Το GPS θεωρείται σήμερα αυτονόητο στην καθημερινότητα, από τα smartphones και τα smartwatches μέχρι τα αυτοκίνητα και τα αεροπλάνα.
Κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας όμως η κατάσταση αλλάζει πλήρως, καθώς τα υποβρύχια δεν μπορούν να βασιστούν στους δορυφόρους για να γνωρίζουν πού βρίσκονται και γι’ αυτό χρησιμοποιούν τελείως διαφορετικά συστήματα πλοήγησης.
Γιατί το σήμα χάνεται κάτω από το νερό
Ο βασικός λόγος είναι ότι τα σήματα GPS μεταδίδονται με ραδιοκύματα υψηλής συχνότητας, τα οποία δεν μπορούν να διαπεράσουν αποτελεσματικά το νερό. Στη θάλασσα το πρόβλημα γίνεται ακόμη μεγαλύτερο, επειδή το αλμυρό νερό είναι ιδιαίτερα αγώγιμο και εξασθενεί πολύ γρήγορα το σήμα.
Στην πράξη αυτό σημαίνει ότι ακόμη και σε σχετικά μικρό βάθος ένα υποβρύχιο χάνει ουσιαστικά κάθε άμεση πρόσβαση στο GPS. Έτσι, σε αντίθεση με ό,τι συμβαίνει στην ξηρά ή στην επιφάνεια, η δορυφορική πλοήγηση παύει να αποτελεί αξιόπιστη λύση.
Bασική απάντηση η αδρανειακή πλοήγηση
Αφού δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν δορυφορική καθοδήγηση, τα υποβρύχια βασίζονται κυρίως στο Σύστημα Αδρανειακής Πλοήγησης, γνωστό ως INS. Το σύστημα αυτό ξεκινά από μια γνωστή αρχική θέση και στη συνέχεια υπολογίζει συνεχώς την πορεία του σκάφους με τη βοήθεια γυροσκοπίων και επιταχυνσιομέτρων.
Με απλά λόγια, το υποβρύχιο καταγράφει συνεχώς προς ποια κατεύθυνση κινείται, με ποια ταχύτητα ταξιδεύει και πόσο έχει μετατοπιστεί από το σημείο εκκίνησης. Έτσι μπορεί να εκτιμά τη θέση του χωρίς να χρειάζεται εξωτερικό σήμα. Αυτή είναι η τεχνολογία που επιτρέπει ακόμη και σε πυρηνικά υποβρύχια να παραμένουν για πολύ μεγάλα διαστήματα κάτω από το νερό.
Το μεγάλο μειονέκτημα είναι η συσσώρευση σφαλμάτων
Παρότι η αδρανειακή πλοήγηση είναι εξαιρετικά σημαντική, δεν είναι αλάνθαστη. Επειδή βασίζεται σε συνεχείς μετρήσεις και υπολογισμούς, ακόμη και μικρά σφάλματα μπορούν να συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου.
Αυτό σημαίνει ότι όσο περισσότερο ταξιδεύει ένα υποβρύχιο χωρίς εξωτερική επιβεβαίωση, τόσο μεγαλύτερη μπορεί να γίνει η απόκλιση ανάμεσα στην υπολογιζόμενη και στην πραγματική του θέση. Για αυτό τα υποβρύχια δεν στηρίζονται μόνο σε ένα σύστημα, αλλά συνδυάζουν διαφορετικές μεθόδους ώστε να περιορίζουν τα λάθη.
Χάρτες βυθού και σόναρ βοηθούν στη διόρθωση της πορείας
Μία από τις βασικές εναλλακτικές είναι η εκτίμηση θέσης με βάση την πορεία και την ταχύτητα του σκάφους. Παράλληλα, σημαντικό ρόλο παίζουν οι βαθυμετρικοί χάρτες, δηλαδή οι λεπτομερείς χάρτες του υποθαλάσσιου ανάγλυφου.
Με αυτούς, το υποβρύχιο μπορεί να συγκρίνει το σχήμα του βυθού που ανιχνεύει με το γνωστό ανάγλυφο μιας περιοχής και να ελέγχει αν η εκτίμηση της θέσης του παραμένει σωστή. Με αυτόν τον τρόπο περιορίζεται η απόκλιση που δημιουργείται από το INS.
Σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιείται και σόναρ, αλλά πάντα με προσοχή. Το ενεργό σόναρ μπορεί να προσφέρει χρήσιμα δεδομένα πλοήγησης, επειδή στέλνει σήματα και αναλύει τις ανακλάσεις τους. Το πρόβλημα είναι ότι με αυτόν τον τρόπο μπορεί να αποκαλυφθεί η θέση του υποβρυχίου, κάτι ιδιαίτερα επικίνδυνο σε στρατιωτικές αποστολές.
Γιατί το GPS δεν είναι πρακτική λύση για ένα υποβρύχιο
Το GPS, όπως και άλλα παγκόσμια δορυφορικά συστήματα όπως το GLONASS, το Galileo και το BeiDou, απαιτεί καθαρή λήψη σήματος από δορυφόρους.
Κάτω από τη θάλασσα αυτό δεν είναι εφικτό. Για να μπορέσει να λάβει τέτοιο σήμα, ένα υποβρύχιο θα έπρεπε να ανέβει πολύ κοντά στην επιφάνεια, κάτι που σε πολλές αποστολές δεν επιτρέπεται.
Υπάρχουν και τεχνολογίες πολύ χαμηλής συχνότητας, όπως το ELF, που μπορούν να φτάσουν βαθύτερα στο νερό. Όμως η μετάδοση δεδομένων με τέτοια συστήματα είναι εξαιρετικά αργή, κάτι που τις καθιστά ακατάλληλες για πλοήγηση σε πραγματικό χρόνο.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
