Некоторые аспекты решения проблемы навигационно-гидрографического обеспечения выхода ВМФ в Мировой океан в 1954-1964 гг.

В начале 50-х годов Советский Союз начал активно осваивать Мировой океан, что потребовало существенного расширения и перестройки существовавшей организации морских картографических работ. В результате соответствующих оргмероприятий Морской картографический институт был преобразован в Центральное картографическое производство, а два его отдела были переданы в Гос.НИНГИ, где в декабре 1953 г. на их базе был сформирован картографический отдел. Начальником отдела назначили К.К.Цендровского, которого, после ухода в 1956 г. в запас, сменил А.К.Мирошниченко.

Перед новым отделом была поставлена задача картографического обеспечения новых видов оружия и плавания кораблей и судов в удаленных от берегов районах океана. Это потребовало прежде всего развития математической основы морских карт и решения многообразных задач математической картографии. Результатом работ в этом плане явились переработанные и расширенные “Картографические таблицы” (руководитель работы В.С.Якшевич), а также “Таблицы вычисления сеток изолиний на морских картах и приближенного решения геодезических задач на большие расстояния” (руководитель работы К.К.Цендровский, исполнители М.М.Калинина, Ф.В.Соловейкин, М.И.Суяров, В.С.Яшкевич). Весь комплекс таблиц был издан Гидрографической службой ВМФ в 1957 г. и вот уже более 40 лет они успешно используются.

Увеличение дальности действия ракетного оружия потребовало решения обратной геодезической задачи на большие расстояния. А.И.Сорокин, в последствии член-корреспондент РАН, на основе преобразования формул Андуайе-Ламберта получил упрощенный вариант этого решения и реализовал его в "Таблицах для вычисления длины и азимута геодезической линии" (1961 г.). Для автоматизации решения той же задачи Ф.В.Соловейкин предложил специальный планшет – оптико-механический прибор с набором сменных кассет с сетками изолиний.

Развитие средств радионавигации, установка на кораблях приемоиндикаторов радионавигационных систем (РНС) определило потребность флота в картах с нанесенными на них линиями положений РНС. Для нанесения сеток изолиний на карты в проекции Меркатора К.К.Цендровским был разработан метод "обратной интерполяции", а А.И.Сорокиным разработаны и составлены “Таблицы для построения сеток гипербол” на планшетах в проекции Гаусса (1960 г.).

Большой объем исследований был выполнен для картографического обеспечения навигационной гидроакустической системы (НГС). Их результатом стало создание макетов карт с литером "ГС". На них кроме стандартной нагрузки были нанесены стадиометрические сетки, фокусами которых было местоположение излучателей системы, и номограммы, предназначенные для учета на картах смещения местоположения источников излучения звука по данным, полученным с кораблей-носителей этих источников.

Группа сотрудников отдела – И.А.Баршаем, И.А.Румянцевой и П.Н.Селивановым под руководством А.И.Сорокина разработала графоаналитические методы решения задачи определения места корабля по НГС. Для их реализации были составлены “Таблицы для вычисления координат места корабля (по расстояниям и разностям расстояний)”– ТВК-60 (1960 г.).

Создание и использование навигационных РЛС обусловило необходимость иметь специальные "радиолокационные" карты. Теоретические предпосылки их создания были заложены в диссертациях В.И.Рязанцева и Е.П.Чурова. Отделу поручалось выполнить теоретические и экспериментальные исследования, результаты которых должны были бы стать основой технологии создания таких карт. Эксперимент проводился на Балтийском и Баренцевом морях. Он позволил А.И.Сорокину обосновать и разработать соответствующую методологию, а на ее основе – методическое пособие по радиолокационной съемке, предназначенной для создания "радиолокационных" карт, которое затем в переработанном К.Ф.Смирновым виде было включено в Правила гидрографической службы.

