B-52 폭격기 star tracker 안의 electromechanical angle computer

GPS 이전 항법은 celestial navigation이었다. 별, 태양, 달, 행성의 위치를 이용해 방향과 위치를 구했지만, 수작업으로는 느리고 번거로웠다.

B-52용 Astro Compass는 이를 자동화했다. 상단의 Astro Tracker가 별을 추적하고, 내부의 Angle Computer가 항법 계산을 맡았다. 결과는 0.1도 수준의 heading으로 제공됐다.

조작 방식은 의외로 단순했다.

• Master Control Panel에서 시간, SHA, Declination 같은 값을 선택한다.
• Set Control knob를 돌려 원하는 수치를 맞춘다.
• Star Data display는 디지털처럼 보이지만, 실제로는 모터가 돌리는 아날로그 다이얼이다.

천문 정보는 Air Almanac에서 가져왔다. 이 책은 4개월마다 새로 발행됐고, 하루 단위로 10분 간격의 천체 데이터를 제공했다.

• GHA Aries: 그리니치 기준의 기준점 각도
• SHA: 별의 sidereal hour angle
• declination: 별의 적위
• 태양, 달, 행성의 위치
• 별은 거의 고정이라 별도 표로 처리

계산의 핵심은 navigational triangle이다. 항공기 위치를 기준으로 별의 azimuth와 altitude를 구하려면 구면삼각법이 필요하다. 위도, 경도, LHA와 declination으로 구면삼각형을 풀어야 하며, 이를 통해 관측 지점에서의 별 방향이 결정된다.

Angle Computer는 이 수학을 기계적으로 구현했다. 반지름 2 5/8 inch의 반구를 실제 celestial sphere처럼 모델링하고, 내부의 복잡한 링크와 기어로 별 포인터를 움직였다. 그 포인터의 위치를 synchro로 읽어 azimuth와 altitude를 전기 신호로 바꿨다.

결국 이 장치는 디지털 컴퓨터가 아직 부적합하던 1960년대에, 수학적 좌표 변환과 구면삼각법을 물리적 구조로 바꿔 항법 문제를 해결한 사례다.