Представете сцената: Това е не твърде далечното бъдеще и човечеството започна да изгражда колонии и местообитания из цялата ни Слънчева система. Ние подготвяме да направим тази следваща голяма стъпка в неизвестното - всъщност оставяме уютната защита на хелиосферата на Слънцето и се впускаме в междузвездното пространство. Преди да се случи това бъдеще обаче, има важно нещо, което често се пренебрегва в дискусиите по тази тема.
Навигация.
Точно както някога моряците са използвали звездите за навигация в морето, така и космическите пътешественици може да могат да използват звездите за навигация в Слънчевата система. Само че този път звездите, които бихме използвали, ще бъдат мъртви. Специфичен клас неутронни звезди, известни като пулсари, дефинирани от многократните импулси на излъчване, които излъчват. Номерът, според скорошна книга, може да бъде използването на пулсари като форма на междупланетен - и вероятно дори междузвезден - GPS.
Теории и идеи за двигателите на космически кораби са изобилни. Фондации като Icarus Interstellar решително се застъпват за разработването на нови задвижващи системи, като някои системи като VASIMR тръбите изглеждат доста обещаващи. Междувременно се очаква ракетите с термоядрен синтез да могат да вземат пътници на двупосочно пътуване от Земята до Марс само за 30 дни, а изследователите на други места работят върху реални дискове с детайли, не за разлика от тези, които всички познаваме и обичаме от филмите.
Междупланетен GPS
Но навигацията е също толкова важна. В края на краищата пространството е разтапящо ума огромно и най-вече празно. Перспективата да се изгубите в празнотата е, честно казано, ужасяваща.
Към днешна дата това наистина не е проблем, особено като се има предвид, че ние изпратихме само малка шепа плавателни съдове покрай Марс. В резултат на това понастоящем използваме разхвърлян техник за миша, за да следим космически кораби от тук на Земята - по същество ги проследяваме с телескопи, като същевременно разчитаме в голяма степен на планираната си траектория. Това е също толкова точно, колкото нашите инструменти тук, на Земята, което означава, че когато корабът се отдалечава, нашата представа за това къде точно става, става все по-малко точна.
Всичко това е добре и добре, когато имаме само няколко плавателни съда, които да проследим, но когато космическото пътуване стане по-лесно постижимо и хората участват пътници, маршрутизирането на всичко през Земята ще започне да става все по-трудно. Това е особено вярно, ако планираме да напуснем ограниченията на нашата родна звезда - Вояджър 2 понастоящем е на разстояние от 14 светлинни часа, което означава, че наземните предавания отнемат повече от половин ден, за да го достигнат.
Навигацията на Земята с модерна технология е доста проста благодарение на масива от GPS спътници, които имаме в орбита по целия свят. Тези сателити непрекъснато преминават през сигнали, които от своя страна се получават от GPS устройството, което може да имате на таблото на колата или в джоба си. Както при всички други електромагнитни предавания, тези сигнали пътуват със скоростта на светлината, като леко забавяне между момента на предаването им и когато са получени. Използвайки сигналите от 4 или повече спътника и отчитайки тези закъснения, GPS устройството може да определи вашето местоположение на повърхността на Земята със забележителна точност.
Пулсарната навигационна система, предложена от Вернер Бекер, Майк Бернхард и Аксел Джеснер от Института Макс Планк, работи по много подобен начин, използвайки импулсите, излъчвани от пулсари. Като знаете първоначалната позиция и скорост на вашия космически кораб, записвате тези импулси и третирате Слънцето като фиксирана референтна точка, можете да изчислите точното си местоположение вътре в Слънчевата система.
Като се има предвид, че Слънцето е фиксирано по този начин, технически се нарича инерциална референтна рамка и ако компенсирате движението на Слънцето през нашата галактика, системата все още работи перфектно добре, когато напускате Слънчевата система! Всичко, от което се нуждаете, е да следите минимум 3 пулсара (в идеалния случай 10, за най-точните резултати) и можете да определите местоположението си с изненадваща точност!
Интересното е, че идеята за използване на пулсари като навигационни маяци е от 1974 г., особено след като Карл Сагън използва пулсари, за да покаже местоположението на Земята върху плаките, прикрепени към космическите сонди Pioneer 10 и 11. Ако проектът Daedalus някога е бил конструиран, той може би е бил оборудван със система, различна от описаната тук.
Опаковка за дълги разстояния
Бекер и неговите колеги разгледаха различните видове пулсар, видими в небето, и избраха тип, известен като пулсатори с ротационен двигател, като най-добрият тип за използване за галактическа система за позициониране. По-специално, подтип от тези известни като милисекундни пулсари са идеални. Тъй като са по-стари от повечето пулсари, те имат слаби магнитни полета, което означава, че им отнема много време, за да забавят скоростта на въртене - полезно, тъй като силно магнитни пулсари понякога могат да променят скоростта на въртене без предупреждение.
С безброй пулсари за избор, въпросът се обръща към това как можете да оборудвате своя космически кораб, за да ги проследявате. Пулсарите са най-лесни за забелязване или на рентгенови лъчи, или на радиовълни, така че има малък избор за това, което може да бъде по-добре да се използва. По същество всичко се оказва въпрос колко голям е вашият космически кораб.
По-малките превозни средства, по-близки до съвременните космически кораби, би било най-добре да се използват рентгенови лъчи за проследяване на пулсари. Рентгеновите огледала, като тези, използвани в определени орбитни космически телескопи, са компактни и леки, което означава, че няколко биха могли да бъдат добавени за навигационна система, без да се увеличи общата маса на кораба толкова много. Те могат да имат малкия недостатък, че могат да бъдат лесно повредени от източник на рентгенови лъчи, който е твърде ярък, това не би било проблем, освен при някои злощастни обстоятелства.
От друга страна, ако пилотирате голям космически кораб между планети или дори звезди, вероятно ще бъде по-добре да използвате радиовълни. В радиочестотите знаем много повече за начина, по който работят пулсарите, както и за възможността да ги измерваме с по-висока степен на точност. Единственият недостатък е, че радиотелескопите, които трябва да инсталирате на вашия кораб, ще изискват площ от поне 150 м². Но тогава, ако случайно летите на звезден кораб, такъв размер вероятно няма да има голяма разлика.
Интересно е да се има предвид начинът, по който астрономите често използват аналогията на пулсарите, които са „като фарове“, когато обясняват защо изглежда пулсират. Ако някой ден се окажем, че ги използваме като действителни навигационни средства, тази аналогия може да придобие съвсем ново значение!
Снимките се използват тук с любезно разрешение от Адриан Ман от Икар Интерстелар, чиято пълна галерия може да се види онлайн на bisbos.com
