GMT ( hora media de Greenwich ), o la hora en Londres, Inglaterra. Por ejemplo, una lectura de mediodía (12:00) cerca del centro de Canadá o de los EE. UU. ocurriría aproximadamente a las 6 pm (18:00) en Londres. La diferencia de 6 horas es un cuarto de un día de 24 horas, o 90 grados de un círculo de 360 grados (la Tierra). El cálculo también se puede realizar tomando el número de horas (use decimales para las fracciones de hora) multiplicado por 15, el número de grados en una hora. De cualquier manera, se puede demostrar que gran parte del centro de América del Norte se encuentra a 90 grados de longitud oeste o cerca de esa distancia. Las longitudes orientales se pueden determinar sumando la hora local a la GMT, con cálculos similares.
Un método más antiguo, pero todavía útil y práctico, para determinar la hora exacta en el mar antes de la llegada de los sistemas de cronometraje precisos y basados en satélites se denomina " distancias lunares" o "lunares", que se utilizó ampliamente durante un corto período y se perfeccionó para el uso diario a bordo de los barcos en el siglo XVIII. Su uso disminuyó a mediados del siglo XIX a medida que los barcos promedio en el mar disponían de relojes cada vez mejores (cronómetros). Aunque recientemente solo lo utilizaban los aficionados al sextante y los historiadores, ahora se está volviendo más común en los cursos de navegación celestial para reducir la dependencia total de los sistemas GNSS como potencialmente la única fuente de tiempo precisa a bordo de un barco. Diseñado para usarse cuando no se dispone de un reloj preciso o la precisión del reloj es sospechosa durante un largo viaje por mar, el navegante mide con precisión el ángulo entre la Luna y el Sol o entre la Luna y una de varias estrellas cerca de la eclíptica . El ángulo observado debe corregirse por los efectos de la refracción y la paralaje, como cualquier vista celestial. Para realizar esta corrección, el navegante mide las alturas de la Luna y del Sol (u otra estrella) aproximadamente al mismo tiempo que el ángulo de distancia lunar. Sólo se necesitan valores aproximados para las alturas. Un cálculo con tablas publicadas adecuadas (o a mano con logaritmos y tablas gráficas) requiere de unos 10 a 15 minutos de trabajo para convertir el ángulo observado a una distancia lunar geocéntrica. A continuación, el navegante compara el ángulo corregido con los que aparecen en las páginas del almanaque correspondientes para cada tres horas de la hora de Greenwich, utilizando tablas de interpolación para derivar valores intermedios. El resultado es una diferencia de tiempo entre la fuente de tiempo (de tiempo desconocido) utilizada para las observaciones y la hora real del meridiano cero (la del "meridiano cero" en Greenwich, también conocido como UTC o GMT). Conociendo la UTC/GMT, el navegante puede tomar un conjunto adicional de puntos de referencia y reducirlos para calcular su posición exacta en la Tierra como latitud y longitud locales.
El método considerablemente más popular era (y todavía es) usar un reloj preciso para medir directamente la hora de una mira de sextante. La necesidad de una navegación precisa llevó al desarrollo de cronómetros progresivamente más precisos en el siglo XVIII (ver John Harrison ). Hoy, el tiempo se mide con un cronómetro, un reloj de cuarzo , una señal horaria de radio de onda corta transmitida desde un reloj atómico o la hora mostrada en un receptor de señal horaria satelital . [7] Un reloj de pulsera de cuarzo normalmente mantiene la hora con una precisión de medio segundo por día. Si se usa constantemente, manteniéndolo cerca del calor corporal, su tasa de deriva se puede medir con la radio y, al compensar esta deriva, un navegante puede mantener la hora con una precisión de más de un segundo por mes. Cuando se conoce con precisión la hora en el meridiano principal (u otro punto de partida), la navegación astronómica puede determinar la longitud, y cuanto más exactamente se conozcan la latitud y la hora, más precisa será la determinación de la longitud. La velocidad angular de la Tierra depende de la latitud. En los polos, o latitud 90°, la velocidad de rotación de la Tierra llega a cero. A 45° de latitud, un segundo de tiempo equivale en longitud a 1.077,8 pies (328,51 m ), o una décima de segundo equivale a 107,8 pies (32,86 m) [8] En el ecuador ligeramente abultado, o latitud 0°, la velocidad de rotación de la Tierra o su equivalente en longitud alcanza su máximo a 465,10 m/s (1.525,9 pies/s ). [9]
