汽车在城市中穿行可以靠地标、靠地图还可以靠卫星导航，那火箭在空中精准飞行靠什么呢？靠大名鼎鼎的——“惯性导航”。那么问题来了，火箭用“惯性导航”，是因为惯性吗？

“惯性导航”和“惯性”傻傻分不清？

这个问题有请天才的艾萨克·牛顿爵士来为大家讲解，这烧脑的东西可基本都是他的功劳。

首先请看我的第一定律，一个物体在没有受到外力的情况下会继续保持原来的运动状态，这就是“惯性”。
注意！这是物体固有的一种属性，跟你们平时说的“习惯性”不一样。

惯性导航就复杂些，它是利用惯性传感器（加速度计和陀螺仪）来测量运动体的加速度和角速度，再计算出其位置、速度和姿态等运动状态的技术。

“估计你们还没懂，”牛顿在黑板上写出了F=ma，“其原理是我的第二定律。其中加速度a是关键。它可以决定物体的运动状态（位置、速度等），可以通过加速度计传感器测量得出。而要确定三维空间中运动体的状态，只知道加速度a还不够，还需要知道角速度。测量角速度的传感器叫陀螺仪——它的发明源于我对高速旋转刚体力学问题的研究。”牛顿开始总结：“陀螺仪和加速度计，就是惯性导航的传感器部分。正因为它们是利用物体的‘惯性’来实现测量的，所以被称为惯性器件，‘惯性导航’也因此而得名。”掌声送走牛爵爷~~~

“惯性导航”怎么实现的？

惯性导航技术依靠惯性导航设备（简称“惯导”）来实现。常见惯导的核心，是三组正交安装的陀螺仪和加速度计，用于测量载体在三维空间的角运动和线运动。

此外，惯导内部还有通信、供电、支撑、计算等组部件。加电后，惯导能在初始运动状态基础上，不断测量角速度和加速度，一步一步递推出各个时刻的姿态、速度和位置。

举个例子，假设你在走迷宫，并且知道自己在地图上的位置。

这时给你一个神器——惯导，它就能用加速度计和陀螺仪测量你运动的加速度和角速度，并根据一系列公式推算出你的当前位置和方向，并能随着你的运动将整个路径完整算出。

就问你，惯导牛不牛？当火箭要进入太空这个大“迷宫”，惯导神器自然也是要带上的——它是实现高精度的导航和姿态控制、将载荷精准送入预定轨道的重要保障。

根据任务要求的不同，我们的长征系列运载火箭用到的惯导也有多种类型，有动调陀螺四轴平台惯导、捷联式惯导、气浮陀螺平台惯导等。它们各具优势，最终的目的，都是为了让火箭能够圆满完成任务，这里就不一一讲解啦~

“惯性导航”江湖地位如何？

在导航界，惯导可以算是元老了，但其江湖地位至今依旧不可动摇。不管是卫星导航还是无线电导航，都需要外界设备的辅助，连天文导航也得看天体的“脸色”，因此它们都有受制于“人”时候。惯导就不一样了，它不借助其他设备，不受外界干扰，不向外发送信号，主打一个“独立自主”。同时，它还能连续、全面地输出导航信息，可谓技能点满满。历经数百年，从液浮陀螺惯导到光学陀螺惯导再到MEMS惯导、原子陀螺惯导，从火箭到飞机、自动驾驶汽车甚至体感游戏机，惯性导航依然在人类生活的方方面面焕发着勃勃生机。

火箭用“惯性导航”，虽然确实“习惯”了，却也真是因为牛顿说的那个“惯性”。火箭每一次腾跃长空精确入轨，都离不开其中惯性导航设备的默默努力。让我们为惯性导航这个幕后英雄点赞！

来源: 中国航天科普公众号

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