Перевод статьи «Американские авиационные и морские альманахи времен Второй мировой войны» (World War II American Air and Nautical Almanacs; translation into Russian)

The Air Almanac is believed to be one of the greatest contributions to navigation in several decades. It has transformed celestial navigation from a very painful art to a near painless one. It has popularized the lunar observation — rarely attempted before appearance of the publication. It has made the daylight fix by two bodies possible during those portions of the month when the moon is visible and well located.
—Air Force, The Official Service Journal of the U.S. Army Air Forces, Vol.26, No.1, January 1943, p.9.

In 1940, Columbia University Astronomy Professor Wallace Eckert left his Columbia post for the US Naval Observatory for the duration of World War II to serve as Head Astronomer and Director of the USNO’s Nautical Almanac Office, which produced the almanacs used for air and sea navigation. When Eckert arrived and war was looming, there was a pressing need for rapid production of accurate and readable air almanacs for use by American flying forces; prior to this, only a couple air almanacs had been produced, and those by old-fashioned, slow, and error-prone manual methods. Eckert quickly adapted the machine methods he had perfected at Columbia to the Naval Observatory, setting up IBM machines to produce the almanacs with unprecedented speed and accuracy.

B-17s of the 381st Bomber Group en route to target 1944; Photo: US Army Air Forces. Click image to enlarge.

Under Eckert’s guidance, the Air Almanac went through three stages: the 1941 issue (the first regular issue) was printed in the traditional manner, with hand-set movable type; the 1942-45 issues were printed directly on a modified IBM 405 accounting machine, and the 1946 and subsequent issues (through at least 1950) were printed on a Card-Operated Table Printer that Eckert designed in 1941, but which IBM did not deliver until 1945.

The American Ephemeris and Nautical Almanac, meanwhile, were gradually automated under Eckert’s direction by Paul Herget; the pace in this case was more leisurely because the original Naval Observatory staff had long produced these using traditional methods (desktop calculators, copying, movable type) and it was less demanding (only one issue was needed per year with data listed per hour, rather than every ten minutes). As Eckert wrote (WJE/Haupt reference below):

The printing of the Air Almanac is a task of some magnitude, considerating the high standards of perfection which are required. There are three volumes each year with a total of 730 pages each containing about 3,000 figures. Some editions have run to nearly two hundred thousand copies and it has been necessary on occasion to make successive reprints of a given volume. The assurance of perfection in millions of copies with billions of figures requires great care, especially under wartime printing conditions. The need for perfection in the American Air Almanac is obvious. An erroneous figure could cause the loss of a valuable plane and crew. The figures must be easily legible since the aviator must read them quickly in a bouncing plane with poor illumination when he is tired, cold and short of oxygen. The volumes must be compact since they must be used cramped quarters. 

Eckert and his staff achieved perfection through two innovations: printing computed values directly without transcription (starting with the 1942 Air Almanac), and machine checking of the results. New decks were punched from the final page proofs and compared with the original decks in a reproducer. As an additional check, differencing was performed on the data, up to the sixth difference, using the 405.

Eckert’s Air and Nautical Almanacs were used by all American air and sea forces for navigation in both the Atlantic and Pacific theatres, as well as by civil aviation, Merchant Marine, and commercial shipping. Not one single error was ever reported. Eckert counted the production of these almanacs as his finest achievement, greater even than his calculations that guided the Apollo missions to the moon.

The other major allies, Britain and the USSR, it seems, produced their own air and sea almanacs, rather than sharing, despite the hardships (Britain was bombed by Germany from 1940, and the USSR was invaded in 1941). The RCAF might have used Eckert’s Air Almanac, or might have used the British one. The Brazilian Air Force (which saw action in in Italy) probably used Eckert’s. The Free French Air Force…? Probably the British.

The 1941 Air Almanacs were hand-set and printed in moveable type from figures calculated and printed on the Naval Observatory’s IBM 405 Accounting Machine [84]. Eckert reports that the first page proofs contained 840 errors (more than one per page). The corrected proofs still contained 68 errors due to faulty correction of previous errors by the printer. Exhaustive checking was done until all errors were eliminated, a process Eckert characterized as «not only costly but … demoralizing». The final results, however, were of the highest quality in terms of sharpness and clarity. CLICK ON IMAGE to magnify. CLICK HERE to view the title page. CLICK HERE to view the masthead.

The 1942 through 1945 Air Almanacs were totally automated to eliminate the labor and delay caused by hand setting and proofreading («The second year, it occurred to us it was not satisfactory to have almost perfect data and have it mutilated in the printing…» [84]). But for the sake of clarity and sharpness, they could not simply be printed on standard 1930s-era printers, such as the one built into 405; the result is not sufficiently precise or compact (CLICK HERE to see a portion of an astronomical table printed on a standard 405), and anyway, the 405 could print a maximum of 88 characters per line (more were needed) and had certain other limitations (e.g. no alphabetics past column 43). Therefore a 405 was modified to use half-width typebars and to allow each page to be printed in two passes, odd card columns in one pass, even in the other, the second offset from the first by half a horizontal space, allowing 12 characters per inch rather than the normal six.

