Vzniká prelomové vesmírne GPS. Kozmické lode poletia slnečnou sústavou úplne autonómne

Navigácia kozmických lodí mimo obežnej dráhy Zeme nie je zrovna najjednoduchšia vec. Hoci náš aktuálny systém funguje, mohol by byť drasticky lepší, presnejší a navyše úplne autonómny. Na tému upozornil portál UniverseToday.

Problém s navigovaním vo vesmíre

Ako sme ťa informovali v samostatnom článku, väčšina družíc a kozmických lodí dokáže samostatne určiť len svoju orientáciu, teda nasmerovanie a to pomocou Slnka a ostatných hviezd, na ktoré sa pozrie pomocou vlastných kamier a vypočíta z nich potrebné dáta.

Michael Kramer / MPIfR

Konkrétna pozícia v rámci Slnečnej sústavy je však oveľa zložitejšia a družice na obežných dráhach v blízkosti Zeme sa spoliehajú na Zem, na ktorú sa dívajú pomocou senzorov a vyhodnotením vzdialenosti od referenčných bodov zisťujú svoju pozíciu. Pri cestovaní do vzdialenejších zákutí našej Slnečnej sústavy je to ale úplne inak.

V takomto prípade sa vedci spoliehajú na rádiové signály medzi konkrétnou sondou a Zemou, ktorými komunikujú a využívajú Sieť hlbokého vesmíru od NASA, ktorá na to nestačí, čo vytvára jedinečný problém, pretože misie mieriace do vzdialených oblastí potrebujú oveľa dlhšiu dobu pre prenos signálu, čo následne spôsobí ešte väčšiu vyťaženosť siete.

Navigovanie prostredníctvom kozmických signálov

Pulzary sú rotujúce neurónové hviezdy, ktoré pozorujeme ako zdroje „pulzujúceho“ žiarenia – jedná sa o takzvaný „majákový efekt“. Pulzary teda pôsobia ako medzihviezdne majáky, ktoré opakovane zasahujú Zem rádiovými signálmi v pravidelnom rytme.

Pablo Carlos Budassi/Wikimedia

Emitované žiarenie je dokonca natoľko presne načasované, že aj tie najmenšie odchýlky v čase zaznamenania signálu nám môžu veľa napovedať o gravitácií a dianí v medzihviezdnom priestore.

Pre zaujímavosť, prvý pulzar objavila astrofyzička Jocelyn Bell v roku 1967 a dostal názov LGM-1 (Little Green Men 1) – pokiaľ nebol objavený druhý pulzar, vedci nedokázali povedať, či tieto presne načasované rádiové signály nevysiela mimozemská inteligencia. V dnešnej dobe poznáme tisíce pulzarov a sme si istí, že ide o prírodný jav a nie technologický podpis.

Treba tiež poznamenať, že využitie pulzarov ako navigácie vo vesmíre nie je žiadny nový prevratný nápad. Veď už zlaté platne, ktoré nesú sondy Voyager graficky indikujú polohu nášho Slnka vzhľadom na 14 pulzarov. Vedci polohu udali, keby na platne niekedy narazí mimozemská civilizácia.

Prečo sme doteraz nevyužili pulzary na navigáciu kozmických lodí?

Ako sme ťa informovali v nejednom článku, pri všetkých vesmírnych misiách je jedným z najdôležitejších kritérií hmotnosť. Vynášanie objektov do vesmíru totiž patrí medzi poriadne finančne náročné úlohy, takže každý kilogram navyše je potrebné poriadne zhodnotiť.

Zrejme už tušíš, že akýkoľvek funkčný navigačný systém založený na detekcii signálov z pulzarov by teda musel byť veľmi malý, ľahký, kompaktný a musel by mať dostatočne citlivé prístroje na to, aby ich dokázal zaznamenať.

Vzhľadom na to, že pulzary sú zvyčajne zdroje len veľmi slabého signálu, respektíve signálu, ktorý je veľmi náročné detegovať bez poriadne veľkých a výkonných rádiových antén, uvedené predstavuje poriadny problém.

Podľa novej štúdie publikovanej na predtlačovom serveri arXiv však existuje riešenie. Tým je použitie röntgenového teleskopu, ktorý môže byť menší a ľahší, pričom dokáže poslúžiť rovnako dobre, ako rádiová anténa.

Koncept konfigurácie PODIUM

Jeden takýto navrhli v spomínanej štúdii, pričom autori v nej popisujú prototyp navigácie s názvom PODIUM. Tá by mala vážiť len 6 kg a na svoj chod spotrebovať 20 W energie.

Celé zariadenie by sa pritom malo zmestiť do krabice s rozmermi 15 x 24 x 60 cm, pričom by malo určiť polohu kozmickej lode s presnosťou na 10 km. Na detekciu polohy pritom poslúžia röntgenové signály známych pulzarov.

Minulé štúdie tiež ukázali, že ideálne sa javí využitie pulzarov s malým rozdielom uhlového oddelenia, teda také, ktoré na oblohe pôsobia, akoby boli blízko k sebe.

Čítajte viac z kategórie: Novinky