Tradicionalmente, un navegante comprobaba su(s) cronómetro(s) con su sextante en un marcador geográfico inspeccionado por un astrónomo profesional. Esta es una habilidad poco común en la actualidad y la mayoría de los capitanes de puerto no pueden localizar el marcador de su puerto. Los barcos a menudo llevaban más de un cronómetro. Los cronómetros se guardaban en cardanes en una habitación seca cerca del centro del barco. Se utilizaban para ajustar la hora de la hora real, de modo que ningún cronómetro estuviera expuesto al viento y al agua salada en cubierta. Dar cuerda y comparar los cronómetros era una tarea crucial del navegante. Incluso hoy, todavía se registra diariamente en el diario de cubierta del barco y se informa al capitán antes de las ocho campanadas de la guardia de la mañana (mediodía a bordo). Los navegantes también ajustaban los relojes y el calendario del barco. Dos cronómetros proporcionaban redundancia modular dual , permitiendo una copia de seguridad si uno dejaba de funcionar pero no permitiendo ninguna corrección de error si los dos mostraban una hora diferente, ya que en caso de contradicción entre los dos cronómetros, sería imposible saber cuál estaba equivocado (la detección de error obtenida sería la misma que tener un solo cronómetro y comprobarlo periódicamente: todos los días al mediodía contra la estima ). Tres cronómetros proporcionaban redundancia modular triple , permitiendo la corrección de error si uno de los tres estaba equivocado, por lo que el piloto tomaría el promedio de los dos con lecturas más cercanas (votación de precisión promedio). Hay un viejo adagio a este efecto, que dice: "Nunca vayas al mar con dos cronómetros; lleva uno o tres". [10] Los buques dedicados a trabajos de reconocimiento generalmente llevaban muchos más de tres cronómetros; por ejemplo, el HMS Beagle llevaba 22 cronómetros . [11]
El concepto de línea de posición celeste fue descubierto en 1837 por Thomas Hubbard Sumner cuando, después de una observación, calculó y trazó su longitud en más de una latitud de prueba en su vecindad y notó que las posiciones se encontraban a lo largo de una línea. Usando este método con dos cuerpos, los navegantes finalmente pudieron cruzar dos líneas de posición y obtener su posición, determinando de hecho tanto la latitud como la longitud. Más tarde en el siglo XIX llegó el desarrollo del método de intersección moderno (Marcq St. Hilaire) ; con este método, la altura del cuerpo y el acimut se calculan para una posición de prueba conveniente y se comparan con la altura observada. La diferencia en minutos de arco es la distancia de "intersección" en millas náuticas a la que la línea de posición necesita ser desplazada hacia o desde la dirección del subpunto del cuerpo. (El método de intersección usa el concepto ilustrado en el ejemplo en la sección "Cómo funciona" anterior). Otros dos métodos para reducir las vistas son la longitud por cronómetro y el método exmeridiano .
Aunque la navegación astronómica se está volviendo cada vez más redundante con la llegada de receptores de navegación por satélite ( GNSS ) económicos y de alta precisión, se utilizó ampliamente en la aviación hasta la década de 1960 y en la navegación marítima hasta hace muy poco. Sin embargo, dado que un navegante prudente nunca confía en un único medio para determinar su posición, muchas autoridades marítimas nacionales aún exigen que los oficiales de cubierta demuestren conocimientos de navegación astronómica en los exámenes, principalmente como respaldo para la navegación electrónica o por satélite. Uno de los usos actuales más comunes de la navegación astronómica a bordo de grandes buques mercantes es la calibración de brújulas y la comprobación de errores en el mar cuando no se dispone de referencias terrestres.
En 1980, las regulaciones de la Marina francesa todavía exigían un reloj operado independientemente a bordo para que, en combinación con un sextante, la posición de un barco pudiera determinarse mediante navegación astronómica. [12]
La Fuerza Aérea y la Marina de los Estados Unidos continuaron instruyendo a los aviadores militares en el uso de la navegación celestial hasta 1997, porque:
La Academia Naval de los Estados Unidos (USNA) anunció que suspendería su curso sobre navegación celestial (considerado uno de sus cursos no relacionados con ingeniería más exigentes) del plan de estudios formal en la primavera de 1998. [14] En octubre de 2015, citando preocupaciones sobre la confiabilidad de los sistemas GNSS ante un posible ataque informático hostil , la USNA restableció la instrucción en navegación celestial en el año académico 2015 a 2016. [15] [16]
En otra academia de servicio federal, la Academia de la Marina Mercante de los Estados Unidos, no hubo interrupción en la instrucción sobre navegación astronómica, ya que es un requisito para aprobar el examen de licencia de la Guardia Costera de los Estados Unidos para ingresar a la Marina Mercante . También se enseña en Harvard , más recientemente como Astronomía 2. [17]
Los navegantes privados, y en particular los que navegan largas distancias por todo el mundo, siguen utilizando la navegación astronómica. Para las tripulaciones de pequeñas embarcaciones de crucero, la navegación astronómica se considera generalmente una habilidad esencial cuando se aventuran más allá del alcance visual de la tierra. Aunque la tecnología de navegación por satélite es fiable, los navegantes de alta mar utilizan la navegación astronómica como herramienta de navegación principal o como herramienta de respaldo.
