Astronom wyobraził sobie system nawigacji w przestrzeni międzygwiazdowej

Prawdą jest, że dziś jeszcze daleko nam do podróży w przestrzeni międzygwiazdowej. Jednak nawet jeśli astronauci wkrótce nie wejdą na pokład statku kosmicznego, aby dołączyć do egzoplanety, rasa ludzka zdążyła już wysłać bezzałogowy statek kosmiczny poza granice Układu Słonecznego. W rzeczywistości mamy sondę Voyager 1, która znajduje się w przestrzeni między gwiazdami od 2012 r., I Voyager 2, która weszła w 2018 r. Ponadto sonda New Horizons również nie jest daleko od przekroczenia heliopauzy, czyli bariery to ogranicza nasz układ słoneczny.

Jednym z problemów, które pojawiają się podczas podróży w przestrzeni międzygwiazdowej, nawet w przypadku urządzenia robota, jest nawigacja. Jednak wraz z rosnącą z czasem odległością między istniejącym statkiem kosmicznym a Ziemią odbiór sygnałów sterujących z naszej planety staje się bardzo długi i bardzo trudny, jeśli nie niemożliwy. Dlatego konieczne jest posiadanie środków nawigacji, które pozwolą każdemu statkowi kosmicznemu na samodzielne orientowanie się. Mając to na uwadze, astronom imieniem Coryn AL Bailer-Jones udowodnił, że tak może być zorientowany automatycznie na podstawie pozycji gwiazd blisko lub daleko, a także w zmieniającym się świetle tych gwiazd.

Według Bailer-Jonesa międzygwiezdny statek kosmiczny będzie musiał nawigować autonomicznie i wykorzystywać zdobyte informacje do podejmowania decyzji, na przykład o korygowaniu kursu. Taki statek musi być w stanie określić swoją pozycję i prędkość za pomocą wyłącznie swoich przyrządów pokładowych.

Metoda zaproponowana przez Bailera-Jonesa

Bailer-Jones, który pracuje w Max Planck Institute for Astronomy w Niemczech, użył katalogu gwiazd, aby pokazać, że możliwe jest bardzo dokładne uzyskanie sześciowymiarowych współrzędnych statku kosmicznego na podstawie zmian pozycji tych gwiazd. punkt widzenia urządzenia. Te sześciowymiarowe współrzędne składają się z trzech parametrów przestrzennych i trzech parametrów prędkości.

W swoim artykule, który jest dostępny na serwerze prepress arXiv, Bailer-Jones wskazuje, że w miarę oddalania się statku kosmicznego od Słońca obserwowane pozycje i prędkości gwiazd będą się zmieniać w stosunku do tego, co można zobaczyć w katalogach zaprojektowanych na Ziemi. Te zmiany są spowodowane paralaksą, aberracją i efektem Dopplera. Po prostu mierząc odległości kątowe między parami gwiazd i porównując je z tym, co mamy w katalogu, możemy uzyskać współrzędne statku kosmicznego za pomocą pewnego procesu modelowania.

Pierwsze rezultaty

Paralaksa i aberracja odpowiadają pozornej zmianie położenia gwiazd w wyniku ruchu Ziemi. Jeśli chodzi o efekt Dopplera, odpowiada on zmianie długości fali światła pochodzącego od gwiazdy w zależności od tego, czy wydaje się ona zbliżać, czy oddalać. Wszystkie te efekty są oparte na względnych położeniach dwóch obiektów; trzeci obiekt, którym jest pojemnik, będzie zatem widział inny układ gwiazd.

Aby przetestować swój system, Bailer-Jones najpierw użył symulowanego katalogu gwiazd. Następnie wykorzystał katalog pobliskich gwiazd Hipparcos, opracowany w 1997 roku. Dzięki 20 gwiazdom system był w stanie określić położenie i prędkość statku kosmicznego z dokładnością do 3 jednostek astronomicznych i 2 km / s. Wiemy, że można zwiększyć precyzję układu, zwiększając liczbę gwiazd. Na przykład przy 100 gwiazdach dokładność wynosi 1,3 jednostki astronomicznej i 0,7 km / s.

Aby system był w pełni skuteczny, należy jeszcze poprawić kilka rzeczy. Jednak jest to już bardzo ważny krok dla przyszłości eksploracji kosmosu.