Sistem Astro-Nav SR-71 Blackbird yang Melacak Bintang bahkan di Siang Hari
(theaviationgeekclub.com)- SR-71 Blackbird harus menjalankan pengintaian berkecepatan tinggi dalam waktu lama sebelum adanya jaringan navigasi satelit, dan Nortronics NAS-14V2 ANS mengoreksi posisi dengan memanfaatkan bintang
- Perangkat di belakang kokpit RSO mengamati bintang lewat lensa bagian atas untuk memperbarui sistem navigasi inersial, dengan akurasi panduan rute minimal 90 m, atau 300 kaki
- SR-71 yang dapat terbang hingga 10 jam harus menjaga posisinya dalam 1.885 kaki dan tetap dalam 300 kaki dari pusat jalur terbang, dan ANS menangani navigasi presisi tersebut
- ANS melacak sedikitnya dua bintang dari daftar bintang onboard dan menghitung posisi acuan di permukaan bumi dengan bantuan kronometer, serta dapat melihat bintang bahkan di siang hari berkat jendela kuarsa khusus dan pelacak bintang
- Dalam penerbangan latihan SR-71A #17972 pada 2 Juli 1967, kegagalan ANS membuat Jim Watkins dan Dave Dempster tanpa sengaja memasuki wilayah udara Meksiko
Navigasi berbasis bintang yang dibutuhkan SR-71
- SR-71 adalah pesawat pengintai strategis Mach 3+ jarak jauh yang dikembangkan dari Lockheed A-12 dan YF-12A
- Penerbangan pertama SR-71 dilakukan pada 22 Desember 1964, dan pesawat pertama yang ditempatkan untuk operasi dikirim pada Januari 1966 ke 4200th di Beale Air Force Base, California, yang kemudian menjadi 9th Strategic Reconnaissance Wing
- Dalam tulisan Lockheed Martin, Kelly Johnson mengenang bahwa Blackbird merupakan kategori yang sepenuhnya berbeda dari pesawat sebelumnya dan bahwa mereka “harus menemukan segalanya”
- Berdasarkan pengalaman dari program A-12, Angkatan Udara AS menilai bahwa untuk mengoperasikan SR-71 dengan aman dibutuhkan awak 2 orang
- Pilot bertugas menerbangkan pesawat dan memantau sistem otomatis
- Reconnaissance Systems Officer, atau RSO, menangani kamera, sensor, sistem pertahanan, dan sistem navigasi
R2-D2 yang dipasang di belakang RSO
- RSO mengoperasikan peralatan pengawasan dan pertahanan yang dipasang di pesawat
- Ini termasuk sistem Electronic Counter Measures canggih yang dapat mengganggu sebagian besar radar akuisisi dan radar penjejak sasaran
- Nortronics NAS-14V2 Astroinertial Navigation System, atau ANS, juga merupakan peralatan yang ditangani RSO
- Menurut Smithsonian Institution, ANS menyediakan koreksi posisi navigasi astronomi yang cepat untuk SR-71
- ANS dipasang di belakang kokpit RSO, dan setelah film Star Wars dirilis pada 1977, perangkat ini dijuluki R2-D2
- Sistem ini menghitung posisi navigasi menggunakan bintang yang diamati melalui lensa di bagian atas perangkat, dan nilai ini dipakai untuk memperbarui sistem navigasi inersial serta panduan rute
- Akurasi panduan rutenya minimal 90 m, 300 kaki
- Sejumlah pesawat dan sistem rudal modern saat ini menggunakan versi yang telah ditingkatkan sebagai cadangan GPS
ANS yang bekerja seperti GPS ala 1960-an
- ANS mirip GPS versi 1960-an, tetapi menggunakan bintang alih-alih satelit untuk menentukan posisinya sendiri
- Pada masa sebelum adanya jaringan navigasi satelit modern, tidak ada cara lain untuk menggantikan navigasi presisi yang dibutuhkan di wilayah operasi SR-71
