Imaginează scena: Este viitorul nu prea îndepărtat, iar umanitatea a început să construiască colonii și habitate pe întregul nostru sistem solar. Ne pregătim să facem următorul pas mare în necunoscut - lăsând de fapt protecția confortabilă a heliosferei Soarelui și aventurați-ne în spațiul interstelar. Înainte de a se întâmpla acest viitor, există un lucru important care este adesea trecut cu vederea în discuțiile pe acest subiect.
Navigare.
La fel cum marinarii au folosit cândva stelele pentru a naviga în mare, călătorii spațiali pot fi capabili să folosească stelele pentru a naviga în sistemul solar. Doar că de data aceasta, stelele pe care le-am folosi vor fi cele moarte. O clasă specifică de stele neutronice cunoscute sub numele de pulsars, definite prin impulsurile repetate de radiații pe care le emit. Trucul, potrivit unei lucrări recente, poate fi să folosească pulsars ca formă de GPS interplanetar - și chiar chiar interstelar - GPS.
Teoriile și ideile cu privire la motoarele navelor spațiale sunt abundente. Fundații precum Icarus Interstellar pledează cu fermitate pentru dezvoltarea de noi sisteme de propulsie, unele sisteme precum propulsoarele VASIMR apar destul de promițătoare. Între timp, rachetele de fuziune vor fi capabile să ducă pasagerii într-o călătorie dus-întors de pe Pământ pe Marte în doar 30 de zile, iar cercetătorii din alte părți lucrează la unități de urzeală din viața reală, nu spre deosebire de cele pe care le știm cu toții și le iubim din filme.
GPS interplanetar
Dar navigarea este la fel de importantă. La urma urmei, spațiul este extrem de vast și de cele mai multe ori gol. Perspectiva de a te pierde în gol este, sincer, îngrozitoare.
Până în prezent, aceasta nu a fost într-adevăr o problemă, în special, deoarece am trimis doar o mică mână de ambarcațiuni pe lângă Marte. Drept urmare, folosim în prezent o confuzie neplăcută de tehnici pentru a ține evidența navelor spațiale de aici pe Pământ - în esență urmărirea acestora cu telescoape, bazându-ne puternic pe traiectoria lor planificată. Aceasta este la fel de exactă ca și instrumentele noastre de pe Pământ, ceea ce înseamnă că pe măsură ce o ambarcațiune devine mai îndepărtată, ideea noastră despre locul în care este exact devine din ce în ce mai puțin precisă.
Acest lucru este totul bine și atunci când avem doar câteva ambarcațiuni de urmărit, dar atunci când călătoria spațială devine mai ușor accesibilă și pasagerii umani sunt implicați, dirijarea tuturor pe Pământ va începe să devină din ce în ce mai dificilă. Acest lucru este în special în cazul în care intenționăm să părăsim limitele stelei noastre de acasă - Voyager 2 se află în prezent la peste 14 ore de lumină distanță, ceea ce înseamnă că transmisiile de pe Terra necesită peste jumătate de zi pentru a ajunge la ea.
Navigarea pe Pământ cu tehnologie modernă este destul de simplă datorită gamei de sateliți GPS pe care o avem pe orbită în jurul lumii noastre. Acești sateliți tranzitează în permanență semnale care, la rândul lor, sunt primite de unitatea GPS pe care o puteți avea pe tabloul de bord al mașinii sau în buzunar. La fel ca în cazul tuturor celorlalte transmisii electromagnetice, aceste semnale circulă cu viteza luminii, oferind o ușoară întârziere între momentul în care au fost transmise și când au fost primite. Utilizând semnalele de la 4 sau mai mulți sateliți și cronometrând acele întârzieri, o unitate GPS vă poate identifica locația pe suprafața Pământului cu o precizie remarcabilă.
