КОЛУМБУС, Огайо - Космическое пространство светится ярким туманом рентгеновского света, исходящим отовсюду одновременно. Но внимательно вглядитесь в этот туман, и станут видны слабые регулярные вспышки. Это миллисекундные пульсары, нейтронные звезды размером с город, невероятно быстро вращающиеся и запускающие рентгеновские лучи во Вселенную с большей регулярностью, чем даже самые точные атомные часы. И НАСА хочет использовать их для навигации по зондам и кораблям в открытом космосе.
Телескоп, установленный на Международной космической станции (МКС), Исследователь внутреннего состава нейтронных звезд (NICER), использовался для разработки совершенно новой технологии с практическим применением в ближайшей перспективе: система галактического позиционирования, сказал ученый НАСА Завен Арзуманян, физики Воскресенье (15 апреля) на апрельском собрании Американского физического общества.
С этой технологией «Вы могли бы заправить иглу, чтобы попасть на орбиту вокруг луны далекой планеты, вместо того, чтобы лететь», - сказал Арзумян в интервью Live Science. Система галактического позиционирования также может обеспечить «запасной вариант, так что если миссия с экипажем теряет связь с Землей, у них все еще будут навигационные системы на борту, которые являются автономными».
Прямо сейчас, маневры, которые навигаторы должны были бы отправить на орбиту вокруг далеких лун, являются невозможными. На просторах космоса просто невозможно точно определить местоположение корабля, чтобы правильно запустить двигатель. Это большая часть того, почему так много самых известных планетарных миссий, которыми управляла НАСА - среди них Voyager 1, Juno и New Horizons - были полетами, где космические корабли летали близко, но только мимо, к крупным планетарным объектам.
По словам Арзумяна, использование Земли для навигации также является проблемой для командных миссий. Если этот сигнал, соединяющий Землю и отдаленный космический корабль, как длинную неровную нить, каким-то образом теряется, астронавтам будет трудно найти дорогу домой с Марса.
Вот как будет работать система галактического позиционирования
По словам Арзумяна, галактическая система позиционирования будет иметь большое значение для решения этой проблемы, хотя и предупреждает, что он скорее эксперт по пульсарам, чем навигатор. И это будет работать так же, как Глобальная система позиционирования (GPS) на вашем смартфоне.
Когда ваш телефон пытается определить свое положение в космосе, как ранее сообщала Live Science, он с помощью радио слушает точные сигналы часов, поступающие от парка спутников GPS на околоземной орбите. Затем GPS телефона использует различия между этими отметками, чтобы определить расстояние до каждого спутника, и использует эту информацию для триангуляции своего местоположения в пространстве.
GPS вашего телефона работает быстро, но Арзумян сказал, что система позиционирования в галактике будет работать медленнее, занимая время, необходимое для прохождения длинных участков глубокого космоса. Это был бы небольшой рентгеновский телескоп с поворотным креплением, который был бы очень похож на большой громоздкий NICER, урезанный до минимальных компонентов. Один за другим, он будет указывать по крайней мере на четыре миллисекундные пульсары, синхронизируя их «тики» рентгеновских лучей, как GPS, с временами тиков спутников. Три из этих пульсаров сообщали космическому кораблю о его положении в пространстве, а четвертый калибровал свои внутренние часы, чтобы убедиться, что он правильно измеряет остальные.
Арзумян отметил, что основная концепция галактической системы позиционирования не нова. Знаменитый Золотой Рекорд, установленный на обоих космических кораблях Вояджер, содержал карту пульсаров, на которой указаны любые инопланетяне, которые однажды встретят его на планете Земля.
Но это был первый раз, когда люди использовали пульсары для навигации. По словам Арзумяна, его команде уже удалось использовать NICER для слежения за МКС через космос.
По словам Арзумяна, программа НАСА «Станция проводников для синхронизации и навигации по рентгеновским лучам (SEXTANT)», разработавшая Галактическую систему позиционирования, преследовала цель отслеживать МКС с точностью до 6,2 мили (10 километров) в течение двух недель.
«То, что было продемонстрировано еще в ноябре, было больше, чем 7 километров за два дня», - сказал он.
Следующая цель программы - отслеживать станцию с точностью до 1,9 мили (3 км), сказал он. Он сказал, что в конечном итоге команда надеется получить точность менее 0,6 миль.
«Я думаю, что мы можем выйти за пределы этого, но я не знаю, как далеко», сказал он.
И все это на околоземной орбите, сказал он, когда станция вращается в диких непредсказуемых кругах, а половина неба перекрыта гигантской планетой, покрывающей разные пульсары каждые 45 минут. По его словам, в глубоком космосе, с функционально неограниченным полем зрения, и где вещи движутся в основном по предсказуемым, прямым линиям, задача будет намного проще.
По словам Арзумяна, другие группы в НАСА уже проявили интерес к внедрению системы галактического позиционирования в свои проекты. Он отказался сказать, что, не желая говорить за них. Но кажется вероятным, что мы увидим такое футуристическое устройство в действии в самом ближайшем будущем.
