दिन में भी तारों को ट्रैक करने वाला SR-71 Blackbird का Astro-Nav सिस्टम
(theaviationgeekclub.com)- SR-71 Blackbird को satellite navigation network से पहले लंबे समय तक high-speed reconnaissance करनी पड़ती थी, और Nortronics NAS-14V2 ANS तारों का उपयोग करके अपनी स्थिति को correct करता था
- RSO cockpit के पीछे लगा उपकरण ऊपर के lens से तारों को देखकर inertial navigation system को update करता था, और route guidance की accuracy कम से कम 90m, यानी 300 feet के स्तर की थी
- अधिकतम 10 घंटे तक उड़ने वाले SR-71 को अपनी position 1,885 feet के भीतर और flight path center से 300 feet के भीतर बनाए रखनी होती थी, और ANS यह precision navigation संभालता था
- ANS onboard star list में से कम से कम दो तारों को track करता था और chronometer से ground reference position की calculation करता था; special quartz window और star tracker की वजह से यह दिन में भी तारे देख सकता था
- 2 जुलाई 1967 को SR-71A #17972 की training flight में ANS failure के कारण Jim Watkins और Dave Dempster गलती से Mexico के airspace में प्रवेश कर गए
SR-71 के लिए जरूरी star-based navigation
- SR-71 Lockheed A-12 और YF-12A से विकसित हुआ long-range Mach 3+ strategic reconnaissance aircraft था
- SR-71 की पहली उड़ान 22 दिसंबर 1964 को हुई, और पहला operational aircraft जनवरी 1966 में California के Beale Air Force Base स्थित 4200th, बाद में 9th Strategic Reconnaissance Wing, को सौंपा गया
- Kelly Johnson ने Lockheed Martin के लेख में याद किया कि Blackbird पिछले aircraft से बिल्कुल अलग category में था और “हर चीज़ invent करनी पड़ी”
- A-12 program के अनुभव के बाद US Air Force ने माना कि SR-71 को safely operate करने के लिए two-person crew की जरूरत है
- pilot aircraft control और automatic systems की monitoring संभालता था
- Reconnaissance Systems Officer, यानी RSO, camera, sensor, defense system और navigation system संभालता था
RSO के पीछे लगाया गया R2-D2
- RSO aircraft में लगे surveillance और defense equipment को operate करता था
- इसमें एक sophisticated Electronic Counter Measures system शामिल था, जो अधिकांश acquisition और target radar को jam कर सकता था
- Nortronics NAS-14V2 Astroinertial Navigation System, यानी ANS, भी RSO द्वारा संभाले जाने वाले उपकरणों में था
- Smithsonian Institution के अनुसार ANS SR-71 को तेज celestial navigation position correction देता था
- ANS RSO cockpit के पीछे लगाया गया था, और 1977 में Star Wars film आने के बाद इसे प्यार से R2-D2 कहा जाने लगा
- उपकरण के top lens से देखे गए तारों का उपयोग करके navigation position calculate की जाती थी, और यह value inertial navigation system update और route guidance में इस्तेमाल होती थी
- route guidance accuracy कम से कम 90m, 300 feet के स्तर की थी
- कुछ मौजूदा aircraft और missile systems GPS backup के तौर पर इसके improved versions का उपयोग करते हैं
1960s-style GPS की तरह काम करने वाला ANS
- ANS 1960s-style GPS के करीब था, लेकिन satellite के बजाय तारों का उपयोग करके अपनी position पता करता था
- modern satellite navigation networks के न होने के दौर में, SR-71 के operation areas में जरूरी precision navigation का कोई विकल्प नहीं था
