på 1920-talet, bara en Man nyckeln till flygnavigering

under året efter sin historiska transatlantiska flygning till Paris, Charles Lindbergh, flyger igen i en anda av St Louis, förlorade sin väg någonstans mellan Havanna, Kuba, och den sydvästra kusten av Florida., Det hände mitt i natten, och det oroade Lindbergh nog att år senare han påminde händelsen i sin memoir självbiografi av värden:

över sundet i Florida min magnetiska kompass roteras utan att stanna…. Jag hade ingen aning om jag flög norrut, syd, öst eller väst. Några stjärnor direkt ovanför var svagt synliga genom dis, men de bildade ingen konstellation jag kunde känna igen. Jag började klättra mot den klara himlen som måste finnas någonstans ovanför mig., Om jag kunde se Polaris, den norra ljuspunkten, kunde jag navigera med den med rimlig noggrannhet. Men haze förtjockad som min höjd ökade….

ingenting på min karta över Florida motsvarade jordens funktioner jag hade sett…var kunde jag vara? Jag utvecklade mitt hydrografiska diagram … Jag hade flugit i nästan rätt vinkel mot min rätta kurs och det … satte mig nära tre hundra miles utanför vägen!

hade detta inträffat nio månader tidigare, över Atlanten, kan namnet ”Lindbergh” idag inte vara mer än en bortglömd bit av flyg trivia., Hans nästan tragiska Karibiska resa visade sig dock vara ett kritiskt ögonblick i tid, inte bara för Lindberghs förståelse för navigering, men också för framsteg av övningen för alla flygare. Några månader senare skulle den nykände piloten träffa en ung sjöofficer, och deras samarbete skulle förändra flygvärlden.

det kan vara svårt att tro att Lindbergh inte lärde sig att navigera fram till året efter sin nonstop New York-to-Paris-flygning, men 1927 var övningen fortfarande mer konst än vetenskap., Flygare hade försökt korsa Atlanten med olika grad av framgång sedan 1919, men de använde fortfarande verktyg och metoder avsedda för sjöfart, och de visade sig vara olämpliga för himlen.

När navy Commander John Rodgers försökte den första flygningen från Kalifornien till Hawaii 1925 slutade expeditionen katastrofalt, vilket illustrerar hur opålitlig utrustningen kunde vara. Trots att de bar sextanter, saknade Rodgers besättning förtroende för de iakttagelser de gjorde från sin PN-9-flygbåt., Istället förlitade de sig på radionavigering, hitta deras bäring genom att bestämma riktningen av signaler som överförs av stödfartyg längs rutten. Men tekniken bakom dessa fartygsbaserade riktningsfinnare var fortfarande subpar, och i kombination med operatörsfel ledde PN-9 att missa ett tankningsfartyg. Av bränsle, flygplanet var tvungen att landa i havet hundratals miles kort Hawaii. Besättningen tillbringade en tappra 10 dagar segling sin flygande båt till Hawaiian island Kauai, i vad som kanske var den största bedrift av sjömanskap någonsin åstadkommit av flygare.,

i slutet av första världskriget använde vissa piloter bubbla sextants, som under flygning ersatte en artificiell horisont för den faktiska horisonten som mariners berodde på, liksom radionavigering, men Lindbergh bestämde att för sin Paris-flygning var enheterna både besvärliga och ineffektiva. Andens höga vinge hindrade hans syn på himlen, vilket gjorde stjärnbilder nästan omöjliga., Även om han hade haft en tydlig bild, skulle det ha varit för stor av en utmaning att försöka ta sextantmätningar med ena handen samtidigt som man styr den instabila andan med den andra, och sedan klottra beräkningar som tog en utbildad mariner 15 minuter, allt gjort av en enda pilot för att inte sova på en 33-timmars flygning. Radionavigering, metoden som skickade John Rodgers som seglade till Hawaii, var tydligt opålitlig och utrustningen var tung.,

istället motiverade Lindbergh att hans flygplans nyttolast användes bättre för extra bränsle som kunde förbrukas för att korrigera eventuella betydande avvikelser från färdplanen när han nådde land; Västeuropa var trots allt ett stort mål. Han förlitade sig helt på dead reckoning, beräkna sin position från punkt till punkt genom att spåra hans fart. Han använde en klocka och kompass precis som han hade mellan kontrollpunkter under flygning flygpost.

