Предлагаемая навигация космического корабля использует рентгеновские лучи от мертвых звезд

Остатки коллапса нейтронной звезды, называемые пульсарами, имеют магнитный заряд и вращаются от одного до сотен оборотов в секунду. Эти небесные тела диаметром от 12 до 15 миль каждое излучают свет в рентгеновском диапазоне длин волн. Исследователи из Инженерного колледжа Грейнджера Университета Иллинойса в Урбане-Шампейн разработали новый способ, которым космический ь может использовать сигналы от нескольких пульсаров для навигации в глубоком космосе.


«Мы можем использовать звездные трекеры, чтобы определить направление, на которое указывает космический корабль, но чтобы узнать точное местоположение космического корабля, мы полагаемся на радиосигналы, посылаемые между космическим кораблем и Землей, что может занять много времени и требует использования избыточной подписки. инфраструктура, такая как сеть дальнего космоса НАСА», — сказал Зак Патнэм, профессор кафедры аэрокосмической техники в Иллинойсе.

«Использование рентгеновской навигации устраняет эти два фактора, но до сих пор требовало начальной оценки положения космического корабля в качестве отправной точки. Это исследование представляет систему, которая находит кандидатов на возможные местоположения космического корабля без предварительной информации, чтобы космический корабль мог перемещаться автономно. .”

«Кроме того, наши наземные системы связи для полетов в дальний космос сейчас перегружены», — сказал он. «Эта система даст космическому кораблю автономию и снизит зависимость от земли. Навигация по рентгеновскому пульсару помогает нам обойти это и позволяет определить, где мы находимся, без вызова».

Патнэм сказал, что поскольку наша атмосфера отфильтровывает все рентгеновские лучи, вы должны находиться в космосе, чтобы наблюдать за ними. Пульсары испускают электромагнитное излучение, похожее на импульсы, потому что мы измеряем пик рентгеновских сигналов каждый раз, когда пульсар вращается вокруг нас и указывает на нас — как луч света, исходящий от маяка.

«Каждый пульсар имеет свой характерный сигнал, как отпечаток пальца», — сказал он. «У нас есть записи рентгеновских лучей примерно 2000 пульсаров и то, как они менялись с течением времени».

Как и в глобальной системе позиционирования, местоположение можно определить по пересечению трех сигналов.

«Проблема с пульсарами заключается в том, что они вращаются так быстро, что сигнал часто повторяется», — сказал он. «Для сравнения, GPS повторяется каждые две недели. С пульсарами, хотя существует бесконечное количество возможных местоположений космических аппаратов, мы знаем, насколько далеко друг от друга находятся эти кандидаты.

«Мы пытаемся определить положение космического корабля в областях, которые имеют диаметр порядка нескольких астрономических единиц, таких как размер орбиты Юпитера — что-то вроде квадрата со стороной в один миллиард миль. Задача, которую мы пытаемся решить заключается в том, как мы разумно наблюдаем пульсары и полностью определяем все возможные местоположения космических аппаратов в домене, не используя чрезмерное количество вычислительных ресурсов», — сказал Патнэм.