- SR-71 harus mempertahankan posisi dengan presisi tinggi bahkan selama penerbangan berkecepatan tinggi hingga 10 jam
- Pesawat harus mampu menjaga posisinya sendiri dalam 1.885 kaki, 575 m
- Pesawat juga harus tetap dalam 300 kaki, 91 m dari pusat jalur terbang
- ANS menyediakan target presisi tertentu di wilayah musuh
- Perangkat ini juga merupakan gyro compass yang mampu mendeteksi rotasi bumi bahkan saat SR-71 masih berada di landasan sebelum lepas landas
- RSO dapat membandingkan koordinat suatu titik di landasan dengan nilai ANS, dan keduanya hampir selalu sama persis
Pemrograman sebelum terbang dan pengamatan bintang di siang hari
- ANS melacak sedikitnya dua bintang sekaligus dari daftar onboard, lalu menghitung posisi SR-71 terhadap permukaan bumi dengan bantuan kronometer
- Sebelum setiap penerbangan, penyelarasan dasar pesawat dan rencana terbang direkam ke pita berlubang
- Pita berlubang memberikan informasi berikut kepada pesawat
- ke mana harus pergi
- kapan harus berbelok
- kapan sensor harus dinyalakan dan dimatikan
- Bintang diamati melalui jendela kuarsa khusus di belakang kokpit RSO
- Pelacak bintang khusus memungkinkan bintang tetap terlihat bahkan pada siang hari
- Tidak semua misi menggunakan bintang yang sama; bintang yang dipakai berbeda tergantung wilayah penerbangan
- Jika terbang di belahan bumi selatan, hanya bintang yang terlihat dari sana yang akan digunakan, meski belum dipastikan apakah SR-71 benar-benar pernah terbang di belahan bumi selatan
Keandalan dan batasan yang terlihat dalam operasi nyata
- Setelah SR-71 mencapai kecepatan dan ketinggian jelajah, misi berfokus pada pengumpulan informasi tentang negara yang bermusuhan atau berpotensi bermusuhan melalui kamera dan sensor
- Kolonel Angkatan Udara Jim Watkins menggambarkan terbang pada 85.000 kaki dan Mach 3 sebagai “pengalaman yang nyaris religius”
- Di kalangan RSO, ada ungkapan tentang ANS bahwa “tak seorang pun bisa mengganggu atau menembak jatuh matahari, bulan, planet, maupun bintang”
- Pada 2 Juli 1967, Jim Watkins dan Dave Dempster menjalankan sortie internasional pertama mereka dengan SR-71A #17972
- Dalam misi latihan ini terjadi kegagalan ANS, dan awak pesawat tanpa sengaja memasuki wilayah udara Meksiko
1 komentar
Komentar Hacker News
Pada awal 1990-an, saya pernah membuat aplikasi peta rasi bintang dan almanak astronomi bernama Pocket Stars untuk Windows Mobile, yang sempat populer sebentar
Awalnya aplikasi itu dibuat agar pelaut samudra lepas bisa menghitung posisi geografis dari tiga atau lebih pengamatan sekstan sebagai cadangan jika GPS rusak, tetapi karena alasan yang sulit dipahami, kontraktor militer Israel membelinya dalam jumlah besar
Mungkin tujuannya agar tank dan pasukan tetap bisa menentukan arah setelah semua peralatan elektronik lain rusak, dan itu menjadi keterlibatan ala Dr. Strangelove versi 15 menit saya
Di Angkatan Laut AS, itu sudah menjadi pengetahuan organisasi yang hilang, tetapi masih tersisa di Penjaga Pantai; tujuannya adalah navigasi di wilayah yang tidak bisa menggunakan GPS
https://slate.com/technology/2015/10/u-s-naval-academy-reins...