trots alla hinder gjorde Lindbergh fortfarande landfall i Irland inom tre miles från sin avsedda webbplats, en extraordinär prestation., Hade han någon slags övermänsklig känsla av riktning? Hans skicklighet att upprätthålla en rubrik medan utmattad är en obestridlig prestation, men National Aeronautic Association observer för flygningen, John Heinmuller, noterade också att tryckfördelningen över Atlanten på de två dagarna av flygningen var sådan att nettovindavdrift var noll- ” första gången sådana ovanliga väderförhållanden har registrerats av väderexperter.”

omfattningen av Lindberghs prestation ledde till att många trodde att transoceanisk flygnavigering helt enkelt var en fråga om beslutsamhet., Minst 15 personer dog i försök att korsa havet genom resten av 1927, vilket ledde till krav på federal reglering. Även om oerfarenhet spelade en roll i många av dessa olyckor, hade otillräcklig navigationsteknik svikit nästan alla, vilket orsakade allt från olägenheter till dödsfall.

Lindbergh såg i ångest som andra försöker hans bedrift försvann till sjöss. Efter att ha avslutat sin latinamerikanska och Karibiska turné med Spirit of St. Louis i början av 1928 var han angelägen om att hitta bättre utrustning och förfaranden för framtida flygningar., Även om han hade avfärdat celestial navigation för sin resa till Paris, under sin återkomst ombord på USS Memphis han var enthralled med förmågan hos fartygets navigator att fastställa position med sol och stjärna sextant iakttagelser, och han bestämde sig för att plocka upp skicklighet, skriva, ”det var mycket roligt” skjuta solen ” …med Memphis sextant. Jag hade turen att träffa den med en rimlig grad av noggrannhet.,”

När han återvände började Lindbergh planera en flygning runt om i världen, planerad att sparka av några månader senare i en Ford Tri-motor som tillhandahålls av Henry Ford och copiloted av hans nära vän Thomas Lanphier. Den April gick han för att observera flygoperationer ombord på USS Langley, där han mötte en entusiastisk Navy Lieutenant Commander, Philip Van Horn Weems, som utförde navigationsexperiment för bärbaserade flygplan., Weems visade flera av hans innovationer till Lindbergh, inklusive en bubbla sextant att han hjälpte National Bureau of Standards att förbättra, och hans prototyp andra inställning klocka: den första sanna flygare ”hack” klocka som kan ställas in exakt till den andra. (Senare insåg militären en stor fördel med denna precision och började synkronisera flera klockor för fältoperationer, vilket gjorde kända linjen ”Gentleman, synkronisera dina klockor.,”)

flera veckor senare, efter att ha donerat andan till Smithsonian Institution, bestämde Lindbergh att han skulle gå ut från Washington för Detroit att slutföra sina planer med Ford och Lanphier. Han kände att resan skulle vara en idealisk tid att lära sig ”avigation” —en populär term som användes på 1920-talet och 30-talet för att skilja flygnavigering från Maritim praxis-och frågade polar explorer Lincoln Ellsworth för lämpliga handledare. Ellsworth rekommenderade Weems.,

strax efter Roald Amundsens 1925 arktiska flygning, där besättningen nästan förlorades efter en kraschlandning, hade Ellsworth börjat leta på allvar efter bättre flygnavigeringstekniker. Vid den tiden var Weems instruktör vid Naval Academy i Annapolis, och även om han inte var pilot, fann han problemet med att använda himmelsk navigering i flygplan för att vara en intressant intellektuell utmaning. Hans konservativa Navy-överordnade motsatte sig och avvisade hans begäran om finansiering för att utveckla ett förenklat system. Weems idéer så imponerade Ellsworth dock att han hjälpte till att finansiera forskningen.,

