تخطَّ إلى المحتوى
EN
اختراعات

آلة السدس (السكستانت)

الأداة الملاحية مزدوجة الانعكاس التي حوّلت أرصاد الارتفاع إلى موضع في عرض البحر — من ثُمن هادلي (Hadley) سنة 1731 إلى اختبارات على متن محطة الفضاء الدولية.

آلة السدس أداة بصرية محمولة باليد تقيس الزاوية بين جسمين مرئيين — وبشكل كلاسيكي بين جرم سماوي وأفق البحر — وكانت الأداة الأولى لدى الملّاح لتحديد خط العرض وخط الطول في البحر. وقد طوّر مبدأها مزدوج الانعكاس كل من جون هادلي (John Hadley) في إنجلترا (England) وتوماس غودفري (Thomas Godfrey) في فيلادلفيا (Philadelphia) على نحو مستقل نحو 1731، فجمع الراصد النجم والأفق في مشهد واحد، ثم أنتج تكبير أول ثُمن إلى سُدس دائرة آلة السدس الحقيقية التي صنعها جون بيرد (John Bird) في 1759. وبعد أن حسّنها صانعون مثل رامزدن (Ramsden) وبيرد ودولوند وهيوز، وأُضيفت إليها الآفاق الاصطناعية والأسطوانات الميكرومترية وآلات سدس الطيران الفقاعية، حملت الأداة الملاحة عبر عصر المِقياست البحري (Nautical Almanac) وطريقة المسافات القمرية، واختُبرت للاستخدام في الطوارئ على متن محطة الفضاء الدولية في 2018.

آلة سدس نحاسية بمنظارها وقوسها المدرّج ومراياها، مصوّرة على خلفية رمادية بسيطة داخل متحف.
آلة سدس بحرية صُنعت عام 1805 في فيرول على يد فولخنثيو رودريغيث، محفوظة في المتحف البحري في مدريد؛ إطارها النحاسي وقوسها المدرّج ومراياها ومنظارها كلها قائمة. · Dorieo · CC BY-SA 4.0
الشكل الكلاسيكي في القرن 19قوس فضّي مقداره 60 درجة مقسوم إلى 120 تدريجة؛ وأنصاف أقطار من 8 بوصات إلى 6 بوصات
النوعأداة بصرية مزدوجة الانعكاس؛ مرآتان، إحداهما ثابتة والأخرى متحركة، تنقلان جرمًا سماويًا إلى الأفق
في هذا المقال
  1. 1نظرة عامة
  2. 2المبدأ البصري وهندسة المقياس
  3. 3النشأة والاختراع المستقل
  4. 4من الثُمن إلى السدس: التطور والتصنيع
  5. 5آلة السدس في الملاحة البحرية والمسح
  6. 6نماذج محفوظة في المتاحف
  7. 7الأفق الاصطناعي
  8. 8الملاحة الجوية وآلات سدس الطيران
  9. 9آلة السدس في الفضاء
  10. 10معيار ما بعد الحرب والتقنيات الحديثة
  11. 11الأسئلة الشائعة
  12. 12الخط الزمني: من العصا المتصالبة إلى محطة الفضاء
  13. 13الرسم البياني للمعرفة

نظرة عامة

آلة السدس أداة بصرية مزدوجة الانعكاس، تقوم على مرآتين، إحداهما ثابتة والأخرى متحركة، تنقلان جرمًا سماويًا إلى الأفق 1John Hadley · Encyclopaedia Britannica ↗. وبهذه الوسيلة تُحدَّد الزاوية بين الأفق وجرم سماوي كالشمس والقمر أو نجم، وهي العملية التي تُبنى عليها الملاحة السماوية في إيجاد خط العرض وخط الطول 1. وقد جعلتها هذه الوظيفة عونًا للملّاحين على تحديد خط العرض والوقت المحلي، وعلى إيجاد خط الطول بطريقة المسافة القمرية 2Sextant by Jesse Ramsden with case (1928-924) · Science Museum Group, London ↗.

تقوم هندسة الأداة على قوس مقداره 60 درجة، لكنها تقيس زوايا تصل إلى 120 درجة لأنها مزدوجة الانعكاس 3The History of the Sextant (Peter Ifland lecture) · University of Coimbra, Physics Museum ↗. وفي شكلها الكلاسيكي في القرن التاسع عشر استقرّ القوس على الفضة بمقدار 60 درجة مقسومًا إلى 120 تدريجة، بأنصاف أقطار تتراوح من 8 بوصات إلى 6 بوصات 4The Evolution of the Sextant (Proceedings, November 1936) · U.S. Naval Institute ↗. أما في الثُمن وآلة السدس فتنقل المرآتان، الثابتة والمتحركة، صورة الشمس إلى تطابق مع الأفق 1.