Bercanda, tapi saya juga hampir tidak malu pernah mengembangkan untuk WinMo dulu
Kalau saya memutar ulang ini hanya dari ingatan tanpa Google, rasanya seperti suasana bar di akhir abad ke-20 ketika orang saling bertukar fakta yang tidak bisa diverifikasi
Salah satu teman lama almarhum ibu saya adalah insinyur pensiunan; ia mengaku sebagai orang yang menemukan kaleng tuna dua tingkat, dan sering membagikan potongan ujung coran titanium sisa dari bisnis yang ia jalankan
Ia sepertinya punya dua silinder kristal kuarsa yang dipoles, kira-kira berukuran 8x4 inci, yang begitu rata sehingga jika setetes alkohol ditaruh di antaranya, keduanya sulit dipisahkan secara vertikal
Ia mengklaim benda itu berasal dari sistem navigasi rudal nuklir Polaris, dan navigasinya dilakukan dengan melihat bintang lalu mencocokkannya dengan timestamp sangat presisi, memakai semacam tabel log di memori inti
Maaf kalau ada bagian yang salah, tetapi ia terdengar cukup meyakinkan, dan kali ini saya menulis dengan Google tetap dimatikan
Banyak sekali geometri di dalamnya
Pada masa Perang Dingin, uji peluncuran rudal dilakukan dari kapal selam di lepas pantai California, dan rudalnya melintasi daratan utama AS lalu jatuh di lepas pantai Florida
Soviet selalu mengirim “kapal nelayan” untuk mengukur uji coba itu, tetapi Penjaga Pantai tidak mengusir mereka; justru mereka ingin Soviet tahu seberapa akurat rudal-rudal ini
Menakjubkan kalau memikirkan tingkat yang bisa dicapai dengan teknologi analog
https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_flat#Wringing
Saya tidak tahu mengapa sistem navigasi rudal memakai optical flat, tetapi jadi penasaran
Katanya, setelah seorang operator forklift menjatuhkan sistem pemandu Trident, ia harus menjalankan simulasi untuk menentukan apakah sistem itu perlu dikirim kembali ke Angkatan Laut untuk diproduksi ulang
Sepertinya peti pengangkutnya memiliki sensor penanganan kasar bawaan, mungkin berupa beban terkalibrasi yang digantung pada kawat tipis di 3 sumbu, lalu dari kawat mana yang putus diperkirakan rentang percepatan maksimumnya
Saya mendengar bahwa setelah keluar dari sebagian besar atmosfer, unit pemandu bus MIRV membuka penutup lensa dan memotret bintang
Saat itu bus MIRV sedang berputar, sehingga teleskopnya menyapu area langit yang cukup luas, tetapi katanya pemotretan dilakukan pada waktu yang sangat spesifik dan area yang diminati hanya potongan langit yang cukup kecil
Saya diberi tahu bahwa rasi bintang yang diamati dibandingkan dengan tampilan acuan yang tersimpan untuk mengalibrasi ulang unit pengukuran inersia; dalam satu putaran mereka memastikan medan bintang, pada putaran berikutnya memverifikasi koreksi, lalu segera mulai memisahkan hulu ledak individual
Terlihat aneh bahwa unit pengukuran inersia bisa dikalibrasi ulang dengan jendela pengamatan sesingkat itu, tetapi besar kemungkinan mereka sengaja memberi informasi keliru agar tidak tanpa sengaja membocorkan informasi TS/SCI kepada pekerja magang yang tidak berwenang
Detail sistem pemandu memang memikat, tetapi sayang penggunaan utama pemanduan superpresisi adalah senjata
Di lemari pajang kaca laboratorium ada accelerometer giroskop integrasi pendulum dari unit pengukuran inersia Apollo, dan sayang sekali hanya sangat sedikit orang yang bisa masuk untuk melihatnya
Sistem navigasi seperti giroskop juga bisa dilihat dari dekat
Menarik karena jarang ada kesempatan melihat tingkat rekayasa seperti ini dari dekat dan secara rinci
Saat berkunjung sekitar 10 tahun lalu, saya mengambil beberapa foto
Museum kecil itu cukup berantakan, tetapi juga punya pameran unik seperti model Miles M.52 dan Fairey Jet Gyrodyne asli
https://museumofberkshireaviation.co.uk/html/exhibits/cheval...
https://www.flickr.com/photos/stevecargill/albums/7217772030...
Kedengarannya seperti semacam dead reckoning, tetapi bisakah seseorang menjelaskan bagaimana pengamatan bintang terhubung dengan cakram kuarsa datar?