Lindbergh framställde Vita huset för att Weems skulle tilldelas som navigationslärare, och Navy officer fick en tjänstledighet, till irritation av sina överordnade. Han berättade Lindbergh senare, ” mina relationer med Marinavdelningen var ganska märkliga. Jag blir klappad på baksidan av en folkmassa och sparkad i byxorna av en annan!”

inte överraskande antog de flesta amerikaner Lindbergh var expert på allt aeronautic och lärde sig att han behövde utbildning i navigering lämnade många reportrar förvirrade., När Lindbergh började sin utbildning med Weems, skrev New York Times, ” Det kommer att bli nyheter för … miljoner att överste Lindbergh behöver läras navigering…. Om översten inte vet hur man navigerar, vem vet något om någonting?”Men publiciteten startade en konversation i flygsamhället, en grundligt dokumenterad av tidningarna, om det dåliga tillståndet för flygnavigering och potentialen för himmelsk navigering att vara en lösning på långa övervattensflyg.

Weems närmade sig Lindberghs träning med föremål från sin väska med tricks, inklusive hans hack watch., Tidigare kronometrar kunde bara ställas in på minuten; detta var ett acceptabelt fel för 1800-talets sjömän som kunde gå veckor eller mer innan de stoppade och gjorde en justering, men inte för 20-talets piloter som kunde använda radiosändningar för att synkronisera sina klockor. Ett klockfel på 30 sekunder kan kasta bort en positionsberäkning så mycket som sju miles, så Weems innovation var signifikant.

Weems använde de flesta lektionerna för att lära Lindbergh hur man hittar sin position genom att skjuta solen med en mycket sällsynt sextant., Det var en 1924 Bausch & Lomb-modell, av vilken endast sex gjordes, och Weems trodde att det fortfarande var den bästa modellen i USA. Bubbla sextants hade funnits i mer än ett decennium, men eftersom så lite uppmärksamhet hade ägnats åt flygnavigering, hade deras design inte avancerat mycket., Under sina sessioner med Lindbergh, Weems noggrant studerat sextants brister, senare ta sina anteckningar till National Bureau of Standards, som arbetat med Bausch & Lomb för att producera en förbättrad version som såg en mängd tjänster på 1930-talet.

en Annan Weems innovation som används i Lindbergh ’ s utbildning var Stjärnan Höjd Kurvor, en revolutionerande uppsättning diagram att låta en navigator för att hitta sin position med två stjärnor (den ena oftast polstjärnan (Polaris). Graferna hjälpte till att skära beräkningstiden från 15 minuter till 40 sekunder., Under dagen, istället för att triangulera läge med två stjärnor, kan en navigator använda solen för att bestämma en linje av position. Genom att mäta vinkeln mellan horisonten och solens läge på sin dagliga väg, kunde en navigator rita en linje på jorden och vara säker på att hans position var en punkt någonstans på den linjen.

i linje med Position publicerade Weems the ultimate Cliffs Notes för denna svårare beräkning., Även om Lindbergh hade hoppat av college för att flyga, visade han sig vara en utmärkt student och” slitit glatt i dagar över huvuddelande matematik”, noterade Weems i ett brev till en vän. ”Lindbergh är en bra student. Han till tolv eller klockan ett och blir inte ”fussed” eller rusade.”Under ett besök i New York stannade Weems hos Lindbergh för att ägna extra tid åt handledning, men fann att han” inte riktigt gjorde mycket Instruerande”; piloten ” var lysande och fångades snabbt. Han instruerade sig själv.,”

