COLUMBUS, Ohio - Kosmos świeci jasną mgłą promieni rentgenowskich, pochodzących zewsząd. Ale uważnie zajrzyj w mgłę i widoczne będą słabe, regularne uderzenia. Są to pulsary milisekundowe, miasta neutronowe wielkości miasta obracają się niesamowicie szybko i wystrzeliwują promienie rentgenowskie we wszechświecie z większą regularnością niż nawet najbardziej precyzyjne zegary atomowe. NASA chce ich używać do nawigowania sondami i załogami statków w kosmosie.
Teleskop zamontowany na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), został wykorzystany do opracowania zupełnie nowej technologii o najbliższych, praktycznych zastosowaniach: galaktycznego systemu pozycjonowania, Zaven Arzoumanian z NASA, powiedział fizykom Niedziela (15 kwietnia) na kwietniowym spotkaniu American Physical Society.
Dzięki tej technologii „zamiast przelotu mógłbyś przelecieć igłę, aby dostać się na orbitę wokół nieistniejącej planety”, powiedział Arzoumian Live Science. Galaktyczny system pozycjonowania mógłby również zapewnić „awarię, tak że jeśli załoga utraci kontakt z Ziemią, nadal będą miały na pokładzie autonomiczne systemy nawigacyjne”.
W tej chwili takie manewry, jakich potrzebują nawigatorzy, aby umieścić sondę na orbitach wokół odległych księżyców, są na granicy niemożliwe. W bezkresie kosmosu po prostu nie jest możliwe określenie położenia statku na tyle dokładnie, aby odpalić silnik w sam raz. To duża część powodów, dla których tak wiele z najbardziej znanych misji planetarnych, którymi zarządzała NASA - wśród nich Voyager 1, Juno i Nowe Horyzonty - to loty latające, w których statki kosmiczne latały w pobliżu, ale tuż obok, dużych obiektów planetarnych.
Arzoumian powiedział, że poleganie na nawigacji nawigacyjnej na Ziemi stanowi również problem dla misji z załogą. Jeśli ten sygnał, łączący Ziemię z odległym statkiem kosmicznym, jak długa i wątła nić, zginie w jakiś sposób, astronautom trudno będzie znaleźć drogę do domu z Marsa.
Oto jak działałby galaktyczny system pozycjonowania
Arzoumian powiedział, że galaktyczny system pozycjonowania miałby długą drogę do rozwiązania tego problemu, choć ostrzegał, że jest bardziej ekspertem od pulsarów niż nawigatorem. I działałoby bardzo dobrze, jak globalny system pozycjonowania (GPS) na smartfonie.
Kiedy telefon próbuje określić swoją pozycję w kosmosie, jak wcześniej informował Live Science, słucha za pomocą radia precyzyjnego tykania sygnałów zegarowych pochodzących z floty satelitów GPS na orbicie Ziemi. GPS w telefonie wykorzystuje następnie różnice między tymi tyknięciami, aby obliczyć odległość od każdego satelity, i wykorzystuje te informacje do triangulacji własnej lokalizacji w przestrzeni.
GPS twojego telefonu działa szybko, ale Arzoumian powiedział, że galaktyczny system pozycjonowania będzie działał wolniej - zajmując czas potrzebny na przemierzanie długich odcinków głębokiej przestrzeni. Byłby to mały, zamontowany obrotowo teleskop rentgenowski, który wyglądałby podobnie do dużego, nieporęcznego NICER rozebranego do najmniejszych elementów. Jeden po drugim wskazywałby co najmniej cztery pulsary milisekundowe, mierząc swoje „tyknięcia” rentgenowskie jak GPS razy tyknięcia satelitów. Trzy z tych pulsarów powiedzą statkowi kosmicznemu o jego położeniu w przestrzeni, podczas gdy czwarty skalibruje swój wewnętrzny zegar, aby upewnić się, że prawidłowo mierzy pozostałe.
Arzoumian zauważył, że podstawowa koncepcja galaktycznego systemu pozycjonowania nie jest nowa. Słynny Złoty Rekord zamontowany na obu statkach kosmicznych Voyager zawierał pulsarową mapę wskazującą każdego kosmitę, który pewnego dnia spotka ją z powrotem na planetę Ziemię.
Byłby to jednak pierwszy raz, kiedy ludzie faktycznie używali pulsarów do nawigacji. Arzoumian powiedział już, że jego zespołowi udało się użyć NICER do śledzenia ISS w przestrzeni kosmicznej.
Arzoumian powiedział, że program NASA Station Explorer dla programu pomiaru czasu i nawigacji rentgenowskiej (SEXTANT), zespołu stojącego za Galaktycznym Systemem Pozycjonowania, miał na celu śledzenie ISS z dokładnością do 10 km w ciągu 2 tygodni.
„To, co osiągnęła demonstracja w listopadzie, to więcej niż 7 kilometrów w dwa dni” - powiedział.
Powiedział, że kolejnym celem programu jest śledzenie stacji w promieniu 3 km. Powiedział, że ostatecznie zespół ma nadzieję osiągnąć dokładność poniżej 0,6 mil.
„Myślę, że możemy wyjść poza to, ale nie wiem, jak daleko” - powiedział.
I to wszystko na niskiej orbicie Ziemi, powiedział, gdy stacja krąży w dzikich, nieprzewidywalnych kręgach, a połowa nieba jest zablokowana przez gigantyczną planetę, pokrywającą różne pulsary co 45 minut. Powiedział, że w kosmosie z funkcjonalnie nieograniczonym polem widzenia i gdzie rzeczy poruszają się głównie w przewidywalnych, prostych liniach, zadanie będzie znacznie łatwiejsze.
Arzoumian powiedział już, że inne zespoły w NASA wyraziły zainteresowanie budowaniem systemu pozycjonowania galaktycznego w swoich projektach. Odmówił podania które, nie chcąc mówić w ich imieniu. Wydaje się jednak prawdopodobne, że w niedalekiej przyszłości możemy zobaczyć takie futurystyczne urządzenie w akcji.
