Когда обвыкаешься на маршруте, горы, реки, маяки и навигационные точки соединяются в причудливый узор, и ты движешься по курсу почти бессознательно, словно слушаешь одну за другой песни из любимого плей-листа в телефоне или шагаешь по улице родного города – вот тут живет мой друг, тут магазин, а там уже и мой дом… К примеру, воздушные регионы следуют друг за другом с той же последовательностью, что и маленькие городки, когда вы путешествуете на автомобиле. Когда летишь на северо-восток от Хьюстона, в небе тебя провожают Хьюстон, Форт-Уорт, Мемфис, Индианаполис, Кливленд. А Джедда, Каир, Эллада и Тирана приветствуют на пути из Саудовской Аравии в Европу.
Полет из Лондона в Лос-Анджелес начинается, естественно, над Англией. Правда, она такая маленькая, что тяжелый «Боинг-747» пролетает ее, даже не успев набрать крейсерскую высоту. Потом Шотландия – на экране бортового компьютера высвечиваются Глазго и Эдинбург, но из-за обычной в тех краях погоды «во плоти» их увидеть удается редко. Затем Внешние Гебридские острова и город Сторноуэй – там установлен маяк. Пролетая над ним, понимаешь: вот и край Великобритании. А дальше – океан, и на ум приходит моя любимая песенка Карин Полварт, про побережье Шотландии, где «воды волнуются, как ячменное поле…». Иногда мы пролетаем над Фарерскими островами, но они так старательно прячутся в тумане, что разглядеть их мне довелось лишь пару раз.
Затем нашему взору предстают хребты и ледники Исландии – обычно в виде цифр на экране компьютера, но случается, что и за окном кабины. Затем темные, как сама ночь, северные воды – и Гренландия. Ее зачастую видно очень хорошо. После Гренландии нас ждут долгие часы над снегами Канады, пока белое безмолвие мало-помалу не уступит полям, дорогам и прочим приметам цивилизации. Мы не можем разглядеть границу США, но сверху отлично видно федеральное шоссе 90, пересекающее весь континент – от Сиэтла и до Бостона.
Если мы приближаемся к Лос-Анджелесу с северо-востока, видим Скалистые горы и исчерченные дорогами пустыни. А если с севера, то нас встречают знаменитые вулканы – Бейкер, Худ, Рейнир. Потом можно полюбоваться голубизной кратерного озера Крейтер, а дальше, в Калифорнии, нас встретит американская Фудзияма – вулкан Шаста. Говорят, в его кратере обитают духи Верхнего мира. В это нетрудно поверить, если вам хоть раз довелось – сверху ли, снизу ли – увидеть заснеженные склоны Шасты.
В кабине самолета никуда не деться от географии, о ней помнишь, даже занимаясь самыми обыденными делами. Перерывы и пересменки происходят у нас, как правило, в одно и то же время, а значит, и над одними и теми же участками суши или океана. На рейсах из Лондона в США, например, мое дежурство обычно заканчивается над Гренландией. Так что ее горные пики ассоциируются у меня с отходом ко сну, а у моего сменщика – с пробуждением, проверкой приборов и пристегиванием ремней безопасности.
Проплывая под крылом самолета, Земля напоминает тебе, что пора подкрепиться. Есть в небе над нашей планетой места, которые для пилота – как для туриста лесные полянки, где можно скинуть рюкзак и перекусить. Моя воздушная полянка – Лас-Вегас. Пролетая над ним, я обязательно съедаю какой-нибудь сэндвич и пью кофе, набираясь сил перед хлопотной посадкой.
Я еще курсант летной школы, веду в одиночку маленький одномоторный самолет где-то в районе Финикса – и я потерялся.
Я пробую визуально определить свое местоположение. С собой у меня подробная карта с обозначением холмов, дорог и линий электропередач. Я пытаюсь соотнести ее с расстилающимся подо мной пейзажем. Смотрю на землю и на карту, на землю и на карту, снова и снова. Но вопреки прогнозу погоды все вокруг заволокло дымкой – вот теперь-то я понимаю, каково быть летчиком в тумане. Я могу различать лишь объекты прямо подо мной и не вижу ничего ни впереди, ни по бокам. Что-то похожее можно наблюдать, поднявшись в пасмурный день на вершину небоскреба.