Eckert’s Card-Operated Table Printer arrived in February 1945, in time to produce the 1946 Air Almanac and subsequent issues. Grosch [57] describes it as «a black proportional spacing electric typewriter, which IBM had just begun to make in the Forties, in which most of the alphabetic characters had been replaced by extra numerical fonts: bold face, or small size, or small-size subscripts and superscripts; all designed to be harmonious. Automatic spacing was crippled, and put instead under external control. This was embodied in a … key punch, which read the stack of data cards … On such punches there was a rack for a master card, which rode back and forth in synchronism with the detail card. IBM had modified the circuits so that the holes punched in the master card now controlled the spacing of the typewriter. The results were extremely elegant…»

This is Figure 2 from the WJE/Haupt article, showing the three printing methods for easy comparison. Notice the center example, from 405 Accounting Machine, exhibits the «jaggies» typical of vertical typebars (CLICK HERE for more about typebars), or slight misalignment of page on the first and second printing passes. The bottom example is from the Card-Operated Table Printer, for which the sans-serif Bell Gothic font was chosen (originally developed by Mergenthaler Linotype for printing telephone directories); notice the thin spacing between some of the columns and the perfect vertical and horizontal alignment. Thanks to Herb Grosch for this scan.

Авиационный альманах считается одним из самых ценных достижений в области навигации за несколько десятилетий. Он превратил астрономическую навигацию из очень болезненного вида искусства в почти безболезненный. Он популяризовал наблюдения за луной, которые редко практиковались до появления этой публикации. Это сделало возможным определение местоположения по двум объектам днем в то время месяца, когда луну хорошо видно и легко обнаружить.
– Военно-воздушные силы, Официальный журнал Военно-воздушных сил Армии США, том 26, №1, январь 1943 г., стр. 9.

В 1940 году профессор астрономии Колумбийского университета Уоллес Экерт покинул свой пост в университете, отправившись в Военно-морскую обсерваторию США (USNO) на время Второй мировой войны, чтобы служить в качестве Главного астронома и директора Отдела морских альманахов USNO, который производил альманахи, используемые для воздушной и морской навигации. В то время, когда прибыл Экерт и война набирала обороты, была насущная потребность в быстром производстве точных и читабельных авиационных альманахов, которыми могли бы пользоваться американские ВВС; до этого была произведена лишь пара авиационных альманахов, и при этом использовались старомодные ручные методы, что занимало много времени и приводило к большому количеству ошибок. Экерт быстро приспособил усовершенствованные им в Колумбии машинные методы к использованию в Военно-морской обсерватории, установив машины IBM, чтобы производить альманахи с беспрецедентной скоростью и точностью.

Бомбардировщики B-17 381-й бомбардировочной группы на пути к цели, 1944 год; Фото: Военно-воздушные силы Армии США. Щелкните по изображению, чтобы увеличить его.

Под руководством Экерта Авиационный альманах прошел три стадии: выпуск 1941 года (первый регулярный выпуск) печатался традиционным способом, при помощи ручного набора; выпуски 1942-45 годов печатались непосредственно на модифицированной счетной машине IBM 405, а последующие выпуски, начиная с 1946 года (как минимум до 1950 года) печатались на настольном карточном принтере, который Экерт разработал в 1941 году, но который IBM не поставлял до 1945 года.

Тем временем Американская эфемерида и Морской альманах постепенно автоматизировались Полом Хергетом под руководством Экерта; темп в этот раз был более неторопливый, так как сотрудники Военно-морской обсерватории в течение длительного времени производили их, используя традиционные методы (настольные калькуляторы, копирование, ручной набор), и было меньше требований (нужен был лишь один выпуск в год, содержащий данные за каждый час, а не каждые десять минут). Как писал Экерт (ниже приведен текст Оуллеса Экерта и Хаупта):

Печать Авиационного альманаха – довольно сложная задача, учитывая, как высоки требуемые стандарты. Каждый год выпускается три тома, которые в совокупности содержат 730 страниц, на каждой из которых примерно 3 000 единиц числовых данных. Тираж некоторых альманахов достигает почти двухсот тысяч копий, и время от времени впоследствии приходится печатать дополнительные копии определенного тома. Чтобы гарантировать безупречность миллионов копий с миллиардами чисел, требуется предельная внимательность, особенно при печати в военных условиях. Необходимость безупречности Американского авиационного альманаха очевидна. Неверные числовые данные могут привести к потере ценного самолета и экипажа. Числа должны быть очень разборчивыми, так как летчик должен быстро их читать в дергающемся самолете с плохим освещением, когда он устал, ему холодно и не хватает кислорода. Тома должны быть компактными, так как они должны использоваться в тесноте.