- SR-71 को अधिकतम 10 घंटे की high-speed flight के दौरान भी position को precisely maintain करना होता था
- इसे अपनी position 1,885 feet, 575m के भीतर lock कर पाने में सक्षम होना था
- इसे flight path center से 300 feet, 91m के भीतर बने रहना था
- ANS ने hostile areas में स्थित specific precision targets उपलब्ध कराए
- यह उपकरण SR-71 के takeoff से पहले runway पर खड़े रहते हुए भी Earth rotation detect कर सकने वाला gyro compass था
- RSO runway पर किसी point के coordinates और ANS values की तुलना कर सकता था, और दोनों values लगभग हमेशा बिल्कुल समान होती थीं
pre-flight programming और दिन में तारों का observation
- ANS onboard list में मौजूद तारों में से कम से कम दो को एक साथ track करता था, और chronometer की मदद से SR-71 की ground reference position calculate करता था
- हर flight से पहले aircraft की basic alignment और flight plan punched tape पर record किए जाते थे
- punched tape aircraft को यह जानकारी देती थी
- कहां जाना है
- कब turn करना है
- sensors को कब on और off करना है
- तारे RSO cockpit के पीछे मौजूद special quartz window के जरिए observe किए जाते थे
- special star tracker दिन में भी तारे देख सकता था
- सभी missions में वही तारे इस्तेमाल नहीं होते थे; flight area के अनुसार इस्तेमाल किए जाने वाले तारे बदलते थे
- अगर southern hemisphere में flight होती, तो सिर्फ वहीं से दिखने वाले तारों का उपयोग किया जाता, लेकिन यह confirm नहीं है कि SR-71 ने वास्तव में southern hemisphere में उड़ान भरी थी या नहीं
वास्तविक operations में सामने आई reliability और limitations
- जब SR-71 cruising speed और altitude पर पहुंच जाता, तो mission hostile या potentially hostile countries के बारे में camera और sensors से जानकारी collect करने पर focus करता था
- Air Force Colonel Jim Watkins ने 85,000 feet और Mach 3 पर flight को “लगभग धार्मिक अनुभव” बताया
- RSO लोगों के बीच ANS को लेकर कहा जाता था कि “कोई भी सूरज, चांद, ग्रहों या तारों को jam या shoot down नहीं कर सकता”
- 2 जुलाई 1967 को Jim Watkins और Dave Dempster ने SR-71A #17972 से अपनी पहली international sortie की
- इस training mission में ANS failure हुआ, और crew गलती से Mexico के airspace में प्रवेश कर गया
1 टिप्पणियां
Hacker News की रायें
1990 के शुरुआती दशक में कुछ समय के लिए लोकप्रिय रहे Windows Mobile के लिए मैंने Pocket Stars नाम का एक constellation chart और ephemeris ऐप बनाया था
असल में यह ocean-going navigators के लिए था, ताकि GPS fail होने की स्थिति में sextant से तीन या अधिक observations के आधार पर भौगोलिक स्थिति की गणना कर सकें, लेकिन किसी समझ से परे वजह से एक Israeli military contractor ने इसे बड़ी मात्रा में खरीदा
शायद इसका उपयोग बाकी सभी electronic equipment fail होने के बाद भी tanks और troops को दिशा तय कराने के लिए होना था, और यह मेरा 15 मिनट का Dr. Strangelove-शैली वाला उलझाव था
U.S. Navy में यह organizational knowledge गायब हो चुकी थी, लेकिन Coast Guard में बची हुई थी, और मकसद उन इलाकों में navigation था जहाँ GPS इस्तेमाल नहीं किया जा सकता
https://slate.com/technology/2015/10/u-s-naval-academy-reins...