У меня неприятно сосет под ложечкой – я сообразил, что никак не могу совместить видимый мне жалкий клочок окружающего мира с картой этого окружающего мира. Прикидываю, сколько времени прошло с того момента, когда я в последний раз четко понимал, где я. Так можно было бы приблизительно рассчитать диаметр круга, внутри которого я нахожусь. Но с каждой секундой полета этот круг становится все шире – еще чуть-чуть, и его границы достигнут прячущихся в тумане острых горных вершин. Или я нечаянно вторгнусь на строго охраняемую территорию международного аэропорта Финикса – не намного хуже, чем взрезаться в горы.
Я уже почти готов вызвать диспетчера, чтобы тот дал мне код установленного на борту транспондера, который поможет выяснить мое местоположение, как вдруг вспоминаю, что на нашей учебной базе есть радиомаяк. Буквально несколько недель назад инструктор показал мне, как с ним обращаться, хотя в программе занятий этого не было. «На всякий пожарный…» – как он выразился. Я вызываю маяк, получаю ответ, выдыхаю – и лечу сквозь коварную мглу по тропинке из электромагнитных импульсов, как Мальчик-с-пальчик по белым камушкам. Закладываю крутой правый вираж, снижаюсь и вскоре вижу огни нашей посадочной полосы. Трудно передать то чувство радости и облегчения, с которым я веду самолет на посадку.
Как летчик понимает, где он? Хороший вопрос, но в последнее время мне его почти не задают. Большинство людей полагают, что все самолеты оборудованы спутниковой системой навигации. Это и так, и не так. На маленьких самолетах вроде того, на котором я летел сквозь туман в Аризоне, GPS нет. Но на больших пассажирских лайнерах GPS часто ставят, даже если навигационная система у самолета уже имеется. Тогда старая система просто прячется под современной, как в растущем организме старый слой нервных клеток скрывается под новым – скрывается, но не отмирает.
Одна из таких старых систем носит название «инерциальной навигационной системы». Она предназначена для того, чтобы самолет нашел дорогу к пункту назначения даже в самую темную и туманную ночь, без спутниковых сигналов, без поддержки авиадиспетчеров и при отключенных радиомаяках.
Представьте себе, что вы с завязанными глазами сидите в неподвижном автомобиле. Потом машина трогается с места, и вы чувствуете, как она разгоняется до обычной скорости на шоссе – шестьдесят миль в час. Час спустя, как нетрудно догадаться, вы будете приблизительно в шестидесяти милях от точки отправления. Если же ваш автомобиль повернет под углом девяносто градусов и продолжит двигаться, то еще через полчаса вы, достроив в голове треугольник, снова сможете догадаться, где вы примерно находитесь. Система инерциальной навигации, подобно нашему вестибулярному аппарату, улавливает ускорение и направление движения.
Ускорение измеряют при помощи довольно нехитрого прибора – акселерометра. Для определения же положения воздушного судна в пространстве инерциальная система использует гироскоп – очень непростую штуку. Первые такие приборы были механическими. Волчок – одна из древнейших игрушек человечества – по сути представляет собой простейший гироскоп. А в современных гироскопах вместо колес и вращающихся дисков – луч света.
Такие гироскопы называются лазерными. Казалось бы, что может быть прямее лазерного луча? Однако кольцевой лазерный гироскоп загоняет этот луч в ловушку. Представьте себе стеклянный куб с просверленным в нем туннелем. Туннель изгибается, образуя внутри куба замкнутую треугольную «трассу». На этой трассе установлен источник лазерных лучей. Отражаемые специальными зеркалами, они движутся в противоположных направлениях по граням треугольника и в конце концов встречаются. Если гироскоп находится в состоянии покоя, то оба луча пройдут заданное расстояние за одно и то же время. Если же изменить положение прибора, один из путешественников немного запоздает.
