[科普中国]-天文导航潜望镜

简介

天文导航潜望镜是专用于测定天体高度、方位、供天文航海用的潜望镜。

发展在当今航海中，无线电导航、全球定位系统GPS的出现使导航定位翻开了崭新的一页，同时也对其他导航定位方法的改进提供了可靠的保证和有效的手段。

虽然天文导航在导航定位方法中是比较古老的方法，但是天文导航的自主性决定了它的不可替代性，即便是在无线电导航系统高度发展、舰船定位的准确性和及时性都得到较好解决的今天，其导航地位依然不容动摇。

目前一些装备现代化的舰船也非常重视天文导航的作用，以GPS定位为值班系统，用天文定位为常备系统的趋势已在欧美兴起。

①俄罗斯“德尔塔”级弹道导弹核潜艇采用天文/惯导组合导航系统，定位精度为0．463 km(0．25 n mile)；

②法国“胜利”级弹道导弹核潜艇上装有M92光电天文导航潜望镜；

③德国212型潜艇上也装备了具有天文导航功能的潜望镜。

④美国和俄罗斯的远洋测量船和航空母舰上也装备有天文导航系统。

天文导航系统天文导航系统是利用自然星体与时间有关的位置信息，借助被动光电探测设备，通过解算确定载体航向、姿态和位置的导航设备。

所谓自主导航技术是指不与外界进行信息的传输和交换，不依赖于地面设备的定位导航技术。天文导航是利用光学敏感器测得的天体（太阳、月球、地球、行星和恒星）的信息进行载体位置计算的一种定位导航方法。天文导航和惯性导航技术一样同属于自主导航技术。

天文导航是在航天、航海和航空领域正在得到广泛应用的自主定位导航技术。尤其对登月、载人航天和远洋航海是必不可少的关键技术，还是卫星和远程导弹和运载火箭、高空远程侦察机等的重要辅助导航手段。1

天文导航特点有：

1，和惯性导航技术同属于自主导航技术

所谓自主导航技术是指不与外界进行信息的传输和交换，不依赖于地面设备的定位导航技术。天文导航是利用光学敏感器测得的天体（恒星、近天体）的信息进行载体位置的计算。天文导航和惯性导航技术一样同属于自主导航技术。

2，定位精度不很高，但误差不积累，其精度取决于光学敏感器的精度

相比其他导航方法来说，天文导航的精度不是最高的，但其不像惯性导航存在误差随时间积累的问题，这一点对长时间运行的载体来说是非常重要的。天文导航的定位精度主要取决于光学敏感器的精度。

3，不仅可以提供位置信息，还可以提供高精度的姿态信息

但天文导航也存在不足之处：在某些情况下受外界环境的影响—如气候条件；存在输出信息不连续的问题。2

潜望镜定义潜望镜是指从海面下伸出海面或从低洼坑道伸出地面，用以窥探海面或地面上活动的装置。其构造与普通地上望远镜相同，唯另加两个反射镜使物光经两次反射而折向眼中。潜望镜常用于潜水艇，坑道和坦克内用以观察敌情。3

潜望镜作用处于水下航行状态的潜艇观察海平面和空中情况的唯一手段便是借助潜望镜。而多数潜艇均安装有两部潜望镜――一部攻击潜望镜和一部观察潜望镜。前者用于发现和瞄准水面目标，而后者主要用于观察海空情况和导航观测。潜艇在浮出水面前，艇长都必须指挥潜艇在潜望镜深度先用潜望镜对海平面作一次360度的观察，以求尽早发现可能出现的敌情。只有在确认没有任何威胁的情况下潜艇才会浮出水面。

潜望镜缺陷潜望镜的主要部件是一根长钢管桅杆，可升至指挥塔外5米高的位置，两端都安装有棱镜和透镜并可将潜望镜的视野放大至1X到6X。潜望镜的使用有两个很明显的问题。最主要的就是震动问题。当潜望镜完全升起时，细长的潜望镜桅杆会影响潜艇的正常航行，造成横向的不稳定。当潜艇航速超过6节时，潜望镜桅杆会带来巨大的震动而造成完全无法使用的情况。后来潜艇上安装了附加的桅杆支架，潜望镜顶端的形状也重新设计改进以减少水波阻力。尽管未能完全消除震动，但毕竟有了很大改善。另外一个重要问题是潜望镜镜片产生的雾气。由于潜艇内部空气潮湿，潜望镜的镜片多会产生雾气，所以潜望镜在设计制造时就必须尽量做到防水和密封。而潜艇在遭受深弹攻击时很容易使潜望镜的密封结构受损，从而导致雾气的产生。

观察潜望镜有一个可配合潜望镜升降杆运动的座位和踏板，主要用于潜艇上浮之前的海空观察和航向确认。而攻击潜望镜没有，主要用于敌情观察、目标测距和攻击方位角度计算。同时，观察望远镜在夜间观测能力上也更胜一筹。