НАВИГАЦИЯ ПО НЕБЕСНЫМ ОБЪЕКТАМ предполагает одновременную видимость звезд и линии горизонта (что бывает лишь в утренних и вечерних сумерках при ясной погоде). С тех пор как на Землю была наброшена сетка параллелей и меридианов, математики рассчитали кучу таблиц, указывающих, где, когда и какие яркие звезды или планеты должны проходить по небу, если смотреть на него из той или иной точки земных координат.
Определив приблизительное место судна по счислению, навигатор затем уточняет его, замеряя при помощи секстанта высоту над горизонтом указанных в таблице звезд и засекая точное время каждого измерения с помощью хронометра. После соответствующих вычислений на карту наносятся позиционные линии, образующие (по идее) небольшой многоугольник, каковой на практике чаще всего оказывается гораздо больше, чем хотелось бы. Этот метод стал давать вполне приемлемые результаты лишь тогда, когда начали делать действительно точно и равномерно идущие хронометры.
И наконец, совсем недавно появились СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ПО РАДИОСИГНАЛАМ. Сперва наземные (охватывающие лишь какую-то часть планеты), затем спутниковые (тут затруднения в определении своего места возникали всякий раз, когда спутник проходил прямо над головой). И уж затем вступила в строй GPS, базирующаяся на группировках спутников с предсказуемыми орбитами: она выдает изумительно точную информацию в любое время дня и ночи для любой точки земного шара! Очень удобная штука, но в обозримом будущем потомки GPS не выйдут за пределы Приземелья (да и какой, собственно, прок от радио на бескрайних просторах галактики?).
Словом, покинув родную звездную систему, мы окажемся в положении древних моряков, пустившихся в плавание через неизведанный океан. Существенная разница, однако, состоит в том, что нам придется определять свое место не на поверхности глобуса, а внутри колоссальной сферы. Более того, наша цель постоянно движется, так что лететь придется не прямо к ней, а по пересекающемуся с ее траекторией курсу. Сверх того, сами звезды мы видим не там, где они находятся, а там, где они находились в момент старта долетевших до нас световых лучей. По той же причине их видимое положение будет сложным образом изменяться во время нашего путешествия.
Все это создает чрезвычайно запутанную навигационную проблему- Для ПИЛОТИРОВАНИЯ по звездам-ориентирам придется предварительно рассчитать их видимое положение, наблюдаемое в определенные моменты времени из колоссального количества точек внутри невообразимо огромной пространственной сферы. Проблема усугубляется тем, что мы на самом деле не знаем точного местоположения звезд, каковое астрономы определяют в основном по их светимости. Точность «плюс-минус 50 световых лет» вполне устраивает науку, но никак не летящих к конкретной цели путешественников!
И еще вопрос — как будут выглядеть звезды, если скорость корабля приближается к световой? Пока этого никто не знает, не говоря уже об эффектах сверхсветового полета (возможен такой полет на практике или нет, мы тоже не знаем). Можно, разумеется, периодически притормаживать, чтобы «лечь в дрейф» и уточнить свое место визуальными наблюдениями, но это дополнительный расход горючего (включая очередной разгон), а сколько его реально можно прихватить с собой?
Предположим, что будет создана спецсистема для компенсации релятивистских искажений, избавляющая от необходимости то и дело тормозить. Но если скорость корабля, которую эта система автоматически определяет и каковой оперирует, не вполне совпадает с реальной, на итоговой картинке звезды окажутся немножко не на тех местах, и эти небольшие ошибки станут постепенно накапливаться. Возможно, на относительно коротких дистанциях это будет не слишком существенно, а вот на длинных все-таки иногда придется тормозить и снова разгоняться.
