천체 항법을 하던 이야기
"미드웨이섬에서 일본까지는 약 2400마일 거리였는데 종종 우리는 현재 위치를 완전히 잃어버리곤 했다. 내가 타고 있던 해군 정찰기 P2v의 최대 순항거리는 2400마일 보다 조금 더 날 수 있는 정도였다. 우리에겐 마진이 별로 없었다. 항법 에러가 심해지면 언제 가는 바다에 디칭 해야 할 것이라고 우리 모두 생각했다. 지도를 보면 알겠지만 이 구간에는 그저 망망대해 태평양으로 단 한 개의 섬조차도 존재하지 않는다. 현재 위치를 확인할 기회를 계속 잃고 나서도 항법사는 조종사에게 계속해서 비행할 헤딩을 불러주고 있었다. 그가 믿는 하나님과 본능에 의지해 날아가는 시간이 마치 영겁처럼 길게 느껴졌다.
그리고 마침내 요코하마의 주파수가 잡혔다. 그날 항법사가 계산한 값은 목적지인 이와쿠니까지 50마일 안쪽의 에러를 보여주었다. "
미 해군 P2v 크루로 복무한 John Dill의 수기에서.
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항법사들이 주간 비행 중에 태양만을 이용해 현재 위치를 Sextant로 계산해 내는 방법
필요한 장비: 항법용 지도, 섹스텐트, Almanac 책자, 원을 그릴 콤파스와 연필 그리고 지우개
요 며칠 Sextant를 사용하는 방법에 대해서 공부하고 있습니다. 언젠가 레이오버 도중에 어느 허름한 도시의 벼룩시장에서 더 이상 아무도 그 가치를 알아보지 못하고 덩그러니 버려진 1900년대 초에 구리로 만들어진 골동품 Sextant를 마주치는 상상을 합니다.
페친 중에는 현직 항해사나 선장님들도 계시기 때문에 학교에서 실습을 해보신 분도 있으신 줄 압니다. 하지만 공중 항법에서 실제 섹스텐트를 사용하는 것과는 조금 차이가 있을 것 같습니다. 혹 제 이해가 부족하면 댓글로 조언 부탁드립니다.
야간에 별을 이용해서 현재 위치 좌표를 찾는 일은 비교적 상상하기 쉬웠습니다. 밝아서 식별이 쉬운 천체를 기준으로 작성된 'Almanac'이라는 테이블(책자)만 있으면 비교적 손쉽게 두 개의 천체를 순서대로 관측해 그 높이(각도)를 측정해 서로 비교해 최종 값 즉 현재의 위치를 계산해 낼 수 있을 겁니다.
문제가 되었던 부분은 주간에 오직 태양만이 있을 때 어떻게 현재 위치를 계산해 내는가 였는데 이 부분을 자세히 설명한 자료가 있어 아래에 링크를 겁니다.
약 55분 정도에 설명이 나옵니다. 간단히 설명해 보면 비행을 하면서 태양의 높이를 섹스텐트로 측정해 그 각도(현재 위치에서의 태양의 높이)를 기록해 둡니다. 그리고 Almanac 책자에서 오늘 날짜와 시간에 기초해 현재 태양이 머리 정중앙 위(이를 ZENITH 천정이라고 부른다)에 위치하는 지구 상의 위치 좌표(앞으로 기준점이라고 부르자)를 찾아 지도에 표시합니다. 이 점이 나중에 그릴 원의 중심점이 됩니다.
이후 섹스텐트로 읽은 태양의 높이와 태양이 현재 천정(ZENITH)에 위치한 좌표 (Almanac에서 찾아낸 기준점)와의 각도 차이를 거리로 변환합니다. 1도는 60마일입니다. 만약 그 각도 차이가 40도였다면 40 곱하기 60은 2400마일입니다. 이 2400마일에 해당하는 원을
아까 지도에 표시한 기준점을 중심으로 콤파스 다리를 벌려 원을 그려줍니다.
우리의 현재 위치는 이 그려진 원의 연필 자국 아래 어딘가에 있습니다. 오해하지 말아야 할 것은 선 아래에 어딘가에 있는 것이지 전체 원 안에 어딘가에 있다는 뜻이 아닙니다. 그러고 나서 약간의 시차를 두고 두 번째로 이동한 지점에서 다시 동일하게 두 번째 원을 그려냅니다. 이렇게 두 개의 원을 그리면 두 원이 겹쳐지는 지점이 두 개가 나오는데 그중 하나가 현재 우리의 위치가 됩니다. 그 지점 간의 거리는 보통 수천 마일 떨어진 위치이기에 어느 것이 옳은 지점인지를 오인하기는 쉽지 않습니다.
여기에서 문제가 되는 것이 두 개의 원을 그린 시간 차이로 인해 발생하는 오차입니다. 이 오차는 첫 번째 그린 서클을 항공기의 이동방향과 속도를 계산해(이걸 Dead Reckoning이라 부릅니다.) 그 거리만큼 옮겨준 뒤에 새로이 겹치는 두 개의 지점을 다시 찾으면 정확한 현재 위치를 찾을 수 있습니다.
이해가 되실지 모르겠습니다.
실제 이런 방식의 천체 항법을 통해 1960년대까지도 일부 다발 피스톤 항공기들이 태평양과 대서양을 횡단했으며 실제 10시간 정도 지난 후에 목적지에 도착해 확인한 오차가 불과 몇십 마일 정도였다고 하니 그 당시 항법사들의 기량이 대단했습니다.