لم تكن آلة السدس وليدة لحظة واحدة، فقد نشر روبرت هوك في 1674 مخططات لأداة مزدوجة الانعكاس، وابتكر إسحاق نيوتن أداة مشابهة في الوقت نفسه تقريبًا، لكن لم تُبنَ أي أداة من أي من المخططين 4. ثم اخترع توماس غودفري من فيلادلفيا آلة سدس مزدوجة الانعكاس في 1730 واستُخدمت في البحر في ديسمبر من العام نفسه، على نحو مستقل عن جون هادلي، الذي قُرئت ورقته عن رباعيته على الجمعية الملكية في 13 مايو 1731 4. وقد أنجز هذا التطور الحاسم على نحو مستقل ومتزامن تقريبًا كلٌّ من هادلي في إنجلترا وغودفري نحو 1731، باستعمال مرآتين في أداة مزدوجة الانعكاس هي سلف آلة السدس الحديثة 3.

ميّز تطوّر التصميم إلى آلة السدس إضافة عدسة مكبّرة لقراءة المقياس، ومنظار مقرابي بشُعيبات تقاطع، وقوس ممتد من الثُمن إلى السُدس، ومقبض متين في ظهر الأداة 5John Hadley (1682-1744) · MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews ↗. وقد وسّع الكابتن كامبل في 1757 ثُمنًا إلى آلة سدس لتلبية احتياجات الملاحة على نحو أكمل 4. أما أول آلة سدس بحرية فقد صنعها جون بيرد لجيمس برادلي على أساس دائرة التكرار لتوبياس ماير، وحُسّنت خلال تجارب بحرية 6Longitude found: Nevil Maskelyne and the lunar method · Royal Museums Greenwich ↗.

1. المبدأ البصري وهندسة المقياس

يقوم مبدأ آلة السدس على الانعكاس المزدوج، إذ تنقل مرآة ثابتة وأخرى متحركة صورة الشمس حتى تتطابق مع الأفق، فيُقرأ الارتفاع من موضع المرآة المتحركة. وقد جعل هذا المبدأ تحديد الموضع أدقّ بكثير، وثبّت ميزان فقاعة في الأداة حتى يمكن أخذ ارتفاع زوالي حين لا يكون الأفق مرئيًا 1. ومن مزاياه العملية أن الأفق والنجم يبدوان متحركين معًا مع تمايل السفينة، فيسهل إبقاء الرصد مستقيمًا. وقد ظل هذا النظام البصري نفسه الذي اقترحه جون هادلي في 1731 مستعملًا حتى في آلة صُنعت في 1988، ولم يتغير المبدأ 7The History of the Sextant (continued) · University of Coimbra, Physics Museum ↗.

أما هندسة القوس فتفسّر سرّ اتساع نطاق القياس: فآلة السدس سُدس دائرة، ومع ذلك تقيس زوايا تصل إلى 120 درجة بفضل الانعكاس المزدوج. وقد تحقّق هذا الاتساع بتكبير ثُمن هادلي وتحويله من ثُمن دائرة إلى آلة سدس لأغراض رصد المسافات القمرية 3. ويُستعمل هذا النطاق في رصد حدّ النجم أو حدّ الكوكب وتقدير حالة المركبة عند فقد الاتصالات أو غيرها من الحالات الطارئة 8AAS 19-064 Sextant Navigation on the International Space Station: A Human Space Exploration Demo · NASA Technical Reports Server ↗.

رسم خطي مسمّى لآلة سدس محمولة باليد، وقد اتحدت فيه صورة الشمس المنعكسة مع خط الأفق في مجال رؤية الراصد.
رسم خطي لمبدأ عمل آلة السدس: تُنزل صورة الشمس المنعكسة مرتين حتى تتطابق مع خط الأفق، ثم تُقرأ الزاوية بينهما على القوس. · Pearson Scott Foresman · Public domain

وفي الشكل الكلاسيكي للقرن التاسع عشر، كان للأداة مقياس مدمج من الفضة مقداره 127° يتراوح من -5° إلى 150° بوحدات من درجة واحدة، وميكرومتر أسطواني يقرأ إلى دقيقة قوسية واحدة 9Brass Admiralty-pattern frame sextant (1970-321) · Science Museum Group, London ↗. أما الورنية فقد كانت مستخدمة قبل آلة السدس بزمن طويل، إذ ترد آثارها في مقال لمخترعها بيير فيرنييه في 1631، ولم تعتمدها آلة السدس إلا بعد أكثر من قرن 4. وعلى النمط الأميرالي كان للإطار نحاس ومقبض خشبي يحتوي بطارية لإضاءة المقياس 10Admiralty Sextant, NAV1229 (HMS Royalo) · Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum ↗. وقد أتاحت آلة التقسيم الدائرية لرامزدن الإنتاج الكمّي لأدوات مثل آلات السدس، لأنها وفّرت تدريج المقاييس ميكانيكيًا 11Jesse Ramsden (1735-1800) · MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews ↗.