В конце 50-х годов, в связи с выходом пл в Северный Ледовитый океан, возникла необходимость определения координат их места в подводном положении. Одним из способов, в какой -то мере решающим эту задачу, было использование НГС. Для определения возможностей применения этого способа в различных условиях Институт провел обширные натурные экспериментальные исследования: в 1957 г. на Тихом океане и в 1959 г. в Арктике. Руководство работами на Тихоокеанском театре осуществлял Л.С.Вайсман, а в Арктике – А.Г.Светлов. Картографическое и геодезическое обеспечение эксперимента выполняли сотрудники картографического отдела под руководством А.И.Сорокина. Особую сложность представляли работы в Арктике, в обеспечение которых были выделены два самолета полярной авиации и группа минеров Северного флота. Испытателями осуществлялись астрономо-геодезическая привязка точек проведения гидроакустических исследований и подводных взрывов различной интенсивности по всей полярной акватории – от дрейфующей станции "Северный полюс-6" до о-вов Северной Земли. Доставка гидрографов в запланированные точки измерений осуществлялась самолетами. В качестве взлетно-посадочных полос использовались площадки, представляющие собой поверхность льда свежезамерзших полыней. Среди заторошенных многолетних паковых льдов они очень трудно поддавались обнаружению. Торосы и слабый лед создавали предпосылки к аварийным ситуациям. Однако, несмотря на сложные условия исследований эксперимент был успешно завершен, хотя в последней точке наблюдений один из самолетов все-таки потерпел аварию. К счастью обошлось без человеческих жертв.

Полученные материалы были обработаны и на их основе А.И.Сорокиным при участии П.Н.Селиванова и И.П.Шпицберга (Институт теоретической астрономии) впервые в СССР была составлена “Инструкция по проведению астрономических работ на дрейфующем льду” (1961 г.). Эти же материалы позволили определить выбор проекции, обеспечивающей прокладку расстояний при использовании НГС в Арктике. Такая карта, построенная в косой равнопромежуточной проекции с оптимально выбранными параметрами, была издана УГС ВМФ (адм.номер 376).

Проведенные в Арктике испытания привели к выводу о целесообразности использования в закрытых льдом районах сейсмических методов исследований рельефа и грунта морского дна. Эта идея основывалась на наблюдении многократного отражения от дна океана и нижней кромки льда акустического сигнала, полученного при взрыве.

Расширение масштабов действий ВМФ в Мировом океане, освоение Северного Ледовитого океана, плавание в высоких широтах определили необходимость применения нетрадиционных картографических проекций. В результате соответствующих исследований Гос.НИНГИ для мелкомасштабных карт была рекомендована гномоническая проекция, в которой кратчайшие расстояния (в том числе и линий радиопеленгов) изображаются прямыми. Для ведения прокладки пути корабля в приполюсных районах была предложена поперечная проекция Меркатора, удобная в условиях применения существовавшей на тот период техники. Картографы Института приняли активное участие в реализации этого предложения на практике.

Большая работа была проделана в процессе подготовки похода атомной подводной лодки "Ленинский Комсомол" к Северному полюсу. К этому походу Институтом были созданы карто-сетки в меркаторской проекции до широты 87° и осуществлена предварительная прокладка на весь планируемый маршрут перехода. Для повышения точности навигационной прокладки на картах, составленных в меркаторской и других проекциях, А.И.Сорокиным на базе обобщения и развития полученных ранее (в т.ч. В.В.Каврайским) отдельных результатов были разработаны основы навигационной картометрии. В них вошли общая теория картографических ошибок и таблицы поправок расстояний и азимутов в меркаторской, гномонической и равноугольной конической проекциях.

В процессе исследования природы картометрических ошибок была разработана теория искажений картографических проекций, нашедшая отражение в монографии “Морская картография” (1985 г.), отмеченной золотой медалью Ф.П.Литке Русского географического общества.

Важным направлением исследований, выполнявшихся в картографическом отделе, стали работы по обоснованию и освоению новых технологий издания морских карт, в основу которых было положено гравирование на пластике. Под руководством М.А.Матвеевой разрабатывались новые способы картосоставления, гравировальные инструменты и т.д. Под руководством и при непосредственном участии А.А.Лягачева проводились фундаментальные исследования, связанные с разработкой методов генерализации картографического изображения, в частности, генерализации береговой черты при различной природе морских побережий.