मज़ाक कर रहा हूँ, लेकिन मुझे भी इस बात पर शायद ही शर्म आती है कि मैंने भी कभी WinMo development किया था
Google किए बिना, सिर्फ़ याददाश्त से दोहराऊँ तो यह 20वीं सदी के आखिर में किसी bar में unverifiable facts का आदान-प्रदान करने जैसा माहौल है
मेरी दिवंगत माँ के पुराने दोस्तों में एक retired engineer थे, जो कहते थे कि two-stage tuna can उन्होंने invent किया था, और अपने business में बचे हुए titanium casting के end pieces लोगों को दे दिया करते थे
उनके पास शायद लगभग 8x4 inch के polished quartz crystal cylinders की दो चीज़ें थीं, जो इतनी flat थीं कि उनके बीच alcohol की एक बूंद डाल दें तो उन्हें vertical direction में अलग करना मुश्किल हो जाता था
उनका दावा था कि वह चीज़ Polaris nuclear missile navigation system से आई थी, और navigation इस तरह होता था कि stars को देखकर ultra-precise timestamps से compare किया जाता था और core memory की log table जैसी किसी चीज़ का इस्तेमाल किया जाता था
अगर इसमें कुछ गलत है तो माफ़ कीजिए, लेकिन वे काफी credible लगते थे और इस बार मैं Google बंद रखकर लिख रहा हूँ
इसमें geometry बहुत थी
Cold War के दौरान California के offshore submarines से missile test launches किए जाते थे, और missile U.S. mainland को पार करके Florida के offshore में गिरती थी
Soviet Union हमेशा tests measure करने के लिए “fishing boats” भेजता था, लेकिन Coast Guard उन्हें भगाता नहीं था; बल्कि वे चाहते थे कि Soviets जानें कि ये missiles कितनी accurate हैं
analog technology से जो स्तर संभव था, उसे सोचकर आश्चर्य होता है
https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_flat#Wringing
missile navigation system में optical flats क्यों इस्तेमाल किए गए होंगे, यह मुझे नहीं पता, लेकिन जिज्ञासा होती है
उनका कहना था कि एक forklift operator ने Trident guidance system गिरा दिया था, और उन्हें simulation चलाकर तय करना था कि उसे remanufacturing के लिए Navy को वापस भेजना चाहिए या नहीं
लगता है transport box में rough-handling detectors built-in थे, और शायद 3 axes में पतले wires पर calibrated weights लटकाए जाते थे, फिर कौन-सा wire टूटा है यह देखकर maximum acceleration range का estimate लगाया जाता था
मैंने सुना था कि atmosphere के अधिकांश हिस्से से बाहर निकलने पर MIRV bus guidance unit lens cover खोलता है और stars की तस्वीर लेता है
उस समय MIRV bus rotate कर रहा होता है, इसलिए telescope sky के काफी बड़े हिस्से को sweep करता है, लेकिन photo बहुत specific time पर ली जाती है और interest का region sky का काफी छोटा टुकड़ा ही होता है, ऐसा बताया गया था
observed constellations की stored reference image से तुलना करके inertial measurement unit को recalibrate किया जाता है, ऐसा मैंने सुना था; एक rotation में star field confirm किया जाता है, अगले rotation में correction verify की जाती है, और फिर तुरंत individual warheads अलग होने शुरू हो जाते हैं
इतने छोटे observation window से inertial measurement unit को recalibrate करना अजीब लगता है, लेकिन यह भी बहुत संभव है कि किसी unauthorized intern को गलती से TS/SCI information leak न हो जाए, इसलिए जानबूझकर गलत जानकारी दी गई हो
guidance system की details आकर्षक हैं, लेकिन अफसोस है कि ultra-precise guidance का मुख्य उपयोग weapons हैं
lab की glass display case में Apollo inertial measurement unit का pendulous integrating gyro accelerometer रखा था, और यह अफसोस की बात थी कि उसे देखने आ सकने वाले लोग बहुत ही कम थे
gyroscope जैसे navigation systems को भी करीब से देखा जा सकता है
ऐसी engineering के स्तर को पास से detail में देखने का मौका कम ही मिलता है, इसलिए यह दिलचस्प है
करीब 10 साल पहले visit किया था तो कुछ photos लिए थे
छोटा museum है इसलिए काफी बेतरतीब है, लेकिन Miles M.52 model और असली Fairey Jet Gyrodyne जैसे unique exhibits भी हैं
https://museumofberkshireaviation.co.uk/html/exhibits/cheval...
https://www.flickr.com/photos/stevecargill/albums/7217772030...
यह किसी तरह की dead reckoning जैसा लगता है, लेकिन star observation और flat quartz disks का connection क्या है, समझा सकते हैं?