2. النشأة والاختراع المستقل

اخترع جون هادلي (John Hadley) في إنجلترا (England) وتوماس غودفري (Thomas Godfrey) في فيلادلفيا (Philadelphia) آلة السدس على نحو مستقل نحو 17311. وقد بنى هادلي أول ثُمن عاكس بالاشتراك مع أخويه جورج وهنري (George, Henry) في 17305. وفي 1731 عرض هادلي رباعيته الجديدة على الجمعية الملكية (Royal Society) ونشر وصفًا للأداة في المعاملات الفلسفية (Philosophical Transactions)5. ولم تختلف ثلاث أرصاد لمسافة بين نجمين بثُمن هادلي (Hadley's) النحاسي، عند التجربة في البحر، عن أرصاد فلامستيد (Flamsteed's) البرية إلا بنحو دقيقة واحدة5.

حسمت الجمعية الملكية في لندن مسألة الأولوية بين المخترعين، فمنحت جائزة قدرها 200 جنيه لكل من هادلي (Hadley) وغودفري (Godfrey) عن اختراعيهما4. وجاء هذا التقدير بعد أن ثبتت كفاءة الأداة عمليًا في الأرصاد البحرية، إذ لم تتجاوز فروقها عن الأرصاد البرية حدود الدقيقة الواحدة5.

ثُمن إطاره خشبي داكن وقوسه مدرّج وذراع مؤشره نحاسية، معروض منتصبًا على حامل متحفي.
ثُمن هادلي (ربعية انعكاسية) صُنع في لندن نحو 1790-1810 على يد سبنسر وبراوننغ ورست: إطار من الأبنوس وقوس من العظم وحلية نحاسية، على نمط الأداة التي ابتكرها جون هادلي وتوماس غودفري كلٌّ على حدة عام 1731. · Daderot (photograph); Royal Ontario Museum · CC0

3. من الثُمن إلى السدس: التطور والتصنيع

لم تكن آلة السدس وليدة لحظة واحدة، بل ثمرة تطوير متدرّج انطلق من الثُمن، إذ وسّع الكابتن كامبل قوس أداته حتى بلغت آلة سدس في 1757. وصاحب هذا التوسّع تحسينات جوهرية في التصميم، منها إضافة عدسة مكبّرة لقراءة المقياس، ومنظار مقرابي مزوّد بشُعيبات تقاطع. كما امتدّ القوس من الثُمن إلى السُدس، وزُوّدت الأداة بمقبض متين في ظهرها ييسّر الإمساك بها أثناء الرصد. 3

وفي مسار موازٍ، كلّف برادلي الصانع جون بيرد بصنع نسخة نحاسية من دائرة تكرار ماير، ثم حسّنها خلال تجارب بحرية متتابعة. وخلص برادلي إلى أن جداول ماير إذا اقترنت بأداة جيدة أمكنها تحديد خط الطول في حدود درجة واحدة، وهو ما يقع داخل حدود قانون خط الطول الصادر في 1714. وعلى هذا الأساس صنع بيرد أول آلة سدس بحرية في 1759، بإطار من الماهوجني ومقياس من العاج، جاءت كبيرة وثقيلة حتى إنها احتاجت سنادًا في حزام الراصد. 3

لوحة تقنية منقوشة تُظهر عجلة آلة التقسيم ولولبها وهيكلها، مع رسوم صغيرة لأجزائها.
لوحة من كتاب جيسي رامزدن عام 1777 عن آلة التقسيم، وهي الآلة التي كانت تنقش تدريجات أقواس آلات السدس آليًا فجعلت المقاييس الدقيقة قابلة للتكرار. · Jesse Ramsden (1777); Internet Archive (scan) · No restrictions

وقد قسّمت آلة تقسيم التدريجات التي ابتكرها جيسي رامزدن المقاييس ميكانيكيًا بدقة عالية، فنال عن ذلك جائزة مقدارها 615 جنيهًا من مجلس خط الطول. غير أن أداة رامزدن للمسافات القمرية في 1767 لم تعطِ النتائج المرجوّة منها، فجاءت النسخة الثانية في 1775 أفضل منها كثيرًا، وهو ما أدّى إلى منحه 300 جنيه من هيئة خط الطول بعد عامين. وكان لرامزدن بحلول سن السابعة والعشرين متجره الخاص في ستراند بلندن، وعُدّ في القرن الثامن عشر أبرع مصممي الأدوات الرياضية والفلكية والمساحية والملاحية. 3

4. آلة السدس في الملاحة البحرية والمسح

لم تكن آلة السدس أداة رصد فلكي فحسب، بل كانت عماد الملاحة السماوية في تحديد موقع السفينة على سطح البحر. فبتدوير ذراعها المتحركة حتى يتطابق انعكاس الجرم السماوي مع خط الأفق، يستطيع الملاح قياس الارتفاع الزاوي للشمس وقت الظهر أو لنجم في الليل، ومن هذا الارتفاع يستنبط خط عرض السفينة. أما خط الطول فكان يتطلب مقارنة زمن الظهر المحلي بزمن مرجعي ثابت يحمله كرونومتر مضبوط على زوال معلوم، أو بحساب الزاوية بين النجوم الثابتة والقمر ثم الرجوع إلى جداول المِقياست البحري لاستخراج الفرق الزمني. وبهذين العنصرين معًا — العرض من الارتفاع والطول من الزمن — تكتمل شبكة الإحداثيات التي تثبّت موضع السفينة في عرض المحيط.