К концу 50-х годов основные задачи, поставленные флотом перед Институтом по картографическому обеспечению, были в принципе решены. Вместе с тем стало очевидной необходимость уделить более серьезное внимание вопросам гидрографии. В связи с чем в 1959 г. картографический отдел Гос.НИНГИ был расформирован и большая часть его сотрудников переведена в 280 ЦКП ВМФ, на которое возлагалось продолжение научных исследований в области картографии. В Институте же был образован гидрографический отдел (начальник А.К.Мирошниченко), в состав которого включалась лаборатория методов гидрографических исследований и перспектив развития морской картографии во главе с А.И.Сорокиным. За ней закрепили три направления исследований: определение возможности применения геофизических методов для изучения рельефа дна Арктического бассейна; создание методов гидрографических исследований в обеспечение определения места подводных лодок по рельефу дна и геофизическим полям; автоматизация решения гидрографических и геодезических задач.

Первым из них руководил А.Г.Пожарский. В работе также участвовал НИИ геологии Арктики (НИИГА). В результате совместных исследований был разработан комплекс геофизических методов съемки рельефа дна, включающий аэромагнитную съемку, сейсмозондирование и эхолотирование, с помощью которых решалась задача изучения рельефа дна в акваториях, покрытых мощными многолетними льдами Арктики.

Для подтверждения полученных теоретических результатов под руководством Г.Ф.Кузьмина и А.К.Мирошниченко был проведен натурный эксперимент в Арктическом бассейне, участниками которого были Г.В.Критский, А.Г.Пожарский, П.Н.Селиванов и др. Активное участие в нем принимали также специалисты НИИГА, Северной гидрографической экспедиции, летчики полярной навигации, моряки Северного флота. Натурные данные в целом подтвердили результаты теоретических исследований.

Применение разработанных методов и технологий позволило Северной гидрографической экспедиции в исторически короткие сроки провести изучение Арктического бассейна в гидрографическом отношении. Это привело к ряду крупных географических открытий и подняло на новый уровень картографическое обеспечение флота в данном регионе. Разработка и внедрение комплекса геофизических методов гидрографических исследований в 1986 г. было отмечено Государственной премией – "За исследование Северного Ледовитого океана".

Исследованиями, выполнявшимися с целью создания методов гидрографических работ в обеспечение определения места пл по рельефу дна и геофизическим полям, руководил А.И.Сорокин. Учитывая сложность решаемых в этой области задач, он применил здесь аппарат теории случайных функций и теории информации. Полученные теоретические результаты потребовали натурной проверки, для чего под руководством А.И.Сорокина в 1962 г. были проведены высокоточные съемки рельефа дна. Эксперимент выполнялся на парусном ЭОС "Крузенштерн" в западной части Атлантического океана, в районе Калининградских подводных гор. Его данные полностью подтвердили работоспособность предложенного метода и позволили Л.В.Новожилову, А.И.Сорокину и А.Я.Эльгорту разработать “Инструкцию по гидрографическому обследованию характерных форм рельефа дна океана”. На основе всех этих исследований были также предложены способы определения места корабля по рельефу дна и геофизическим полям, защищенные авторским свидетельством на изобретение, положившие начало новому направлению в морской навигации.

Кроме того, в процессе работы удалось установить корреляцию рельефа дна с гравитационным и геомагнитным полям, что позволило на базе создания единой модели объекта гидрографических исследований выработать рекомендации по количественному подходу к планированию съемок рельефа дна и геофизических полей.

Для повышения точности плановой привязки съемочных галсов Институт предложил новые способы геодезических засечек недоступных опорных знаков и методы уравнивания пересекающихся галсов по расхождению результатов съемки в точках пересечения съемочных маршрутов. Впоследствии эти исследования были опубликованы в монографиях А.И.Сорокина "Теоретические основы гидрографических исследований" и В.А.Коугия, А.И.Сорокина "Геодезические сети на море".

Направление автоматизации решения гидрографических и геодезических задач возглавил П.П.Попов. Под его руководством сотрудники лаборатории методов гидрографических исследований И.И.Гришина, Т.К.Грошникова и М.А.Марфина разработали математическое обеспечение для гидрографического варианта специализированных ЭВМ ТЭМ-1 и ТЭМ-1М. (ЭВМ серии ТЭМ успешно эксплуатировалась в частях и на кораблях Гидрографической службы ВМФ почти 20 лет).

В итоге комплекс выполненных Гос.НИНГИ работ в области гидрографии, морской картографии, морской геофизики послужил веским основанием для создания в 1964 г. на базе гидрографического отдела Института специализированного Управления гидрографии и картографии, в состав которого вошли отделы средств и методов гидрографических работ, картографический, а впоследствии также геофизический и глубоководных исследований.