Ako želite da znate gde se nalazite u svemiru, bolje je da ponesete mapu. Ali to je malo komplikovanije od vožnje sačmarom na porodičnom putovanju.
Navigacija svemirskih letelica izvan Zemljine orbite obično se vrši kontrolom misije. Niz radio komunikacionih nizova širom planete, poznatih kao Deep Space Netvork, omogućava operaterima da se prijave sa svemirskim sondama i ažuriraju svoj navigacioni status. Sistem funkcioniše, ali može biti i bolje. Šta ako bi svemirska letelica mogla autonomno da odredi svoju poziciju, bez potrebe da telefonira kući? To je već dugo bio san vazduhoplovnih inženjera i bliži se ostvarenju.
Pulsari su ključ.
Pulsari su rotirajuće neutronske zvezde — ultra-gusta jezgra eksplodiranih superdžinovskih zvezda — koje emituju mlazove elektromagnetnog zračenja sa svojih polova. Oni deluju kao međuzvezdani svetionici koji neprestano peru radio signale preko Zemlje u pouzdanom ritmu. Prvi pulsar je otkrila Džoselin Bel 1967. godine i dobio je nadimak LGM-1 (Mali zeleni ljudi 1), jer dok nije otkriven drugi, vanzemaljska inteligencija nije mogla biti isključena kao uzrok pulsara. Sada znamo za hiljade i sigurni smo da su to prirodni fenomeni.
Pošto su pulsarski snopovi tako predvidljivi, mogu se koristiti za neku vrstu triangulacije, u kojoj bi svemirska letelica koja prima preklapajuće pulsarske signale trebalo da bude u stanju da odredi svoju poziciju u svemiru na udaljenosti od oko 5 do 10 kilometara.
Teorijska osnova ove metode je čvrsta. Toliko da su zlatni zapisi (vremenske kapsule Zemlje i ljudske kulture) koji su 1970-ih bili pričvršćeni za bočne strane svemirskih brodova Voiager i Pioneer, grafički ukazivali na položaj našeg Sunca u odnosu na 14 pulsara, samo u slučaju da bilo koji LGM naiđe na svemirski brod i želite da nas posetite ovde na Zemlji. Dali smo im uputstva.
Ali ako su pulsari tako efikasan oblik navigacije, zašto se već ne koriste? Na kraju krajeva, studije o ovoj temi traju još od 1970-ih, kada je Laboratorija za mlazni pogon prvi put počela da razmatra perspektivu.
Kod svih svemirskih misija, jedno od primarnih razmatranja je težina. Skupo je lansirati stvari u svemir, tako da svaki kilogram na svakom vozilu mora da se računa. Svaki funkcionalni pulsar navigacioni sistem bi morao da bude veoma mali i veoma lagan, inače bi važni naučni instrumenti ili gorivo za pogon možda morali da budu smanjeni da bi se to nadoknadilo. Ovo je značajna prepreka dizajniranju održivog pulsarnog navigacionog sistema. Pulsari su obično neverovatno slabi tačkasti izvori, što ih čini teškim za otkrivanje bez moćne (teške) opreme, posebno na radio frekvencijama.
Srećom, postoji rešenje koje bi to moglo učiniti izvodljivim, a to je da se umesto toga koristi rendgenski teleskop. Oni mogu biti manji i lakši, i još uvek mogu da prime pulsarske signale kao i radio antena.
Poslednjih godina, astronomi su radili na poboljšanju metoda pomoću kojih svemirska letelica obrađuje pulsarske signale, povećavajući efikasnost sistema i sužavajući margine greške. Hardver je čak testiran na Međunarodnoj svemirskoj stanici, gde eksperiment veličine mašine za pranje veša NICER/SEKSTANT uspešno prati lokaciju stanice pomoću pulsara od 2018.
Sada timovi rade na razvoju hardvera koji je još kompaktniji za misije u dubokom svemiru. Preprint objavljen na arKsiv-u prošlog meseca opisuje prototip navigacione jedinice pod nazivom PODijum, koja će težiti samo 6 kg, koristiti 20 V snage i stati u kutiju dimenzija 15 cm k 24 cm k 60 cm. Početni rezultati su obećavajući. PODijum bi trebalo da bude u stanju da odredi poziciju svemirske letelice u krugu od oko 10 km, koristeći rendgenske signale iz kataloga pulsara.
Uskoro bi ovi prototipovi mogli postati prava stvar, vodeći sledeću generaciju svemirskih sondi do njihovih odredišta. Oni će verovatno voditi i svemirske letelice koje su ocenjene ljudima, a očekuje se da će NASA-ina predstojeća svemirska stanica Lunar Gatevai biti opremljena pulsarnim navigacionim sistemom. Na pragu smo autonomne navigacije u dubokom svemiru: poput GPS-a, ali za galaksiju.