Экерт и его сотрудники добились совершенства посредством двух инноваций: печать расчетных величин напрямую без их преобразования (начиная с Авиационного альманаха 1942 года) и машинная проверка результатов. Новые пачки перфокарт пробивались на основе финальных корректур страниц и сравнивались с оригинальными пачками в реперфораторе. В качестве дополнительной проверки осуществлялось дифференцирование данных до разницы шестого порядка с использованием 405.

Авиационные и морские альманахи Экерта использовались всеми американскими воздушными и морскими силами для навигации как в Атлантическом, так и в Тихоокеанском театре военных действий, а также гражданской авиацией, торговым флотом и коммерческими судами. Никогда не было сообщений ни о единой ошибке. Экерт считал производство этих альманахов своим величайшим достижением, даже более значимым, чем его расчеты, которые привели миссии «Аполлон» на Луну.

Другие крупные союзники, Британия и СССР, похоже, производили свои собственные авиационные и морские альманахи, а не делились ими, несмотря на трудности (Британию бомбила Германия с 1940 года, а в СССР вторглись в 1941 году). Королевские военно-воздушные силы Канады, возможно, использовали Авиационный альманах Экерта или британский альманах. Военно-воздушные силы Бразилии (которые участвовали в военных действиях в Италии) вероятно пользовались альманахом Экерта. А Военно-воздушные силы Свободной Франции? Вероятно, британским альманахом.

Авиационные альманахи 1941 года печатались при помощи ручного набора на основе числовых данных, рассчитанных и напечатанных на счетной машине IBM 405 в Военно-морской обсерватории. Экерт сообщает, что первые корректуры страниц содержали 840 ошибок (более одной на страницу). Исправленные корректуры все еще содержали 68 ошибок из-за неправильного исправления предыдущих ошибок ответственным за печать сотрудником. Исчерпывающие проверки проводились до устранения всех ошибок, и Экерт назвал этот процесс «не только дорогим, но и … деморализующим». Тем не менее окончательные результаты были высочайшего качества с точки зрения четкости и ясности. ЩЁЛКНИТЕ ПО ИЗОБРАЖЕНИЮ, чтобы увеличить его. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы увидеть титульный лист. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы увидеть первую страницу.

Авиационные альманахи 1942-1945 годов были полностью автоматизированы, чтобы избавиться от необходимости труда и задержек, вызванных ручным набором и проверкой на наличие ошибок («Во второй год мы осознали, что нас не устраивало, что почти идеальные имеющиеся данные искажались в процессе печати…»). Но ради ясности и четкости их нельзя было просто печатать на стандартных принтерах 1930-х годов, таких, как тот, что встроен в 405; результат не является достаточно точным и компактным (НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы увидеть часть астрономической таблицы, напечатанной на стандартной 405), и в любом случае 405 могла печатать максимум 88 символов в строке (требовалось больше) и имела иные ограничения (например, отсутствие букв после 43-го столбца). Поэтому 405 была модифицирована, чтобы можно было использовать в два раза более узкие литерные рычаги и печатать каждую страницу в два прохода, столбцы нечетных карт – в один проход, четных – в другой. Отступ между первым и вторым составлял половину горизонтального интервала, что позволяло печатать 12 символов на дюйм, а не стандартные 6.

Настольный карточный принтер Экерта появился в феврале 1945 года, как раз вовремя для производства Авиационного альманаха 1946 года и последующих выпусков. Грош описывает его как «черную электрическую печатную машинку с соразмерным распределением пробелов, которую компания IBM только что начала производить в сороковых и в которой большинство алфавитных символов было заменено дополнительными числовыми шрифтами: полужирным, или маленьким, или подстрочным и надстрочным; и все они гармонировали друг с другом. Автоматическая простановка пробелов была непригодна, и ее поместили под внешний контроль. Это было реализовано в виде … клавишного перфоратора, который читал стопку карт с данными… В таких перфораторах было место для основной перфокарты, которая ездила вперед и назад синхронно с перфокартой уточнения. Компания IBM модифицировала схему таким образом, что теперь отверстия, пробиваемые в основной перфокарте, контролировали проставление пробелов печатной машинкой. Результаты были просто превосходны…»

Это Рисунок 2 из статьи Экерта/Хаупта, на котором показаны три способа печати для простоты сравнения. Обратите внимание, что пример в центре, напечатанный на Счетной машине 405, имеет неровности, свойственные вертикальным литерным рычагам (НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы узнать больше о литерных рычагах), или небольшое смещение страницы при первом и втором печатном проходах. Нижний пример иллюстрирует работу Настольного карточного принтера, для которого был выбран рубленый шрифт Bell Gothic (изначально разработанный компанией Mergenthaler Linotype для печати телефонных справочников); обратите внимание на маленькие интервалы между некоторыми столбцами и идеальное вертикальное и горизонтальное выравнивание. Спасибо Гербу Грошу за этот скан.