Sistemul de navigație pulsar propus de Werner Becker, Mike Bernhardt și Axel Jessner la Max Planck Institute funcționează într-un mod foarte similar, folosind impulsurile emise de pulsars. Cunoscând poziția inițială și viteza navei tale spațiale, înregistrând impulsurile și tratând Soarele ca punct de referință fix, poți calcula locația ta exactă în interiorul sistemului solar.
Având în vedere că Soarele este fixat în acest fel, este denumit din punct de vedere tehnic un cadru de referință inerțial și dacă compensați mișcarea Soarelui prin galaxia noastră, sistemul funcționează încă perfect atunci când părăsiți sistemul Solar! Tot ce îți trebuie este să ții evidența a cel puțin 3 pulsars (în mod ideal 10, pentru cele mai precise rezultate) și îți poți identifica locația cu o precizie surprinzătoare!
Destul de interesant, ideea de a folosi pulsars ca balize de navigație datează până în 1974, în special nu după mult timp după ce Carl Sagan a folosit pulsars pentru a arăta locația Pământului pe plăcile atașate sondelor spațiale Pioneer 10 și 11. Dacă Proiectul Daedalus ar fi fost construit vreodată, s-ar putea să fie echipat cu un sistem care nu este diferit de cel descris aici.
Ambalare pentru transport lung
Becker și colegii săi au privit diferitele tipuri de pulsar vizibile pe cer și au ales un tip cunoscut sub numele de pulsars cu rotire, ca cel mai bun tip de utilizat pentru un sistem de poziționare galactic. În special, un sub-tip dintre acestea cunoscute sub denumirea de pulsaere milisecunde sunt ideale. Fiind mai vechi decât majoritatea pulsars, acestea au câmpuri magnetice slabe, ceea ce înseamnă că durează mult timp pentru a-și încetini viteza de rotire - util, întrucât pulsarii puternic magnetizați pot schimba uneori viteza de rotație fără avertizare.
Cu nenumărate pulsars din care să alegeți, întrebarea se îndreaptă către modul în care vă puteți echipa nava spațială pentru a le urmări. Pulsars sunt cel mai ușor de detectat în radiografii sau unde radio, așa că există o mică alegere cu privire la care poate fi mai bine de utilizat. În esență, totul se dovedește a fi o întrebare despre cât de mare este nava dvs. spațială.
Vehiculele mai mici, mai asemănătoare cu navele spațiale moderne, ar fi cel mai bine să folosească raze X pentru a urmări pulsars. Oglinzile cu raze X, precum cele utilizate în anumite telescoape spațiale orbitante sunt compacte și ușoare, ceea ce înseamnă că câteva pot fi adăugate pentru un sistem de navigație fără a crește masa generală a ambarcațiunii atât de mult. Acestea pot avea dezavantajul minor că pot fi ușor deteriorate de o sursă de raze X, care este prea luminos, aceasta nu va fi o problemă decât în anumite circumstanțe nefericite.
Pe de altă parte, dacă pilotai o navă spațială mare între planete sau chiar stele, probabil că ar fi mai bine să folosești unde radio. În frecvențele radio, știm mult mai multe despre modul în care funcționează pulsars, precum și despre posibilitatea de a le măsura cu un grad mai mare de precizie. Singurul dezavantaj este acela că radiotelescoape pe care trebuie să le instalați pe nava dvs. ar necesita o suprafață de cel puțin 150 mp. Dar atunci, dacă s-ar întâmpla că zburați o navă de stele, probabil că acest tip de mărime nu va face mare diferență.
Este interesant de reținut modul în care astronomii folosesc frecvent analogia pulsarelor fiind „ca farurile” atunci când explică de ce par să pulseze. Dacă într-o zi ne descoperim că le folosim ca instrumente reale de navigare, analogia poate căpăta un sens cu totul nou!
Imaginile sunt folosite aici cu permisiunea lui Adrian Mann de la Icarus Interstellar, a cărei galerie completă este vizibilă online la bisbos.com