Ungkapan “[itu] cukup kuat untuk melihat bintang bahkan pada siang hari” terasa agak aneh
Pada ketinggian 85.000 kaki, yang juga merupakan ketinggian jelajah SR-71, konsep “langit siang” biru yang menghalangi pandangan ke luar angkasa hanya ada di bawah, bukan di atas
Pada ketinggian itu, hamburan Rayleigh tidak cukup besar untuk mengganggu kamera yang mencari bintang untuk dicocokkan dengan peta rasi bintang
Pada dasarnya, jika berada kira-kira setengah jalan menuju ruang angkasa, bintang selalu terlihat, jadi wajar memakai navigasi bintang
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/atmos/blusky.html
Ada beberapa paten menarik terkait sensor bintang perangkat ini, terutama yang berkaitan dengan gradien latar langit
Secara pribadi, paten Northrop lebih menarik daripada Lockheed, dan dalam semua kasus paten menyebutkan penggunaan filter tembus inframerah untuk meningkatkan kontras
Sensor ini pada dasarnya adalah detektor lock-in/sinkron analog dengan rana berputar dan prisma baji yang membuat citra bintang berpresesi di sekitar sumbu pandang
Dalam sebagian besar paten, komponen kuncinya adalah rana; ada berbagai pola, dan Northrop mengajukan desain yang cukup cerdik
Dari tabung pengganda foto keluar sinyal termodulasi frekuensi; gelombang pembawanya berasal dari rana, dan frekuensi modulasinya berasal dari selisih antara prisma dan rana
Dengan mengukur fase dan amplitudo sinyal termodulasi, teleskop bisa diarahkan ke bintang, dan coding gain dari lock-in cukup besar
Komentar sebelumnya:
https://news.ycombinator.com/item?id=27084261
https://news.ycombinator.com/item?id=23238437
https://airandspace.si.edu/webimages/collections/full/NAS-14...
Hamburan berbanding lurus dengan pangkat empat frekuensi, jadi ketika turun ke wilayah inframerah, cahaya yang tersebar menjadi jauh lebih sedikit
Itu juga alasan langit tampak biru, dan jika kita bisa melihatnya, sebenarnya akan lebih mendekati ultraviolet
Perangkat lunak plate-solving untuk astrofotografi juga sudah cukup bagus, jadi pernah menyenangkan juga mengambil tangkapan layar film untuk mengetahui apakah bintangnya nyata dan apakah belahan langitnya benar
Namun tanpa mengetahui waktu dan arah kamera, itu tidak bisa dipakai untuk menentukan posisi
Jika pergi ke Evergreen Aerospace Museum di McMinnville, Oregon, Anda bisa melihat perangkat ini dan pesawatnya dari dekat
Ada juga muatan Blackbird lain yang dipamerkan dengan label DEF-H; bentuknya seperti kotak putih biasa, bisa dilihat, tetapi tidak dijelaskan fungsinya
Dari foto saja sulit mendapatkan gambaran skalanya, tetapi secara langsung itu pesawat yang sangat besar
Saya bukan ahli, tetapi sejauh yang saya pahami A-12 pada akhirnya adalah semacam versi beta dari pesawat yang berujung pada SR-71
https://sandiegoairandspace.org/collection/item/lockheed-a-1...
Selain perangkat ini, ada juga Spruce Goose, pesawat kayu terbesar dalam sejarah, dan ukurannya benar-benar raksasa
https://www.evergreenmuseum.org/exhibit/the-spruce-goose/
http://www.sr71.us/sr_sensors_pg3.htm
Sedikit menyimpang, tetapi kemarin Hokulea, replika kano samudra tradisional Polinesia, masuk ke San Francisco
Kapal itu berlayar dengan metode non-instrumen, termasuk pengamatan bintang
https://www.sfchronicle.com/bayarea/article/hokulea-polynesi...
