Galaktisches GPS

Navigieren im Weltraum ist eine komplexe Wissenschaft, es ist nicht immer einfach, die Position eines Schiffes mit großer Präzision zu bestimmen. Präzision ist jedoch erforderlich, um zu wissen, wann die Triebwerke angeschaltet werden müssen und komplexe Manöver wie die Gravitationsunterstützung eines Sterns erfolgreich sein können.

Oft bewegen sich die Sonden und andere Gefäße durch Kommunikation mit der Erde. Wenn die Verbindung verloren geht, wird es für den Roboter gefährlich, dass die menschliche Besatzung einige Manöver in völliger Autonomie unternimmt. Deshalb NASA erwägt ein galaktisches GPS-System zu entwickeln, die menschlichen Geräte positioniert werden mit großer Präzision im Sonnensystem erlauben würde, und kann auch nur ein Tag über. GPS und andere Satellitennavigationssysteme beruhen auf Atomuhren. Dank ihrer sehr hohe Präzision kann sie die Zeit an Bord der Satelliten synchronisieren, Bodenstationen und Empfänger, die dann die Berechnung der Laufzeit einer elektromagnetischen Welle ermöglicht ist, einen Abstand zwischen dem sendenden Satelliten zu definieren, und der GPS-Empfänger. Durch die Kreuzung von mindestens drei dieser Signale ist es möglich, die Position, die Höhe und die Geschwindigkeit des Empfängers auf der Erde genau zu kennen.
Aber das Universum hat auch Uhren von höchster Präzision: die Pulsare. Wenn sich Neutronensterne sehr schnell auf sich selbst drehen, senden sie Strahlen elektromagnetischer Strahlung aus, die periodisch bestimmte Teile des Weltraums ein wenig wie ein Leuchtturm abtasten. Wenn man das Universum in Röntgenstrahlen betrachtet, kann man sie leicht erkennen. Pulsare blinken somit sehr stabil, vielleicht sogar stabiler als Atomuhren. Sie können die Rolle des Letzteren im GPS-System übernehmen, aber in einem viel größeren Maßstab.
In der Realität ist das Konzept nicht neu. Die berühmten Platten auf den Pioneer-Sonden 10 und 11 und Voyager 1 und 2 geben die Position unseres Sonnensystems mit einer Karte benachbarter Pulsare an.

Die Technologie könnte sehr schnell verfügbar sein: Ein Pulsar-Ortungssystem wird bereits an Bord der Internationalen Raumstation ISS getestet. Das Nicer-Teleskop wurde im Juni 2017 installiert, um Neutronensterne zu beobachten. Das Team von Zaven Arzoumanian nutzte die Gelegenheit, einige Pulsarpositionierungsexperimente durchzuführen und die Ergebnisse sind sehr ermutigend. Während einer Test 2 Wochen die Position der Station konnte mit einer Fehlerquote von weniger als 7 km das gleiche Team versuchen wird nun die Marge auf 3, dann 1 km zu Fall bringen geschätzt werden. Die Bedingungen in einem niedrigen Umlaufbahn sind nicht optimal: die Erde dauerhaft blockiert ein großer Teil des Feldes, das Jonglieren Pulsare für eine Position erfordert. Das System könnte daher im Weltraum viel effektiver sein, wenn Beobachtungen kontinuierlich möglich sind. Es ist nicht vorstellbar, dass das Gerät eine Genauigkeit von weniger als einem Kilometer erreicht. Innerhalb der NASA sind mehrere Teams daran interessiert, dieses System in ihre Projekte zu integrieren. Es wird wahrscheinlich nicht lange dauern, bis Sie eine Sonde mit einem galaktischen GPS in Aktion kommen sehen.