Кстати, для ориентации по звездам необходимо знать точное время измерений. Но какое именно? Тут понадобится специальный хронометр, способный компенсировать временные искажения, вызванные околосветовыми скоростями. Но так как искажение времени есть функция от скорости, то для вычисления времени надо абсолютно точно знать свою скорость. Но если бы мы точно знали скорость корабля, нам не пришлось бы выяснять, где он находится! Вот такой маленький, порочный, заколдованный круг…
Невзирая на все вышесказанное, на путешествиях в глубоком космосе отнюдь не стоит ставить крест. Сработает ли в межзвездном пространстве НАВИГАЦИЯ ПО СЧИСЛЕНИЮ? Да, если корабль движется с идеально равномерным ускорением, а некая сверхточная система безошибочно корректирует отклонения от заданного курса, вы можете рассчитывать на то, что летите именно туда, куда намеревались (там ли окажется нужная вам звезда — уже другой вопрос). Увы, построить машинерию подобной прецизионности людям еще никогда не удавалось (и вряд ли удастся), однако опыт старых мореплавателей подсказывает, что существует возможность частичного решения навигационной проблемы.
Известно, что старый морской волк, за многие годы работы сроднившийся со своим судном, прекрасно знает, как оно ведет себя в тех или иных условиях и посему способен интуитивно решать навигационные задачи изрядной сложности. Любопытно, что фантасты столь же интуитивно наделяют звездолеты постоянными капитаном и командой, хотя на современных шаттлах летают сменные экипажи.
Тем не менее даже при минимизации внутренних ошибок метода (включая механические поломки) остается главный источник внешних ошибок — ГРАВИТАЦИЯ. Ведь отклонение от курса на мизерную долю градуса на дистанции в 50 световых лет приведет к внушительному расхождению с намеченной целью. Стало быть, для определения точного места навигатор должен учитывать влияние абсолютно всех гравитационных колодцев на пути корабля, в том числе и никому не известных…
Но так ли уж необходимо знать свое точное место? Возможно, вы удивитесь, но еще и века не истекло с той поры, когда корабли ходили по морям на основе весьма неточной информации о собственном местоположении (именно поэтому так долго искали «Титаник» откликнувшиеся на сигнал бедствия суда!).
В эпоху исследования нашей планеты морские экспедиции искали путь к неведомым землям утомительным и опасным методом проб и ошибок. Мореходы тщательно фиксировали данные о длине каждой стадии путешествия и потраченном на нее времени, описывали «особые приметы», предупреждали об опасностях на избранном пути. В случае успеха путешествие можно было повторить, опираясь на эти подробные заметки: именно так в земной истории устанавливались большие торговые пути. По аналогии разумно предположить, что первые межзвездные путешествия также будут многоступенчатыми, с частыми остановками для ориентации и корректировки курса, с тщательной фиксацией для каждой очередной ступени направления полета, примерной скорости, времени и т. п.
Конечно, при таком способе навигации у первопроходцев возникают большие трудности с запасом горючего и измерением времени («реального» или «релятивистского»). Зато в случае успеха другие корабли с гораздо меньшими хлопотами смогут добраться до той же звезды, стараясь скрупулезно следовать космическому путеводителю. Правда, еще не факт, что эти сведения станут всеобщим достоянием. История знает случаи, когда большие судоходные компании скрывали от конкурентов столь ценную «коммерческую информацию», как правильный путь к новым богатым землям, и почему бы какой-нибудь Таu Ceti Company не попытаться монополизировать целую звездную систему?
Конечно, космические путеводители придется постоянно обновлять, учитывая предсказуемые движения небесных тел. Между прочим, гравитационные колодцы, метеориты, пылевые облака и прочие неудобные для навигатора объекты тоже движутся, являясь источником новых, неучтенных ошибок. Что делать, если корабль безнадежно Сбился с описанного пути? В предвидении такой возможности следует с самого начала путешествия вести подробнейший путевой журнал, и тогда у вас есть надежда вернуться домой, руководствуясь собственными заметками (если хватит горючего). Теоретически можно попытаться составить реестр таких объектов и затем рассчитать их влияние, однако на практике возникает все тот же сакраментальный вопрос: как определить их точное положение в межзвездном пространстве?..