Без эффективного ориентирования на местности трудно что в эпоху Великих географических открытий, что в XXI веке, когда невинная прогулка за грибами может обернуться многодневным плутанием по болотам. Неудивительно, что человечество давно и непрерывно совершенствует средства навигации. Некоторые из них куда старше, чем мы привыкли думать.
Компас
Честь изобретения этого нехитрого, но такого гениального приспособления оспаривают китайцы и индийцы, арабы и итальянцы, французы и англичане. Вероятнее всего, первопроходцами были все-таки китайцы, которые активно использовали так называемый цы ши («камень материнской любви») — бурую руду, которая притягивала к себе легкие куски железа. Первые китайские компасы представляли собой сосуд с маслом или водой, внутрь которого помещался магнит в виде иглы на стебле камыша — он и указывал направление.
Торговля и мореходство активно развивались, но в другие страны компас проникал медленно, и это неудивительно. Во-первых, он давал мореплавателям конкурентные преимущества: ясное дело, что ими никто делиться не хотел. Во-вторых, многие моряки больше доверяли приметам, чем намагниченным иглам, — из суеверного страха перед нечистой силой.
Впоследствии компас совершенствовался: его научились применять во время качки, используя особый подвес, а заодно поняли, наконец, как важно держать подальше от прибора железные предметы — от ключей до оружия. Сегодня широкое внедрение электроники позволяет повысить точность компаса, но благодаря своей простоте и надежности он, видимо, не выйдет из употребления никогда.
Секстант
Так называется один из главных навигационных приборов средневековых мореплавателей. С его помощью определяли координаты. Широту измеряли по наклону и высоте над горизонтом небесных светил и особым астрономическими таблицам. Точность измерений обеспечивали угломерные приборы, состоявшие из длинной палки с градусной шкалой и вертикальных передвижных рельсов. Прибор наводили на определенный сектор неба, нижнюю рельсу «совмещали» с горизонтом, а верхнюю — с солнцем или звездами.
Астролябия
Этот потрясающе красивый инструмент, в основе использования которого лежит принцип стереографической проекции, долгое время служил для измерения горизонтальных углов и определения широты и долготы небесных тел. Его название в переводе с древнегреческого означает «берущий звезды».
Астролябия использовалась еще в Античности. Отношение к прибору было разным: в раннем Средневековье, например, испанская инквизиция вполне могла преследовать ученых, у которых была астролябия, обвинить их в колдовстве и даже приговорить к казни. А вообще по многофункциональности прибор можно сравнить с компьютером. Например, у арабского астронома X века ас-Суфи описаны десятки сфер ее применения. Это и астрономические измерения, и определение направлений, и исчисление времени, и сложные математические расчеты, например нахождение тригонометрических функций.
В XV–XVI веках, в эпоху Возрождения, умение пользоваться астролябией указывало на высокую образованность человека.
Первые навигаторы
Нечто отдаленно напоминающее современный навигатор появилось в 1920 году. Прибор назывался Plus Fours Routefinder и был похож на наручные часы с большим экраном, к которым прилагались карты. Их нужно было прокручивать вручную.
Десять лет спустя появился и первый автомобильный навигатор, он получил название Iter-Auto. В нем карты смещались на экране автоматически, подстраиваясь под скорость езды. Правда, возникали сложности при повороте или развороте: приходилось останавливаться и поправлять материалы, а то и вставлять их в прибор заново. Само собой, система была ненадежной и недолговечной.
Всевидящий спутник
Важной вехой в развитии спутниковой навигации стал первый искусственный спутник Земли, запущенный СССР в 1957 году. Американские исследователи в это самое время изучали исходящий от спутника сигнал и пришли к выводу, что за счет эффекта Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника к Земле и уменьшается при отдалении. Это дает возможность вычислить положение и скорость спутника, зная свои координаты, и, наоборот, определить свое местонахождение, зная положение спутника.
Именно эти исследования легли в основу спутниковой навигации в 1970-е годы. Сначала, как и многие чрезвычайно полезные вещи, она использовалась военными. Именно вооруженные силы США запустили первый из 24 GPS-спутников, необходимых для покрытия всей Земли. Последний отправился на орбиту в 1994-м. На данный момент таких спутников 32. Параллельные разработки велись и в СССР: официальная разработка системы ГЛОНАСС стартовала еще в 1976 году.
Вплоть до 2000 года для гражданских приемников сигнал GPS передавался с искусственными помехами, чтобы намеренно снизить точность определения координат. Потом эта «огрубляющая» поправка была отключена, и с этого момента началась новая эра навигационных устройств — персональных и автомобильных.
С развитием и совершенствованием смартфонов, появлением разнообразных мобильных карт и сотен навигационных приложений попадание из точки А в точку В и вовсе стало делом элементарным.
Будущее навигации
Навигационные инструменты продолжают активно развиваться, и можно лишь гадать, какими они будут через десяток-другой лет, но приборы эти обязательно будут связаны с ведущими трендами. Например, разработкой собственного беспилотника сейчас занимается любой уважающий себя автопроизводитель, и когда подобные автомобили будут готовы к выходу на рынок, системе навигации придется не только взять на себя управление авто и координироваться с другими автономными транспортными средствами, но еще и информировать при этом пассажира, а может, даже и развлекать его.
Кроме того, уже удалось «подружить» GPS-навигацию с виртуальной и дополненной реальностью. Осталось лишь отыскать совершенную технологию, которая позволит не терять спутниковый сигнал ни на большой глубине, ни из-за воздействия каких-либо еще внешних факторов.