“यह दिन में भी तारे देखने जितना शक्तिशाली था” वाला बयान काफ़ी अजीब है
85,000 फीट पर, जो SR-71 की क्रूज़िंग ऊँचाई भी थी, अंतरिक्ष के दृश्य को ढकने वाले नीले “दिन के आसमान” की धारणा ऊपर नहीं, सिर्फ़ नीचे होती है
उस ऊँचाई पर Rayleigh scattering इतनी नहीं होती कि स्टार चार्ट से मिलाने के लिए तारे खोजने वाले कैमरे में बाधा बने
असल में, जब आप लगभग अंतरिक्ष के बीचोंबीच होते हैं, तो तारे हमेशा दिखते हैं, इसलिए स्टार नेविगेशन इस्तेमाल किया गया
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/atmos/blusky.html
इस डिवाइस के स्टार सेंसर से जुड़े कुछ दिलचस्प पेटेंट हैं, खासकर आसमानी बैकग्राउंड के gradient से संबंधित
निजी तौर पर मुझे Lockheed की तुलना में Northrop के पेटेंट ज़्यादा दिलचस्प लगते हैं, और हर मामले में पेटेंट contrast बढ़ाने के लिए infrared pass filter इस्तेमाल करने का ज़िक्र करते हैं
सेंसर मूल रूप से एक analog lock-in/synchronous detector है, जिसमें rotating shutter और एक wedge prism होता है जो स्टार इमेज को line-of-sight axis के चारों ओर precess कराता है
ज़्यादातर पेटेंट में मुख्य component shutter है, अलग-अलग patterns हैं, और Northrop ने काफ़ी चतुर design दिया था
photomultiplier tube से frequency-modulated signal निकलता है, जिसमें carrier shutter से आता है और modulation frequency prism और shutter के अंतर से आती है
modulated signal के phase और amplitude को मापकर telescope को तारे की ओर steer किया जा सकता है, और lock-in से मिलने वाला coding gain काफ़ी बड़ा होता है
पिछली टिप्पणी:
https://news.ycombinator.com/item?id=27084261
https://news.ycombinator.com/item?id=23238437
https://airandspace.si.edu/webimages/collections/full/NAS-14...
scattering frequency की चौथी घात के proportional होती है, इसलिए infrared range तक नीचे आने पर scattered light काफ़ी कम हो जाती है
आसमान के नीला दिखने की वजह भी यही है, और अगर हम देख पाते तो असल में यह ultraviolet के और करीब होता
astrophotography का plate-solving software भी काफ़ी अच्छा है; किसी फिल्म का screenshot लेकर यह पता लगाना मज़ेदार था कि तारे असली हैं या नहीं, और सही hemisphere के हैं या नहीं
हालांकि time और camera direction न पता हो तो इससे location पता करने में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता
Oregon के McMinnville में Evergreen Aerospace Museum जाएँ तो इस डिवाइस और विमान को करीब से देख सकते हैं
वहाँ DEF-H label वाला एक और Blackbird payload भी display पर है; वह साधारण सफ़ेद box जैसा दिखता है और आप उसे देख तो सकते हैं, लेकिन वह क्या करता है यह पता नहीं चलने दिया गया है
तस्वीरों से scale का अंदाज़ा ठीक से नहीं लगता, लेकिन असल में वह बेहद बड़ा विमान था
मैं expert नहीं हूँ, लेकिन मेरी समझ में A-12 आखिरकार SR-71 तक पहुँचने वाला beta version जैसा aircraft था
https://sandiegoairandspace.org/collection/item/lockheed-a-1...
इस डिवाइस के अलावा वहाँ इतिहास का सबसे बड़ा लकड़ी का विमान Spruce Goose भी है, और वह सचमुच विशाल है
https://www.evergreenmuseum.org/exhibit/the-spruce-goose/
http://www.sr71.us/sr_sensors_pg3.htm
थोड़ा अलग विषय है, लेकिन कल पारंपरिक Polynesian ocean-going canoe की replica Hokulea San Francisco पहुँची
उसने star observation सहित non-instrument methods से navigation किया
https://www.sfchronicle.com/bayarea/article/hokulea-polynesi...
Hokulea की पहली voyage 1975 में हुई थी, और उसके बाद यह प्राचीन Polynesian wayfinding methods को दिखाने और संरक्षित करने के लिए दुनिया भर की voyages करती रही है
local news channel ने 2014 की एक पिछली voyage cover करते हुए एक video भी बनाया था, जिसमें summarized किया गया था कि प्राचीन navigators तारों को reference points के रूप में कैसे इस्तेमाल करते थे
https://youtu.be/dla3RoQo37M
यह काफ़ी जाना-माना है कि यह ऐसा ज्ञान है जिसे ideally समुद्र में practical तौर पर सिखाया जाता है, इसलिए यह लगभग लुप्त होने वाला था
लेकिन अब 30 की उम्र के लोगों में भी ऐसे लोग हैं जो तारों, आवाज़ों, wave shapes और patterns, cloud placement, और birds को देखकर navigation कर सकते हैं
https://manoa.hawaii.edu/exploringourfluidearth/physical/nav...
