Идею подсказало видео Тома Скотта на YouTube, где рассказывается об особом типе маячков Inogon, применяемых для проводки судов по каналам и гаваням.
Патент на устройство доступен здесь, а военный отчёт об эффективности системы — по этой ссылке.
(Судя по тону отчёта, военным система не слишком понравилась).
Решено было собрать собственный вариант, чтобы поэкспериментировать с эффектом. После нескольких минут в Inkscape и ещё нескольких — за лазерным резаком, получилось следующее:
Конструкция довольно точно повторяет формулировки из патента. Там рекомендуется соотношение шага решётки к ширине тёмных полос в диапазоне от 1,5 до 1,8 — использовалось значение 1,65 (это даёт маску со «скважностью» около 40%), а на первой маске должна быть на одну полосу больше, чем на второй.
Вот как это выглядит при подсветке сзади и при взгляде строго вдоль луча:
(Небольшие круговые искажения на фото — из-за того, что расстояние между двумя решётками сопоставимо с дистанцией до наблюдателя. Если бы это стояло на берегу реки, а наблюдатель находился в 100 метрах, эффект бы исчез).
А вот так узор меняется при взгляде под разными углами:
Результат порадовал — однозначно. Система работает именно так, как заявлено: это интуитивно понятный и остроумный способ указать направление движения, почти не требующий калибровки, и способный обслуживать одновременно десяток и более наблюдателей без каких-либо проблем.
Но лучшее ли это решение задачи в целом? Пожалуй, нет.
Как правило, в гавани нет единственной тонкой как бритва линии судоходного пути — есть довольно широкий безопасный коридор, за пределы которого просто не стоит выходить. Муаровая система же будет подсказывать направление, даже если судно находится в безопасной зоне, но чуть в стороне от главного «луча» — то есть требует держаться строго одной линии, хотя в этом зачастую нет необходимости.
Несколько лет назад в Ньюкасле довелось увидеть гораздо более простое и элегантное решение — систему из трёх огней, показанную ниже. (Извинения за не самый аккуратный вид эскиза — для сравнения обеих систем в одном масштабе использовалось то, что оказалось под рукой).
Принцип прост: если верхний огонь виден между двумя нижними — курс безопасен. Если он оказывается над одним из них — судно на краю безопасной зоны. А если верхний огонь выходит за пределы обоих нижних — курс сбит, и нужно немедленно возвращаться на линию.
В реальных условиях управления судном приходится учитывать множество дополнительных факторов: боковые течения, погоду, необходимость расходиться с другими судами. Жёсткая привязка к идеальной геометрической линии имеет свою цену — это дополнительный расход топлива, повышенная концентрация внимания, а также риск столкновений из-за того, что все суда стремятся идти по одной и той же линии.
Будь выбор за лоцманом, система с тремя огнями выглядела бы предпочтительнее — она сообщает, когда судно действительно оказалось в опасности, а не просто отклонилось от линии, прочерченной кем-то на карте.
При этом сама идея и математика, лежащие в основе муаровой системы, по-прежнему выглядят очень изящно, и польза от неё максимальна там, где нужно обозначить действительно узкий объект. В упомянутом видео система использовалась для маркировки подводного кабеля — чтобы суда не бросали в этом месте якорь и не повреждали его. Это похоже на идеальный сценарий применения муарового эффекта.
Файлы для тех, кто захочет собрать такую систему самостоятельно, выложены здесь: