18 июня 1937 года экипаж советского самолёта «АНТ-25» в составе Валерия Чкалова, Георгия Байдукова и Александра Белякова начал беспосадочный перелёт по маршруту Москва – Северный полюс – США, закончившийся 20 июня успешным приземлением на аэродроме Ванкувера. За совершение этого героического перелета летчики были удостоены высокого звания Героя Советского Союза, а сам перелет навечно вошел в историю отечественной авиации.
Но почему понадобилось лететь через Северный полюс? Ведь это регион и в настоящее время еще не до конца изучен, погода здесь всегда может преподнести сюрприз. А в далекие тридцатые годы полярные летчики были настоящими героями совершенно заслуженно. Каждый полет в Арктической пустыне на технике того времени и при тогдашнем навигационно-метеорологическом обслуживании действительно был подвигом без каких-либо преувеличений.
Насколько можно судить из документальных свидетельств того времени, воспоминаний участников и очевидцев тех событий, главная задача перелета была - показать превосходство советского авиастроения, совершив сверхдальний прямой беспосадочный перелет. И дополнительные риски, связанные с суровыми условиями Арктики, наоборот, были совершенно не нужны. Тем не менее, маршрут целенаправленно был проложен через район Северного полюса. Так в чем же подвох?
Согласно документации, практическая дальность полета самолета АНТ-25, на котором планировалось выполнить рекордный перелет, составляла 10800 км.
АНТ - 25
Если взглянуть на современную карту, например, Яндекса, и измерить расстояние по ней через Атлантику от Москвы до Ванкувера, то получится примерно 12000 км. Очевидно, что его было не преодолеть без посадок.
А вот маршрут, проходящий через приполюсный район, как это не парадоксально выглядит на той же Яндекс-карте, примерно в полтора раза короче. Почему?
Обратите внимание, что Яндекс изобразил маршрут в виде дуги. Получается, что по дуге короче, чем по прямой? Некоторые могут подумать, что это «фокусы» Яндекса, которым мы пользовались в этом простейшем эксперименте. Однако, рисунки в классическом учебнике по навигации также приводят, казалось бы, странный пример соотношения расстояний.
В реальности, изображенный на этом рисунке путь по пунктирной линии между Японией и Панамой короче, чем по сплошной! Конечно же все объясняет шарообразная форма Земли. Из геометрии известно, что кратчайшим расстоянием между двумя точками на сфере является так называемая «дуга большого круга» - часть окружности, получаемая при сечении шара плоскостью, проходящей через его центр.
В навигации дугу большого круга – кратчайшее расстояние между двумя точками на земной поверхности называют ортодромей, - в переводе с латыни – «прямой бег». Теперь нетрудно сделать вывод о том, что экипаж Валерия Чкалова выбрал маршрут через Северный полюс отнюдь не для того, чтобы добавить себе сложностей, или, и без того опасный перелет, подвергнуть дополнительным рискам, ну и тем более не из-за жажды славы покорителей Арктики. При принятии решения (хотя не берусь утверждать это наверняка), был принят в расчет очевидный аргумент. Через Северный полюс – короче, есть возможность долететь без посадки с учетом расчетной дальности полета самолета.
Однако, полет или плавание по дуге большого круга требует от штурмана дополнительных знаний и навыков. Как известно, направление движения корабля задается с помощью назначения рулевому курса по компасу. Вспомните, наверняка в каком-либо кинофильме вы слышали нечто подобное:
- Право на борт! Ложись на курс 215!
- Есть «Право на борт»! На курс 215! Руль право на борту! Курс 215!
- Так держать! - Есть «Так держать»!
Рулевому был задан курс по компасу. Напомню, что курс – это угол между направлением на север (меридианом) и направлением движения корабля. И для того, чтобы рулевой мог держать заданный курс, этот угол должен быть постоянным хотя бы какое-то время, а движение будет осуществляться по линии, называемой в навигации локсодромия.
В отличие от локсодромии, ортодромия пересекает меридианы под различными углами. Это означает, что при движении по дуге большого круга курс не может быть постоянным, он все время должен изменяться.
С практической точки зрения, конечно же невозможно каждую секунду задавать рулевому новый курс. Поэтому при плавании на небольшие расстояния, когда разница между локсодромией и ортодромией мала, моряки предпочитают не усложнять себе жизнь и плавают с постоянными курсами по локсодромии. Однако, при переходах через океан, разница становится существенной, тогда ортодромия заменяется небольшими отрезками локсодромии, составляется таблица курсов, задаваемых рулевому, чтобы корабль двигался по ломаной линии, примерно вдоль дуги большого круга.
Для таких расчетов были составлены специальные таблицы ортодромических поправок, которые содержат значения углов между ортодромией и локсодромией в выбранной точке и используется при составлении таблицы плавания по дуге большого круга.
Отодромическая поправка - это разность между локсодромическим и ортодромическим направлениями
Летчикам, в этом отношении было несколько проще, т.к. основным средством аэронавигации до появления спутниковых навигационных систем были радио маяки. Это наземные радиостанции, излучающие направленные радиосигналы. Самолетные маршруты прокладывали, чаще всего, «на радиомаяк», ну или «от него». Известно, что радиоволны распространяются по кратчайшему расстоянию, т.е. по дуге большого круга. Поэтому, двигаясь по радиопеленгу «на маяк», самолет автоматически двигался по ортодромии. Во времена Чкалова радионавигация только начинала зарождаться и радиомаяков и радиостанций было крайне мало.
Как писал в своих воспоминаниях об этом историческом полете Г. Ф. Байдуков: «Из 63 часов общей продолжительности перелета, в течение 22 часов, при полете как раз над «Полюсом недоступности" полностью отсутствовала радиосвязь с землей», хотя земные радиостанции передавали для экипажа самолета свои сообщения»
Поэтому, чтобы не заблудиться, маршрут АНТ-25 был предельно прост: строго на Северный полюс вдоль меридиана, затем строго на юг вдоль того же меридиана.
Однако и здесь существовали сложности. Использовать магнитный компас для выдерживания направления в приполюсных районах практически невозможно, т.к. величина горизонтальной составляющей магнитного поля крайне мала, и компас просто перестает работать.
Для обеспечения полета экипажа Чкалова советским астрономом, инженером Леонидом Петровичем Сергеевым был разработан специальный прибор – солнечный указатель курса.
Прибор подобного назначения — «солнечный компас» — впервые был сконструирован Р. Амундсеном и использован им в 20-е годы при полетах в Арктике на дирижабле «Норвегия». Несколько таких приборов было изготовлено фирмой «Герц» (Германия), один из них имелся в СССР. Однако, испытание в тренировочных полетах показало его непригодность для использования в средних и высоких географических широтах. Поэтому Л.П. Сергеев получил задание разработать солнечный указатель курса для полетов на любых широтах.
Солнечный компас фирмы «Герц»
Принцип работы прибора Л.П.Сергеева заключалтся в следующем: часы, установленные по солнечному времени данного меридиана, вращают оптическую систему, которая отражает Солнце. На приборе устанавливаются поправки на склонение Солнца и широту места. Перед взлетом прибор пускают в ход, самолет взлетает, и пилот действует рулями до тех пор, пока на экране не отразится блик Солнца. С этого момента обязанность пилота состоит в том, чтобы не упускать Солнце из креста нитей экрана. Если Солнце не уходит, значит, курс правилен. В воздухе штурман вводит в показания прибора поправки на снос из-за ветра и перемену широты.
При движении вдоль меридиана пользоваться этим прибором было особенно удобно, т.к. не нужно было менять часовой угол, подкручивая часы вручную. Этот факт, вероятно, также способствовал выбору решения лететь вдоль меридиана через полюс. В противном случае штурману требовалось бы заниматься определением часового угла Солнца с помощью секстана.
Солнечный указатель курса был установлен в кабине штурмана, и летчик, управляющий самолетом видеть его показания не мог. Для того, чтобы пилоты могли держать правильный курс, был придуман весьма оригинальный способ. Перед кабиной пилотов был установлен простой вертикальный штырь, по положению тени от которого летчик и вел самолет к цели. При этом требуемое положение тени от штыря задавалось штурманом, который определял его уже от основного прибора, находящегося у него в кабине. Для удобства определения задаваемого штурманом положения тени от указанного штыря па капоте мотора была нанесена градуировка.
Отклонения от маршрута были обусловлены необходимостью облета районов с неблагоприятными метеоусловиями. Когда Чкалов достиг Северной Америки, для уточнения своего места он был вынужден повернуть на запад, чтобы, достигнув океана, точно определить свое местоположение, и, далее двигаясь вдоль побережья, гарантированно достигнуть точки назначения.
Через 63 часа 16 минут после взлета, преодолев 8504 км, экипаж посадил самолет на военном аэродроме Баракс в пригороде Портленда Ванкувере. Топлива в баках практически не осталось. Печать и радио США в течение многих дней говорили в восторженных тонах об уникальном перелете. Летчиков в Овальном кабинете Белого дома принял президент страны Франклин Рузвельт.
Не менее восторженный приём ожидал их и по возвращении на родину. Вот что писали «Известия» 27 июля 1937 года: «Многотысячные делегации трудящихся столицы заполнили вчера площадь Белорусского вокзала. Портреты героев и приветственные лозунги украсили фасады зданий… В 16 ч. 13 м. парижский экспресс подошёл к перрону. В дверях вагона появились тт. Чкалов, Байдуков, Беляков. Героев восторженно приветствовали все собравшиеся. Их окружили родные, друзья…
В тесном кольце встречающих герои направились к трибуне, установленной на вокзальной площади. Бурю приветствий вызвало появление славных сынов родины на трибуне. Со всех сторон раздавались возгласы: «Да здравствуют сталинские соколы!»
Так был создан Сталинский маршрут.