كان نيفيل ماسكلين من أبرز من طوّعوا هذه التقنية لخدمة الملاحة، إذ جرّب أثناء رحلته إلى سانت هيلانة لرصد عبور الزهرة سنة 1761 طريقة حساب خط الطول بالمسافات القمرية، فوجد أن الخطأ فيها لم يتجاوز درجة ونصف درجة، في حين بلغت أخطاء الحساب التقديري نحو عشر درجات. وقد أنشأ نظامًا متكاملًا لإنتاج المِقياست البحري والزيج الفلكي، حتى صارت بيانات سنة 1767 جاهزة للطبع بنهاية سنة 1766. ولم يكن هذا العمل مقصورًا على الرجال، إذ قلّما توفّر للنساء التدريب الرياضي للعمل حاسبات في المِقياست، غير أن ماري إدواردز جمعت خبرة كافية لمساعدة الحاسبات الجديدات في التدريب، ومنهن بناتها. 6

صفحة من جداول حسابية مطبوعة دوّنت بجانب عناوينها أرقامٌ بخط اليد بالحبر.
نموذج مطبوع من عام 1767 لحساب خط الطول بطريقة المسافات القمرية، مُلئ بخط اليد بالوقت والارتفاعات والمسافة الزاوية بين القمر والشمس. · Robert Bishop (published 1767); Royal Museums Greenwich · Public domain

ولضمان دقة الرصد رغم عيوب جلخ الزجاج عند رصد الشمس أو القمر، صمّم ماسكلين صفيحة مفصلية تُثبَّت على الآلة وتتيح ضبطًا أدقّ للقياس، وقد لاقت هذه المعالجة توصيات فلكي البلاط الملكي. ثم امتد أثر هذا التصميم إلى الرحلات الاستكشافية الكبرى، إذ زوّد رامزدن رحلات الكابتن كوك سنة 1772 وسنة 1776 بآلات سدس من تصميم مشابه. وهكذا انتقلت آلة السدس من مختبرات الرصد إلى سفن الاكتشاف، تحمل معها دقة الحساب الفلكي إلى أقصى البحار.

ومن النماذج الباقية آلة سدس جسرية مزدوجة الإطار تحمل الرقم التسلسلي 2029، صُنعت نحو سنة 1831، أهداها فيتزروي إلى ستوكس. وقد ارتبطت هذه الآلة برحلتي سفينة بيغل بقيادة فيتزروي، حيث خدم ستوكس تحت إمرته. أما براءة تروتون للإطار العمودي والصفيحي فقد حملت الرقم 1644 سنة 1788، وهي تمثل حلقة في تطور تصميم الإطار الذي بلغ ذروته في نماذج كهذه.

5. نماذج محفوظة في المتاحف

لم تكن آلة السدس أداةً عابرة في تاريخ الملاحة، بل صارت بمرور الزمن قطعةً متحفية تحمل في تفاصيلها الصناعية شهادةً على دقة حرفيّيها وتطوّر مدارس صناعتها. وقد حفظت المتاحف الكبرى نماذج متنوعة تُظهر هذا التنوع في الخامات والأنماط والوظائف. ومن أبرز هذه النماذج آلة سدس مصبوغة بالورنيش الأسود على النمط الأميرالي صنعتها شركة هنري هيوز وابنه من شارع فنشرتش في لندن، لها حافة نحاسية مصقولة ومقبض خشبي 9. ويحتفظ متحف تاريخ العلوم في أكسفورد بآلة سدس مملوكة لتينانت، صنعتها الشركة اللندنية تروتون وسمس 12Troubling Standards (measuring instruments collections) · History of Science Museum, University of Oxford ↗. أما متحف بيبودي البحري في سالم فقد حفظ أسطرلابين نحاسيين جميلين من نوعين مختلفين يعودان إلى أواخر القرن السادس عشر، وعصا متصالبة، وأربع ربعيات خشبية بالكامل من نوع ديفيس، إلى جانب آلات سدس من صنع بوديتش وليفينغستون 4.