Weems och Lindbergh tog en serie flygningar tillsammans i maj 1928 i en Ryan Brougham som gavs till piloten av Benjamin Franklin Mahoney, ägare till Ryan Airlines (San Diego-företaget som byggde andan). Den första flygningen var från Bolling Fält i Washington, D.C., till Long Island Curtiss Området. Även med Weems innovationer, celestially navigera under flygning var en två personer jobb. Weems gjorde beräkningarna, även om han noterade, ” Lindbergh flög sitt Skepp med ena handen och tog en sextantisk höjd av solen med den andra!, Jag är övertygad om att detta var första gången i historien en sådan sak någonsin hade gjorts.”Men Weems system var fortfarande ett pågående arbete: han noterade att Lindberghs noggrannhet i detta gående-och-tuggummi-läge kunde vara avstängd med så mycket som 15 eller 20 miles. Att skjuta solen bredvid piloten kunde dock Weems så småningom fixa positionen till en noggrannhet på tre miles-en felmarginal oacceptabel idag, men positionen var verkligen tillräckligt bra för att sätta en pilot i sikte på en ö.

Efter att ha stannat i New York, gick paret till Detroit för att träffa Henry Ford., Även om Lindbergh aldrig gjorde världsflygningen, var hans lektioner inte förgäves. Han hjälpte till att etablera gränsöverskridande flyglinjer för transkontinentala flygtransporter (känd som ”Lindbergh-linjen” och senare som TWA), och var också uppvaktad av Juan Trippe av Pan American Airways för att etablera transatlantiska flyglinjer. Eftersom kontinentala USA täcktes av ett nätverk av radiofyrar, hade celestial navigation liten tillämpning där, men metoden blev avgörande för de utomeuropeiska rutterna som Trippe tittade på.,

Lindbergh var en anmärkningsvärt bra sport om publiciteten över hans brist på navigationskunskap och var villig att få Weems att uppmärksamma det—även om han tillåter att hans Paris-navigering beskrivs som ”lite mer än bilturisten” efter gatuskyltar. Pressbevakningen av Lindberghs lektioner, tillsammans med hans ringande godkännande, gjorde det möjligt för Weems att starta en flygnavigeringskonsultverksamhet medan han fortfarande tjänstgjorde till sjöss ombord på en Navy oiler., De två männen höll ett nära utbyte på navigeringsfrågor under det kommande decenniet, inklusive samarbete på en variant av den andra inställningen klockan, som konverterade tid till arc, de 360 enheter där världen är markerad. Den förbättrade Lindbergh Hour Angle watch, som den marknadsfördes, hjälpte till att påskynda en av de många beräkningarna som en navigator fick i uppdrag att.

med Lindbergh som sin första lärjunge lockade Weems-systemet för navigering snabbt ett brett utbud av flygare som var angelägna om att lära sig de senaste teknikerna., Beväpnad med en uppsättning verktyg, inklusive bubblan sextant, den andra inställningen klockan och himmelska plottningsformer för att göra beräkningar från Stjärnhöjdskurvorna och Positionsböckerna (och i mitten av 1930-talet, en Air Almanac, Lunar Ephemeris för flygare och en Mark II plotter—som varje studentpilot fortfarande får idag), hade Weems elever nu allt de behövde för att hitta sin position under flygning., En av de första klienterna var australiensisk navigatör Harold Gatty, som Weems snabbt anställde som chefsinstruktör på sin nya skola i San Diego, Kalifornien, den första dedikerade till flygnavigering. De två samarbetade på många framsteg inom navigering, inklusive Gatty Drift Meter, används för att mäta ett flygplan drift från ett spår. Gatty lärde Anne Morrow Lindbergh den Weems system. När Charles Lindbergh tog Trippe på sitt erbjudande och började planera utländska undersökningsflygningar för Pan American i en Lockheed Sirius, insåg han att hans fru Anne skulle behöva hjälpa till med navigering., Gatty visade sig vara en utmärkt instruktör. Lindbergh skrev till Weems att ” vi använde en av dina sextanter och en hel del från ditt navigationssystem på vår sista transkontinentala resa . Mrs Lindbergh tog alla sextanta avläsningar förutom att träna dem och göra det mesta av navigeringen.”

dessa flygningar var läroboksexempel på Weems-systemet. I själva verket blev Weems den Lindberghs officiella krönikör för 1933 airline survey flight och använde den som en fallstudie för sin flygnavigering lärobok., I skarp kontrast till vad som hände på Paris-flygningen sex år tidigare, på undersökningsflygningen kunde Lindberghs, som bär nästan hela sviten av Weems navigationsprodukter, nästan utan undantag hitta sin position.