इसी तरह, ऐसे लोग भी हैं जो desert में रास्ता खोज सकते हैं, जबकि रेत के dunes ज़्यादातर लगातार बदलते रहते हैं
संयोग से मैं colleagues के साथ surfing waves के लिए सबसे अच्छी conditions पर बात कर रहा था
California की अच्छी waves Pacific के दूसरी तरफ़ के storms से शुरू होती हैं, और waves कई दिनों तक हजारों miles चलती हैं, फिर भी noticeably कमजोर नहीं होतीं
अगर आपको SR-71 और Cold War दौर के दूसरे reconnaissance aircraft में दिलचस्पी है, तो Ben Rich की Skunkworks पढ़ने लायक किताब है, क्योंकि इसमें development process की कई मज़ेदार details हैं
एक और रोचक बात यह है कि 2025 आते-आते इतिहास का वह हिस्सा आ जाएगा जब SR-71 की पहली उड़ान आज की तुलना में Wright Flyer के ज्यादा करीब थी
मैंने JavaScript में उदाहरण के लिए एक digital sextant/navigation computer बनाया था
browser में camera control support सीमित होने की वजह से practical use कम है, लेकिन आमतौर पर यह असली location से 10 miles के अंदर तक सही बता सकता है
इसे मैंने मुख्य रूप से Louisville Astronomical Society में दिए गए एक presentation के लिए algorithm कैसे काम करता है यह दिखाने वाले example के रूप में बनाया था
app:
https://www.celestialprogramming.com/apps/celestialfix/sexta...
presentation video, audio बहुत धीमा है:
https://www.youtube.com/watch?v=5kAqcZYmWjA&t=5s
मैंने खिलौना-स्तर का star camera implementation बनाया था: https://nickp.svbtle.com/star-cameras
source code में दिखता है, लेकिन ऐसा लगता है कि सिर्फ दो stars इस्तेमाल हो रहे हैं; सोच रहा हूँ यह कैसे काम करता है
मेरी समझ से ASTAP और Astrometry.Net तीन या चार stars इस्तेमाल करते हैं और उनके बीच के angles और distances calculate करते हैं
यह दिलचस्प है कि यह confirm नहीं है कि SR-71 ने Southern Hemisphere में उड़ान भरी थी या नहीं
अगर सच में नहीं भरी थी और system भी उसी हिसाब से design नहीं किया गया था, तो यह काफी साहसी design रहा होगा
इसलिए शायद यह मान लेना बेहतर है कि जो test नहीं किया गया है वह बिल्कुल काम नहीं करता, और उसी limitation के भीतर रहना चाहिए
यह इतनी predictable problem लगती है कि यकीन करना मुश्किल है कि मैंने कोई असली कहानी सुनी थी, और Google पर search करने के लिए सही keywords भी नहीं मिल रहे
हालांकि इसका मतलब यह हो सकता है कि Southern Hemisphere में ही दिखने वाले दो stars इस्तेमाल करने पड़ते हों
https://airandspace.si.edu/webimages/collections/full/NAS-14...
missiles के लिए celestial navigation के बारे में पहली बार सुना तो यह Star Trek जैसा futuristic लगा था
लेकिन अब जब मैं अक्सर astrophotography करता हूँ, तो यह बस मेरे इस्तेमाल का एक और tool बन गया है
तरीका बहुत simple है: night sky की photo लें और अगर camera की focal length और pixel size पता हो, तो कुछ seconds में पता चल सकता है कि मेरा telescope ठीक-ठीक कहाँ point कर रहा है, 2.5 arcsecond accuracy के साथ
blind method भी संभव है जिसमें telescope या camera की कोई जानकारी नहीं होती, लेकिन उसमें कुछ minutes लगते हैं
अब average व्यक्ति average hardware पर तुरंत उन चीज़ों का estimate लगा सकता है जिनके लिए पहले दुनिया की बेहतरीन observatories को भारी मेहनत करनी पड़ती https://en.wikipedia.org/wiki/Fundamental_ephemeris