النموذج/الوصفالصانع أو المالكالتاريخالمتحف أو المجموعة
آلة سدس مصبوغة بالورنيش الأسود على النمط الأميرالي، بحافة نحاسية مصقولة ومقبض خشبيشركة هنري هيوز وابنه، شارع فنشرتش، لندن1930متحف العلوم
آلة سدس مملوكة لتينانتتروتون وسمس، لندن1847متحف تاريخ العلوم، أكسفورد
أسطرلابان نحاسيان من نوعين مختلفين، وعصا متصالبة، وأربع ربعيات خشبية من نوع ديفيس، وآلات سدسبوديتش وليفينغستونأواخر القرن السادس عشر (للأسطرلابات)متحف بيبودي البحري، سالم
نماذج محفوظة من آلات السدس والأدوات الملاحية المرتبطة بها
آلة سدس من القرن الثامن عشر بقوس نحاسي ومنظار، معروضة في متحف إلى جانب بطاقة تعريف صغيرة.
آلة السدس الخاصة بألكسندر فون هومبولت، صُنعت في لندن عام 1773 وتُعرض اليوم كقطعة متحفية؛ وقد استُخدمت في قياس الارتفاعات في البحر. · Burkhard Mücke · CC BY-SA 4.0

6. الأفق الاصطناعي

كان حوض الزئبق في هذه الآلات يشكّل سطحًا أفقيًا لامعًا يلتقط انعكاس الجرم السماوي، فيقوم مقام الأفق الطبيعي عند غيابه. وكانت خيمة زجاجية مثلثة تُنصب فوقه لتقي السطح اضطراب الريح الذي يفسد صفاء الانعكاس. 7

أما الأفق الاصطناعي الجيروسكوبي فهو علبة محكمة الإغلاق تحتوي جيروسكوبًا يمكن قفله بآلية رافعة. ويضم في داخله جسمًا زجاجيًا محزّزًا بسلسلة من الخطوط الأفقية تحرّكه مضخة هوائية. وقد سجّل الأدميرال جورج إرنست فلوريه براءة اختراع هذا الأفق الاصطناعي أول مرة في 1886، ليكون خط إسناد للأرصاد حين لا يظهر أفق البحر. 13Sextant with Artificial Horizon, NAV1239 (Fleuriais) · Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum ↗

7. الملاحة الجوية وآلات سدس الطيران

قبل 1927 كانت الساعات المستخدمة مع آلات السدس في الأرصاد السماوية تُضبط على الدقيقة فقط، وكان خطأ 30 ثانية في الساعة يعني خطأ ملاحيًا يصل إلى 12 كيلومترًا، إلى أن ابتكر وييمز (Weems) ساعة بعقرب ثوانٍ قابل للضبط بإشارات الوقت اللاسلكية. 14Celestial Navigation: How Did Aviators Shoot the Sun and Stars? · Smithsonian National Air and Space Museum, Time and Navigation ↗

صُنعت آلة سدس لينك (Link) A-12، المصمَّمة بمساعدة وييمز (Weems's) قبيل الحرب العالمية الثانية (World War II)، من جيل جديد من آلات السدس المحسِّبة للمتوسط التي تعوّض التذبذب الهولندي (Dutch roll) في الطائرات بأخذ أرصاد متعددة وحساب متوسط دون حسابات يدوية. 14

حسبت وحدة الملاحة النجمية القصورية (astroinertial) المثبتة خلف قمرة طائرة SR-71 مواقعها من نجوم تُرصد عبر عدسة في أعلى الوحدة، واستُخدمت هذه المواقع لتحديث نظام الملاحة القصوري وتقديم إرشاد مساري بدقة لا تقل عن 90 مترًا، وتعمل نسخ محسّنة منها في بعض الطائرات والأنظمة الصاروخية نظامًا احتياطيًا لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS). 14

8. آلة السدس في الفضاء

في الفضاء تنعدم الاتجاهات الأفقية والعمودية التي اعتادها الملاح على سطح الأرض، ولذلك صُمّمت آلات سدس الطيران لقياس الزاوية بين حوافّ الأرض أو بين الأجرام السماوية، ومن هذه الزاوية يُستدل على موضع المركبة. وقد جاءت آلة سدس أبولو مزوّدة بوحدة بصرية مقترنة بمنظار واسع المجال أحادي التكبير، وكان الرائد يحدّد نجمًا بعينه ثم يأخذ تثبيتة بهذه الآلة.

وفي وحدة كيوبولا بمحطة الفضاء الدولية أخذ عضوان من الطاقم أرصادًا بآلة السدس على أزواج نجوم وحدود نجم وقمر وقطر القمر، فجاءت النتائج داخل هدف دقة 60 ثانية قوسية رغم تأثيرات انكسار الضوء في النوافذ وقلة تدريب الطاقم 8. وقد استُخدمت في هذه التجربة أداة الرحلة سيليستير أسترا III بروفشنال الهجينة من النحاس الأصفر والألومنيوم بمنظار موشوري 7x35، ولم يكن الطاقم قد تلقى سوى ساعة واحدة فقط من التدريب الأرضي قبل الطيران. وامتدت فترة التجربة من يونيو إلى ديسمبر 2018، وشارك فيها سيرينا أونيون-تشانسلور وألكسندر غيرست، وذلك بناءً على طلب غريغ هولت اختبار آلة سدس محمولة باليد.

