Галактический GPS

Навигация в космосе – сложная наука, не всегда легко определить положение корабля с большой точностью. Точность, однако, необходима, чтобы знать, когда включать свои двигатели и преуспеть в сложных маневрах, таких как гравитационная помощь звезды.

Часто зонды и другие суда движутся посредством связи с землей. Если связь потеряна, то роботу экипажу становится опасно совершать некоторые маневры в полной автономии. Вот почему NASA думает о разработке галактического GPS, который позволил бы человеческим устройствам позиционировать себя с большой точностью в солнечной системе и, возможно, даже через день. GPS и другие спутниковые навигационные системы полагаются на атомные часы. Благодаря их очень высокой точности он позволяет синхронизировать время на борту спутников, наземных станций и приемников, что затем позволяет рассчитать время прохождения электромагнитной волны, чтобы определить расстояние между спутниковым передатчиком и приемник GPS. Пересекая по меньшей мере три из этих сигналов, можно точно определить положение, высоту и скорость приемника на земле.
Но вселенная также имеет часы очень высокой точности: пульсары. Когда нейтронные звезды вращаются очень быстро на себе, они испускают лучи электромагнитного излучения, которые периодически сканируют определенные части пространства немного подобно маяку. Наблюдая за Вселенной в рентгеновских лучах, их легко обнаружить. Таким образом, пульсары вспыхивают очень стабильно, возможно, даже более стабильны, чем атомные часы. Они могут взять на себя роль этого в системе gps, но в гораздо большем масштабе.
На самом деле концепция не нова. Знаменитые пластины на зондах Pioneer 10 и 11 и Voyager 1 и 2 дают расположение нашей солнечной системы через карту соседних пульсаров.

Технология может быть доступна очень быстро: система позиционирования пульсара уже тестируется на борту Международной космической станции. Телескоп Nicer был установлен в июне 2017 года для наблюдения нейтронных звезд. Команда Завена Арзуманяна воспользовалась возможностью попробовать некоторые эксперименты по позиционированию пульсара, и результаты очень обнадеживают. Во время двухнедельного теста положение станции можно было оценить с погрешностью менее 7 километров, теперь же команда попытается уменьшить эту маржу до 3, а затем 1 км. Условия на низкой орбите не оптимальны: Земля постоянно блокирует большую часть поля наблюдения, что заставляет жонглировать между пульсарами, чтобы получить положение. Таким образом, система может быть намного более эффективной в глубоком космосе, где наблюдения возможны непрерывно. Невозможно представить, что устройство достигает точности менее одного километра. В рамках НАСА несколько групп заинтересованы в интеграции этой системы в свои проекты. Вероятно, это будет незадолго до того, как вы увидите, что зонд, оснащенный галактическим gps, вступает в действие.