Lindbergh och Gatty spred Weems-systemet genom en stor del av flygsamhället i USA och på andra håll. Gatty övertalade Lindbergh att ta med Pan Am som klient för Weems-systemet., Militärtjänsten saknade tillräckligt med instruktörer för att träna kadetter för andra världskriget, så Pan Ams skola fungerade som en ledande källa till navigatörer för arméns flygvapen och Royal Air Force i början av kriget. År 1932 blev Gatty chefsnavigeringsrådgivare till Army Air Corps Frontier Defense Research Unit, som utvecklade tjänstens första livskraftiga navigationstekniker för långväga strategiska bombplan. (En av Gattys första studenter var arkitekten av air power och senare stabschef för US Air Force, Curtis LeMay.,) American Airlines och TWA antog också Weems-systemet i slutet av 1930-talet när de började överväga transatlantiska linjer. Om den enda enheten som inte var starkt påverkad av Weems var hans egen gren av tjänsten, flottan. Fokuserad på bärarbaserad luftfart, där celestial navigation var av ringa värde, ignorerade tjänsten i stor utsträckning behoven hos sina långväga patrullskvadroner fram till slutet av 1930-talet, när den var tvungen att tävla för att komma ikapp.

under många årtionden var Weems-systemet det huvudsakliga sättet att fastställa position i övervattensnavigering för USA, militär och flygbolag, tillsammans med många av de berömda rekord setters och uthållighet flygblad. 1937 gjordes de häpnadsväckande transpolära flygningar som Sovjetunionen uppnådde i Tupolev ANT-25s av flygare som använde Weems-systemet.amerikanska observatörer noterade att det sovjetiska flygplanet hade en handkopierad version av Weems Stjärnhöjdskurvor ombord.,

Lindberghs utbildning var också modellen för ett stort antal Aeronautical kändisar som sökte ut Weems för personlig instruktion och vägledning, inklusive Richard Byrd, Howard Hughes och Amy Johnson, Storbritanniens banbrytande kvinnliga flygare av tiden. Weems försökte locka Amelia Earhart till träning flera månader före avgång på sin olycksaliga flygning runt om i världen med Fred Noonan, som, som Pan Am: s huvudnavigator, hade varit en tidig student. Earharts man, G. P. Putnam, avböjde och sa att hon var för upptagen.,

Weems fortsatte att fascineras av navigationsproblem under hela sitt liv. Han samarbetade med Ed Link för att utveckla Celestial Navigation Trainer, part flight simulator och part planetarium, som utbildade många andra världskriget navigatörer. Awed, liksom resten av världen, av Sputnik och Rymdålderns gryning, började han anpassa sina flygnavigeringstekniker för de unika utmaningarna i orbitalmekanik; anpassningarna användes i Apollo-programmet., Weems grundade också Institutet för navigering, som fortfarande är det ledande professionella samhället som ägnas åt framsteg inom navigering.

den mariner vars navigerings sysselsättningar började som en irritation för sina överordnade tillbringade resten av sin karriär som förändrade hur piloter flyger runt om i världen och i rymden. Weems skapade en gemenskap av flygnavigeringsexperter och utövare där ingen hade funnits., Och om Lindbergh inte hade varit en tillräckligt bra elev för att absorbera Weems nya tekniker och en ödmjuk man för att låta sin erfarenhet fungera som ett exempel för andra flygare, skulle professionella standarder för flygnavigering ha tagit längre tid att utveckla, med en kostnad i förlorade liv och flygningar obäddade.

Roger Connor är co-curator National Air and Space Museum och Navigering utställning.