رائد فضاء ببدلة طيران قصيرة الأكمام يحمل آلة سدس يدوية أمام نوافذ قبة محطة الفضاء الدولية، وتظهر الأرض في الخارج.
رائد الفضاء ألكسندر غيرست من وكالة الفضاء الأوروبية يعاير جهاز الملاحة بآلة السدس ويشغّله في قبة محطة الفضاء الدولية عام 2018، خلال اختبارات الملاحة اليدوية كبديل طارئ. · NASA (photograph: ESA/NASA) · Public domain

وتمثّل آلة السدس خيار الملاحة الأخير لرواد ناسا في الرحلات إلى القمر وما قد يجاوزه إذا فشلت التقنيات العالية، إذ يرى هولت أنه كلما توغلت المهمات أبعد قلّ اعتمادها على تقنية الملاحة الأرضية. ويستفيد الرواد على مركبات مثل أوريون من هذا النهج منخفض التقنية في الحالات الطارئة. وفي هذا السياق كانت آلة سدس طوارئ محمولة باليد جاهزة قبل إطلاق أرتيميس II، لتوضع على متن المركبة في اللحظة الأخيرة إذا ظهرت مشكلة في نظام الكاميرات 15The 300-year-old tool helping stranded astronauts get home · BBC Future ↗.

ولم يكن هذا الضرب من الملاحة حديث العهد في الرحلات المأهولة، فقد استعان باز ألدرين بآلة سدس محمولة باليد وخريطة على متن جيميني XII بعد مشكلة في الرادار، واستعان جيم لوفل بمنظر الأرض لإعادة أبولو 13. أما في إطار تحقيق نايسر فقد اختبر مشروع مستكشف المحطة لتوقيت وتوجيه الأشعة السينية، واسمه المختصر SEXTANT، استخدام النجوم النابضة في أنظمة شبيهة بنظام تحديد المواقع، وأنجز أول عرض في الفضاء في 2017 16Navigation Technology (ISS Research) · NASA ↗. وفي 2018 أفاد باحثون بأن الملاحة النابضية المستقلة بالأشعة السينية في الزمن الحقيقي ممكنة بوضوح 16.

9. معيار ما بعد الحرب والتقنيات الحديثة

بعد الحرب العالمية الثانية، وُضع معيار الإتقان لآلات السدس على يد شركة سي. بلاث في ألمانيا، وهي الشركة التي ارتبط اسمها بضبط الصنعة في هذه الآلة.7 وقد تشمل أدواتها ميكرومترًا أسطوانيًا سريع الفصل يقرأ إلى عُشر دقيقة قوسية، وهو ما يمنح الملّاح دقة قراءة عالية وسرعة في الضبط معًا.7

أعادت المخاطر الحديثة التي تهدد تحديد الموضع بالترددات الراديوية، من تشويش وتضليل، إحياء الحاجة إلى إعادة تدريب البحّارة على فن الملاحة السماوية.17A Return to the Sextant - Maritime Navigation Using Celestial Bodies and the Horizon · Sensors (MDPI) via PubMed Central ↗ فبعد عقود من الاعتماد شبه الكامل على الوسائل الراديوية، عادت آلة السدس الكلاسيكية إلى دائرة الاهتمام بوصفها أداة لا تتأثر بهذه المخاطر.17

تضع متطلبات المستخدم في الملاحة البحرية المستمدة من الرابطة الدولية لسلطات المنارات الجيل الجديد من آلات السدس في مرحلتي المحيط والساحل من الرحلة، حيث تُطلب دقة أقل من 100 متر.17 ويجعل هذا الطلب من التقنيات السماوية القائمة على الكاميرا بديلًا يتجاوز الأساليب التقليدية في الدقة والضبط.17 ومع بقاء أنظمة الملاحة العالمية بالأقمار الاصطناعية المرجع الأدق، تظل التقنية البصرية صالحة بديلًا أو حلًا احتياطيًا أو وسيلة تحقق.17

10. الأسئلة الشائعة

كيف تقيس آلة السدس زوايا تصل إلى 120 درجة بقوس مقداره 60 درجة؟

لأن قوسها المقدار ستون درجة مقسومة إلى 120 تدريجة، فتضاعف التدريجات المدى المقيس إلى 120 درجة 4.

ما الفرق بين الثُمن وآلة السدس؟

في الثُمن وآلة السدس تنقل مرآتان — إحداهما ثابتة والأخرى متحركة — صورة الشمس إلى تطابق مع الأفق 1.

كيف يحدد الملّاح خط الطول بآلة السدس؟

آلة السدس أداة تُحدَّد بها الزاوية بين الأفق وجرم سماوي كالشمس والقمر أو نجم، وتُستخدم في الملاحة السماوية لإيجاد خط العرض وخط الطول 1.

لماذا عاد الاهتمام بآلة السدس حديثًا؟

استقرّت الأقواس في أواخر القرن التاسع عشر على الفضة، بأنصاف أقطار تتراوح من 8 بوصات إلى 6 بوصات، وعلى أُطُر من النحاس الأصفر أو البرونز في آلة السدس الحقيقية بقوس مقداره 60 درجة مقسومة إلى 120 تدريجة 4.