Представьте себе, что вы стоите за круглым бильярдным столом (кстати, слово «гироскоп» в переводе с древнегреческого и означает «смотрю на круг»), а напротив вас стоит ваш друг. Вы берете два бильярдных шара и пускаете их вдоль кромки стола в противоположных направлениях. Если стол стоит неподвижно, то оба шара докатятся до вашего приятеля одновременно. Но если вы начнете вращать стол, то одному из шаров придется преодолеть большее расстояние, и ваш друг получит его позже.
Исак Динесен как-то заметила, что наш язык «совсем не приспособлен для описания полета, и в будущем нам придется придумывать для этого новые слова». Авиационная терминология бывает довольно неуклюжа. К примеру, тормоза, используемые в полете, мы называем «воздушными тормозами», как будто в воздухе могут быть какие-то другие. Но язык систем инерциальной навигации – это настоящая техническая поэзия, инженерные сонеты Петрарки. Создатели лазерных гироскопов оперируют терминами «стоячая волна», «угловая минута», «дрейф нулевого сигнала», а время они считают не по солнцу, а по движению планеты относительно света множества далеких звезд. А еще инженеры, занимающиеся системами инерциальной навигации, могут рассказать вам много интересного о «методе случайного блуждания», «свободном выбеге», «северном указании» и «сферической гармонической функции».
Есть в инерциальной навигации и еще один чрезвычайно поэтичный момент. Перед каждым взлетом системе требуется несколько минут абсолютного покоя и неподвижности. Именуется такая предполетная медитация (нервным пассажирам советую попробовать) «калибровкой». Чтобы отслеживать движение воздушного судна во время полета, системе нужно, измерив силу гравитации, найти центр Земли и, прислушавшись к вращению планеты, понять, куда указывает нос самолета. Если во время калибровки попробовать сдвинуть самолет с места, на экране высветится что-то вроде: «Стой спокойно! Я еще не готова».
После калибровки система готова к выполнению своих служебных обязанностей. Первая из них – собственно навигация. Как человек, сидящий в машине с завязанными глазами, система улавливает и анализирует изменения скорости и направления движения. Еще одна, часто недооцениваемая функция системы – определять, где верх, а где низ. Летчику жизненно необходимо знать, под каким углом к горизонту находится нос воздушного судна – эта информация постоянно высвечивается на основном пилотажном дисплее. Новичкам, впервые «летающим» на авиасимуляторе, я сразу же объясняю: открывающийся из кабины пилота простенький пейзаж – синее небо да бурая земля – весьма обманчив и не подскажет вам, ни где вы, ни куда движетесь; он сообщит вам, лишь куда указывает нос вашего самолета (а это часто совсем не то же самое, что направление движения). Лайнер, летящий на другой край земли, в месте приземления может оказаться почти перевернутым относительно места взлета. Инерциальная координатная система навигации подскажет пилоту, где будет верх, а где – низ в любой точке планеты.
Инерциальная система должна уметь учитывать множество тонких нюансов. Например, когда воздушное судно набирает высоту, сила гравитации уменьшается. Чем сильнее вы раскрутитесь на карусели, тем больше вас будет «тянуть» прочь от ее центра; для летящего самолета такой каруселью становится Земля, и инерциальная система должна правильно рассчитать действующие на воздушное судно силы. Здесь важно все: и случайный порыв ветра в момент калибровки, и неидеально сферическая форма планеты, и температура самого навигационного прибора. Когда на шахматной доске мы хотим передвинуть ферзя на пять клеток влево и на четыре вперед, фигура окажется там, где нам нужно, независимо от того, в какой последовательности мы выполнили этот маневр. А вот во время управления самолетом в трехмерном пространстве разная последовательность приводит к совершенно разным результатам. Инерциальная система должна уметь тщательно отслеживать все повороты воздушного судна, чтобы не потерять из виду землю.