Pelayaran pertama Hokulea berlangsung pada 1975, dan sejak itu kapal ini telah berlayar keliling dunia untuk menunjukkan dan melestarikan metode penentuan arah Polinesia kuno
Ada juga video dari kanal berita lokal yang meliput pelayaran sebelumnya pada 2014 dan merangkum bagaimana para pelaut kuno menggunakan bintang sebagai titik acuan
https://youtu.be/dla3RoQo37M
Cukup dikenal bahwa pengetahuan ini hampir punah karena idealnya diajarkan langsung di laut
Namun sekarang ada orang-orang berusia 30-an yang bisa bernavigasi dengan melihat bintang, suara, bentuk dan pola ombak, susunan awan, serta burung
https://manoa.hawaii.edu/exploringourfluidearth/physical/nav...
Demikian pula, ada juga orang-orang yang mampu menemukan jalan di gurun meski sebagian besar bukit pasir terus berubah
Kebetulan saya baru saja membicarakan kondisi terbaik untuk ombak selancar dengan rekan-rekan
Ombak bagus di California bermula dari badai di sisi lain Samudra Pasifik, dan gelombangnya menempuh ribuan mil selama berhari-hari tanpa melemah secara mencolok
Jika tertarik pada SR-71 dan pesawat intai era Perang Dingin lainnya, buku Skunkworks karya Ben Rich menarik karena memuat banyak detail seru tentang proses pengembangannya
Fakta menarik lainnya: pada tahun 2025, kita akan memasuki rentang sejarah ketika penerbangan pertama SR-71 lebih dekat ke Wright Flyer daripada ke masa kini
Saya pernah membuat contoh sextant digital/komputer navigasi dengan JavaScript
Karena dukungan kontrol kamera di browser terbatas, kegunaannya kurang praktis, tetapi biasanya bisa menentukan posisi dalam jarak 10 mil dari lokasi sebenarnya
Saya membuatnya terutama sebagai contoh untuk menunjukkan cara kerja algoritmanya, untuk presentasi di Louisville Astronomical Society
Aplikasi:
https://www.celestialprogramming.com/apps/celestialfix/sexta...
Video presentasi, audionya sangat kecil:
https://www.youtube.com/watch?v=5kAqcZYmWjA&t=5s
Saya pernah membuat implementasi kamera bintang level mainan: https://nickp.svbtle.com/star-cameras
Di kode sumbernya terlihat ada, tetapi tampaknya hanya memakai dua bintang; saya penasaran bagaimana itu bisa bekerja
Setahu saya ASTAP dan Astrometry.Net memakai tiga atau empat bintang lalu menghitung sudut dan jarak di antaranya
Menarik bahwa belum terkonfirmasi apakah SR-71 pernah terbang di belahan Bumi selatan
Jika memang tidak pernah dan sistemnya juga tidak dirancang untuk itu, desainnya cukup berani
Jadi mungkin lebih baik mengasumsikan bahwa hal yang belum diuji sama sekali tidak akan berfungsi, lalu hidup dalam batasan itu
Masalahnya terlalu mudah diprediksi sampai sulit percaya apakah saya benar-benar pernah mendengar cerita itu, dan saya juga sulit menemukan kata kunci yang tepat untuk mencarinya di Google
Namun bisa saja itu berarti harus memakai dua bintang yang hanya terlihat dari belahan Bumi selatan
https://airandspace.si.edu/webimages/collections/full/NAS-14...
Saat pertama kali mendengar navigasi astronomis untuk misil, rasanya futuristis seperti Star Trek
Namun sekarang, karena saya sering memotret objek langit, itu hanya menjadi satu lagi alat yang saya pakai
Caranya sangat sederhana: ambil foto langit malam, dan jika tahu panjang fokus kamera serta ukuran pikselnya, dalam beberapa detik saya bisa mengetahui persis ke mana teleskop saya mengarah dengan akurasi 2,5 detik busur
Metode blind yang sama sekali tidak tahu informasi teleskop atau kamera juga bisa dilakukan, tetapi dalam kasus itu perlu beberapa menit
Sekarang orang biasa dengan perangkat keras biasa bisa langsung memperkirakan hal-hal yang dulu membutuhkan upaya besar dari observatorium terbaik dunia
https://en.wikipedia.org/wiki/Fundamental_ephemeris