كيف تُستخدم آلة السدس في الفضاء؟

آلة السدس أداة تُحدَّد بها الزاوية بين الأفق وجرم سماوي كالشمس والقمر أو نجم، وتُستخدم في الملاحة السماوية لإيجاد خط العرض وخط الطول 1.

من صاحب الفضل في أول آلة سدس بحرية، وعلى أي أساس بُنيت؟

صنعها جون بيرد لجيمس برادلي على أساس دائرة التكرار لتوبياس ماير، وحُسّنت خلال تجارب بحرية 6. وخلص برادلي إلى أن جداول ماير، مع أداة جيدة من هذا النوع، قادرة على تحديد خط طول السفينة في حدود درجة واحدة 6.

هل سبق هوك ونيوتن هادلي وغودفري إلى فكرة الأداة مزدوجة الانعكاس؟

نشر روبرت هوك في 1674 مخططات لأداة مزدوجة الانعكاس، وابتكر إسحاق نيوتن أداة مشابهة في الوقت نفسه تقريبًا، لكن لم تُبنَ أي أداة من أي من المخططين 4.

ما الذي دفع البرلمان إلى رصد أموال كبيرة لمسألة خطوط الطول؟

أدى غرق أسطول السير كلاودسلي شوفل عند جزر سيلي في 1707 إلى أن يرصد البرلمان أموالًا كبيرة لأي طريقة تُحدَّد بها خطوط الطول في البحر 5.

ما الذي حملته أول رحلة جوية عابرة للأطلسي من أدوات ملاحية؟

حملت آلة سدس ذات أفق اصطناعي صمّمها الأدميرال البرتغالي غاغو كوتينيو وقادها ساكادورا كابرال طيارًا 7. واستند تصميمها إلى أنبوبين لميزان الفقاعة: أحدهما يبقي الآلة أفقية والآخر يبقيها عمودية 7.

كيف كانت آلات سدس الطيران من الجيل الأول تتعامل مع غياب الأفق؟

كانت تحمل ميزان فقاعة يساعد الملّاح على العثور على الأفق في الظروف الضبابية أو الغائمة، لكن كان من الصعب التعامل معها والهواء يمرّ بسرعة 160 كيلومترًا في الساعة 14.

ما الذي جعل آلات السدس المنظارية القابلة للسحب أكثر أمانًا من سابقاتها؟

استُخدمت من أواخر أربعينيات القرن العشرين في الطائرات التجارية والطائرات العسكرية بعيدة المدى، فأزالت خطر انفجار قباب الرصد الفلكي المكشوفة وقلّلت المقاومة، لكن مجال رؤيتها الضيق صعّب العثور على نجم بعينه 14.

