中国は、衛星信号が信頼できなくなる際に超音速航空機を誘導することを目的とした星基ナビゲーションシステムを開発しました。広東航天研究院の研究者たちは月曜日にこのプロジェクトを完了し、専門家によるレビューを経て結果を報告しました。このシステムは、高速飛行における主要な弱点に対処するために設計されています。敵がグローバル・ポジショニング・システム（GPS）や中国の北斗システムを妨害すると、衛星ナビゲーションは機能しなくなる可能性があります。星空ナビゲーションは、星を固定参照点として利用し、航空機の位置と方向を特定する別の解決策を提供します。この方法は、挑戦的な操作において超音速兵器に別のナビゲーションサポートを提供し、外部信号への依存を減少させることができます。
中国星基ナビゲーションシステムの技術的課題と解決策
星空ナビゲーションは数世紀にわたって存在していますが、超音速飛行は異常なエンジニアリングの課題をもたらします。マッハ5以上の速度で飛行する航空機は、大気圏を通過する際に強烈な熱を発生させます。このプロセスにより、航空機の周囲に熱いガスの層が形成され、この層が入ってくる星光を歪め、センサーが効果的に処理できなくなります。さらに、強い放射線が微弱な星光信号をかき消すこともあります。研究者たちは、放射線モデリングと専用のセンサー硬件を用いてこの問題を解決しました。彼らの作業には、熱ガス放射と熱干渉に関するデータベースの構築が含まれています。チームはまた、高速航空機の周囲の放射線をシミュレーションするソフトウェアを開発し、シミュレーションは0.12ナノメートルのスペクトル分解能に達しました。
研究者が報告したシミュレーション誤差は18.9%以内でした。これらのモデルは、気象効果が星の外観をどのように変えるかを推定するのに役立ち、この情報は強い放射線干渉下でも機能するプロトタイプ星センサーの設計に使用されました。
課題は星を検出することだけではありません。ナビゲーションシステムは、非常に高速で移動する航空機をサポートするために、パターンを迅速に識別する必要があります。テストでは、放射線干渉がない場合、識別率は99%を超えました。厳しい空力干渉下では性能が低下しましたが、システムは80%以上の確率で星形パターンを識別できました。このセンサーは姿勢測定においても5角秒以内の精度を達成しました。1角秒は1/3,600度に相当します。非常に高速で移動する航空機にとって、この精度は極めて重要です。なぜなら、微小なナビゲーション誤差が飛行中に大きな位置誤差に発展する可能性があるからです。
このシステムは、慣性ナビゲーションシステムと協調して機能し、代替するのではなく、衛星ナビゲーションが利用できない場合にバックアップサポートを提供します。
アメリカの防衛プランナーにとって、この発展は超音速兵器を巡るより広範なナビゲーションの課題を反映しています。アメリカのシステムも、GPS信号が攻撃を受けた際の運用問題に直面しています。広東航天研究院によれば、中国の研究は軍事用途に限らず、研究者たちは放射線技術をエンジンテストや産業燃焼監視に応用しています。同研究院は、これらの応用が約1,000万元人民元の追加売上を生み出したと述べています。また、宇宙研究機関はこの技術をミッションクリティカルなプロジェクトに適用しているとしています。超音速航空機にとって、核心的な課題は、星を効果的に隠す環境の中でナビゲーションを行う方法です。
中国のプロトタイプは、エンジニアたちがこの問題を克服する方法を見つけつつあることを示しています。信頼できる星空バックアップは、高速航空機が衛星信号への依存を減少させることを可能にし、この能力は電子戦が従来のナビゲーションシステムを妨害する任務において特に重要になる可能性があります。また、設計者にとっては、外部の位置信号が利用できない場合にナビゲーションを維持するための別の方法を提供します。