La navegación astronómica se utilizó en la aviación comercial hasta principios de la era de los aviones a reacción; los primeros Boeing 747 tenían un "puerto sextante" en el techo de la cabina. [18] Solo se eliminó gradualmente en la década de 1960 con la llegada de los sistemas de navegación inercial y Doppler, y los sistemas actuales basados en satélites que pueden localizar la posición de la aeronave con una precisión de una esfera de 3 metros con varias actualizaciones por segundo.
Se utilizó una variante de la navegación astronómica terrestre para orientar la nave espacial Apolo en su camino hacia y desde la Luna. Hasta el día de hoy, misiones espaciales como el Mars Exploration Rover utilizan rastreadores de estrellas para determinar la actitud de la nave espacial.
Ya a mediados de los años 60 se habían desarrollado sistemas electrónicos e informáticos avanzados que permitían a los navegantes obtener puntos de referencia celestes automáticos. Estos sistemas se utilizaban a bordo de barcos y aviones de la Fuerza Aérea de los EE. UU. y eran muy precisos, capaces de fijar hasta 11 estrellas (incluso durante el día) y determinar la posición de la nave a menos de 300 pies (91 m). El avión de reconocimiento de alta velocidad SR-71 era un ejemplo de una aeronave que utilizaba una combinación de navegación inercial y celeste automática . Sin embargo, estos raros sistemas eran caros y los pocos que siguen en uso hoy en día se consideran como respaldo de sistemas de posicionamiento por satélite más confiables.
Los misiles balísticos intercontinentales utilizan la navegación astronómica para comprobar y corregir su rumbo (inicialmente establecido mediante giroscopios internos) mientras vuelan fuera de la atmósfera terrestre . La inmunidad a las señales de interferencia es el principal impulsor de esta técnica aparentemente arcaica.
La navegación y cronometraje basados en púlsares de rayos X (XNAV) es una técnica de navegación experimental para el espacio mediante la cual las señales periódicas de rayos X emitidas por los púlsares se utilizan para determinar la ubicación de un vehículo, como una nave espacial en el espacio profundo. Un vehículo que use XNAV compararía las señales de rayos X recibidas con una base de datos de frecuencias y ubicaciones de púlsares conocidas. De manera similar al GNSS, esta comparación permitiría al vehículo triangular su posición con precisión (±5 km). La ventaja de usar señales de rayos X en lugar de ondas de radio es que los telescopios de rayos X pueden hacerse más pequeños y livianos. [19] [20] [21] El 9 de noviembre de 2016, la Academia China de Ciencias lanzó un satélite experimental de navegación de púlsares llamado XPNAV 1 . [22] [23] SEXTANT (Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology) es un proyecto financiado por la NASA desarrollado en el Centro de Vuelo Espacial Goddard que está probando XNAV en órbita a bordo de la Estación Espacial Internacional en conexión con el proyecto NICER , lanzado el 3 de junio de 2017 en la misión de reabastecimiento de la ISS SpaceX CRS-11 . [24]
Los equipos de entrenamiento de navegación celeste para tripulaciones de aeronaves combinan un sencillo simulador de vuelo con un planetario .
Un ejemplo temprano es el Link Celestial Navigation Trainer , utilizado en la Segunda Guerra Mundial . [25] [26] Ubicado en un edificio de 45 pies (14 m) de altura, contaba con una cabina que albergaba a toda la tripulación del bombardero (piloto, navegante y bombardero). La cabina ofrecía una gama completa de instrumentos , que el piloto usaba para volar el avión simulado. Fijado a una cúpula sobre la cabina había una disposición de luces, algunas colimadas , que simulaban constelaciones , a partir de las cuales el navegante determinaba la posición del avión. El movimiento de la cúpula simulaba las posiciones cambiantes de las estrellas con el paso del tiempo y el movimiento del avión alrededor de la Tierra. El navegante también recibía señales de radio simuladas desde varias posiciones en el suelo. Debajo de la cabina se movían "placas de terreno" (grandes fotografías aéreas móviles del terreno de abajo) que daban a la tripulación la impresión de vuelo y permitían al bombardero practicar la alineación de los objetivos de bombardeo. Un equipo de operadores se sentó en una cabina de control en el suelo debajo de la máquina, desde donde podían simular condiciones meteorológicas como el viento o las nubes. Este equipo también rastreaba la posición del avión moviendo un "cangrejo" (un marcador) en un mapa de papel.
El Link Celestial Navigation Trainer fue desarrollado en respuesta a una solicitud realizada por la Royal Air Force (RAF) en 1939. La RAF ordenó 60 de estas máquinas, y la primera se construyó en 1941. La RAF utilizó solo unas pocas de ellas, alquilando el resto a los EE. UU., donde finalmente se utilizaron cientos.
Previamente programado para un lanzamiento en diciembre de 2016 en SpaceX-12, NICER ahora volará a la Estación Espacial Internacional con otras dos cargas útiles en SpaceX Commercial Resupply Services (CRS)-11, en el maletero no presurizado del vehículo Dragon.
Medios relacionados con la navegación astronómica en Wikimedia Commons