11. الخط الزمني: من العصا المتصالبة إلى محطة الفضاء

  • 1594
    جون ديفيس (John Davis) يعرض رباعيته
    أصدر الملّاح الإنجليزي الشهير الكابتن جون ديفيس (John Davis) ربعية؛ وكان على الراصد أول الأمر أن يرصد في اتجاهين، وهو خطأ صُحّح بتدوير الأداة.
  • 1674
    مخطط هوك (Hooke) مزدوج الانعكاس
    أصدر روبرت هوك (Robert Hooke) مخططات لأداة مزدوجة الانعكاس في 1674، وابتكر إسحاق نيوتن (Isaac Newton) أداة مشابهة في الوقت نفسه تقريبًا، لكن لم تُبنَ أداة من أي من المخططين.
  • 1730
    هادلي وغودفري يخترعان الأداة العاكسة
    اخترع هادلي (Hadley) رباعية، هي في الحقيقة ثُمن مزدوج الانعكاس، لقياس ارتفاع الشمس أو نجم فوق الأفق، على نحو مستقل عن توماس غودفري (Thomas Godfrey) من فيلادلفيا (Philadelphia).
  • 13 مايو 1731
    قراءة ورقة هادلي (Hadley) على الجمعية الملكية
    عرض هادلي رباعيته الجديدة على الجمعية الملكية (Royal Society) ونشر وصفًا للأداة في المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية (Philosophical Transactions).
  • 1757
    كامبل (Campbell) يكبّر الثُمن
    وسّع الكابتن كامبل (Captain Campbell) ثُمنًا إلى آلة سدس لتلبية احتياجات الملاحة على نحو أكمل.
  • 1759
    جون بيرد (John Bird) يصنع أول آلة سدس
    أُنتجت أول آلة سدس على يد جون بيرد (John Bird) في 1759، بإطار من الماهوجني ومقياس من العاج؛ وكانت كبيرة وثقيلة إلى حد أنها احتاجت سنادًا يُثبَّت في حزام الراصد.
  • 1761
    ماسكلين (Maskelyne) يجرّب طريقة القمر في سانت هيلانة
    في الرحلة إلى سانت هيلانة (St Helena) لرصد عبور الزهرة (Venus)، أفاد ماسكلين (Maskelyne) بأن خط الطول المحسوب بالمسافات القمرية لم يخطئ إلا بدرجة ونصف درجة، مقابل أخطاء تصل إلى عشر درجات في الحساب التقديري.
  • 1767
    إعداد أول بيانات للمِقياست البحري
    أنشأ ماسكلين (Maskelyne) نظام إنتاج المِقياست البحري (Nautical Almanac) والزيج الفلكي (Astronomical Ephemeris)، وكانت بيانات 1767 جاهزة للطبع بنهاية 1766.
  • 1775
    آلة سدس رامزدن (Ramsden) المحسّنة
    كانت النسخة الثانية من أداة رامزدن، المنتجة في 1775، أفضل كثيرًا، فأدت إلى منحه جائزة من هيئة خط الطول بعد عامين.
  • نحو 1831
    آلة سدس بيغل (Beagle) لفيتزروي
    يشير الرقم التسلسلي إلى صناعتها نحو 1831، ما يرجّح أن فيتزروي (Fitzroy) اشترى الأداة للرحلة الثانية لسفينة بيغل (Beagle)، وفيها أهداها إلى جون لورت ستوكس (John Lort Stokes).
  • 1886
    فلوريه (Fleuriais) يسجّل براءة الأفق الاصطناعي
    سجّل الأدميرال جورج إرنست فلوريه (Georges Ernest Fleuriais) براءة اختراع هذا الأفق الاصطناعي أول مرة، وهو علبة جيروسكوب محكمة الإغلاق توفّر خط إسناد حين لا يكون أفق البحر مرئيًا.
  • 1927
    ساعة وييمز (Weems) ذات الضبط الثاني
    ابتكر وييمز (Weems) ساعة بعقرب ثوانٍ قابل للضبط يمكن ضبطه بإشارات الوقت اللاسلكية، فقلّص الخطأ الناتج عن ساعات لا يمكن ضبطها إلا على الدقيقة.
  • 2017
    عرض الملاحة النابضية في الفضاء
    أنجز مشروع مستكشف المحطة لتوقيت وتوجيه الأشعة السينية (Station, Explorer, X-ray, Timing, Navigation, Technology) واسمه المختصر SEXTANT أول عرض في الفضاء لاستخدام النجوم النابضة في أنظمة شبيهة بنظام تحديد المواقع (GPS).
  • 2018
    اختبار آلة السدس على متن محطة الفضاء الدولية
    أخذ عضوان من الطاقم أرصادًا بآلة السدس في وحدة كيوبولا (Cupola) بمحطة الفضاء الدولية (ISS) على أزواج نجوم وحدود نجم وقمر وقطر القمر.

المراجع (19)

19 مصادر · كتاب 1 · موقع 18

  1. 1John Hadley — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
  2. 2Sextant by Jesse Ramsden with case (1928-924) — Science Museum Group, London 1928 موقع↩عرض المصدر
  3. 3The History of the Sextant (Peter Ifland lecture) — University of Coimbra, Physics Museum موقع↩عرض المصدر
  4. 4The Evolution of the Sextant (Proceedings, November 1936) — U.S. Naval Institute 1936 موقع↩عرض المصدر
  5. 5John Hadley (1682-1744) — MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews 1682 موقع↩عرض المصدر
  6. 6Longitude found: Nevil Maskelyne and the lunar method — Royal Museums Greenwich موقع↩عرض المصدر
  7. 7The History of the Sextant (continued) — University of Coimbra, Physics Museum موقع↩عرض المصدر
  8. 8AAS 19-064 Sextant Navigation on the International Space Station: A Human Space Exploration Demo — NASA Technical Reports Server موقع↩عرض المصدر
  9. 9Brass Admiralty-pattern frame sextant (1970-321) — Science Museum Group, London 1970 موقع↩عرض المصدر
  10. 10Admiralty Sextant, NAV1229 (HMS Royalo) — Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum موقع↩عرض المصدر
  11. 11Jesse Ramsden (1735-1800) — MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews 1735 موقع↩عرض المصدر
  12. 12Troubling Standards (measuring instruments collections) — History of Science Museum, University of Oxford كتاب↩عرض المصدر
  13. 13Sextant with Artificial Horizon, NAV1239 (Fleuriais) — Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum موقع↩عرض المصدر
  14. 14Celestial Navigation: How Did Aviators Shoot the Sun and Stars? — Smithsonian National Air and Space Museum, Time and Navigation موقع↩عرض المصدر
  15. 15The 300-year-old tool helping stranded astronauts get home — BBC Future موقع↩عرض المصدر
  16. 16Navigation Technology (ISS Research) — NASA موقع↩عرض المصدر
  17. 17A Return to the Sextant - Maritime Navigation Using Celestial Bodies and the Horizon — Sensors (MDPI) via PubMed Central موقع↩عرض المصدر
  18. 18Apollo Sextant and Eye Piece — Smithsonian National Air and Space Museum, Time and Navigation موقععرض المصدر
  19. 19Double Frame Bridge Sextant, NAV1174 (Fitzroy/Beagle) — Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum موقععرض المصدر

مقالات مرتبطة

نيكولا تسلاالشمسالمجموعة الشمسية