воскресенье, 28 марта 2021 г.

Карточка №829 «Навигация не подведет»

ИСТОЧНИК:
*Бурлачков В.К. Энергия. Время. Информация: Эволюция научных представлений. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2013. – С. 178-179.

СИТУАЦИЯ:
Системы спутниковой навигации дают возможность определить координаты приемника сигнала и обеспечивают синхронизацию часов спутника и приемника. Проблема в том, что использование атомных часов на спутниках вызывает смещение частоты квантового дискриминатора, являющегося частью устройства таких часов. В спутниках на околоземной орбите правильная частота квантового дискриминатора должна по расчетам составлять 10,23 МГц, однако реальный результат оказывается на 0,00000000455 МГц больше, чем получается при установке частоты на поверхности Земли.

Причиной такого явления некоторые ученые считают ослабление влияния гравитационного поля на колебательный процесс, который происходит на атомарном уровне. Предполагается, что гравитация воздействует на частоту перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома, т.е. на взаимодействие магнитного момента ядра с магнитным полем электронов. Смещение частоты генератора на космической орбите по сравнению с его значением на поверхности Земли равнозначно ускорению хода атомных часов. А это вносит недопустимые искажения в систему спутниковой навигации. Как быть?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:
Частота дискриминатора должна составлять 10,23 МГц, чтобы обеспечить точность системы спутниковой навигации, и не должна составлять 10,23 МГц, поскольку с удалением от Земли эта частота смещается в сторону увеличения.

РЕШЕНИЕ:
Перед запуском спутника на орбиту частоту квантового дискриминатора при настройке смещают до величины 10,22999999545 МГц. Это меньше, чем нужно для функционирования в условиях более слабого гравитационного поля. На орбите частота оказывается равной 10,23 МГц.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:
*Разделение противоречивых свойств во времени
*Принцип предварительного напряжения:
а) заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям

КОММЕНТАРИЙ:
Создание системы спутниковой навигации стало реальной проверкой гипотезы об изменении хода времени при ослаблении гравитационного поля с удалением от поверхности Земли и при движении летательного аппарата с высокой скоростью.

Вероятно, изначально принцип предварительного напряжения формулировался применительно лишь к механическим системам. Но в данном случае он предстает перед нами в обобщенном виде как простой, логически обоснованный и универсальный прием решения задач, которые требуют корректировки недопустимых отклонений параметров в любых системах.

КАТЕГОРИЯ:
ТРИЗ в космонавтике