B-52 폭격기 Star Tracker 내부의 전기기계식 Angle Computer

B-52의 Astro Compass는 GPS 이전 시대에 별을 추적해 항법에 필요한 heading과 위치선을 계산하던 전기기계식 시스템이다.

핵심 장치인 Angle Computer는 별의 declination, LHA, 관측자 latitude를 받아 altitude와 azimuth를 풀어낸다. 입력으로는 Air Almanac의 천체 데이터, 시간, 위도·경도, 대략적인 기수 방향(BATH)이 쓰이며, 값은 반복 계산으로 점점 수렴한다.

장치의 계산 방식은 천구를 물리적으로 재현한 아날로그 메커니즘이다.

• 반지름 2 5/8인치 반구로 천구를 모델링
• declination arm, latitude arm, 회전 입력으로 별의 위치를 기계적으로 재현
• differential gears로 위도 변화가 다른 축에 끼치는 영향을 상쇄
• 슬라이더와 azimuth arc가 최종 altitude / azimuth를 출력

후면에는 synchro transmitters, servo amplifiers, 모터, gear train이 연결돼 있어 계산 결과를 전기 신호로 내보낸다. 계산은 기계식이지만 구동과 출력은 전기식인 과도기적 설계다.

운용은 완전 자동이지만 제약도 뚜렷하다.

• 별을 찾기 위해 spiral search pattern으로 대략 ±4° azimuth, ±2.5° altitude 범위를 탐색
• 천정 부근의 방위각 불연속 때문에 85° 이하로 고도를 제한
• 위도 범위는 -2°~+90°, 남북반구 전환은 자동
• 0.1° heading accuracy를 제공하고, line of position으로 위치 결정에도 활용 가능

자원 좌표계는 SHA, declination, GHA Aries, LHA를 거쳐 항공기 기준 수평좌표계로 바뀐다. 천문학의 right ascension과는 방향이 반대이며, precession of the equinoxes 때문에 별의 좌표는 장기적으로 변한다.

결국 이 장치는 디지털 컴퓨터가 아직 비싸고 느리던 시기에, 항법 삼각형을 기어와 모터로 풀어낸 정교한 전기기계식 아날로그 컴퓨터의 대표 사례로 정리된다.