Yakında her uzay aracı, pulsarları kullanarak güneş sisteminde otonom bir şekilde gezinebilir.

Uzayda nerede olduğunuzu bilmek istiyorsanız, bir harita getirseniz iyi olur. Ama bu, bir aile yolculuğunda pompalı tüfek kullanmaktan biraz daha karmaşık.

Dünya yörüngesinin ötesindeki uzay aracı navigasyonu genellikle görev kontrolü ile gerçekleştirilir. Derin Uzay Ağı olarak bilinen, gezegen genelinde bir dizi radyo iletişim dizisi, operatörlerin uzay sondalarını kontrol etmelerine ve navigasyon durumlarını güncellemelerine olanak tanır. Sistem çalışıyor ama daha iyi olabilirdi. Ya bir uzay aracı, eve telefon etmeye gerek kalmadan konumunu otonom olarak belirleyebilirse? Bu uzun zamandır havacılık mühendislerinin hayaliydi ve meyvelerini vermeye yaklaşıyor.

Pulsarlar anahtardır.

Pulsarlar, kutuplarından elektromanyetik radyasyon jetleri yayan, patlamış süperdev yıldızların ultra yoğun çekirdekleri olan dönen nötron yıldızlarıdır. Dünya üzerindeki radyo sinyallerini güvenilir bir ritimle tekrar tekrar yıkayan yıldızlararası deniz fenerleri gibi davranırlar. İlk pulsar, 1967’de Jocelyn Bell tarafından keşfedildi ve takma adı LGM-1 (Küçük Yeşil Adamlar 1), çünkü ikincisi keşfedilene kadar, pulsarın nedeninin dünya dışı zeka olduğu göz ardı edilemezdi. Şimdi binlercesini biliyoruz ve bunların doğal fenomenler olduğundan eminiz.

Atarca ışınları çok tahmin edilebilir olduğundan, bir tür üçgenleme için kullanılabilirler; burada, üst üste binen pulsar sinyalleri alan bir uzay aracının uzaydaki konumunu yaklaşık 5 ila 10 kilometre arasında hesaplayabilmesi gerekir.

Bu yöntemin teorik temeli sağlamdır. Öyle ki, 1970’lerde Voyager ve Pioneer uzay araçlarının yan tarafına yapıştırılan altın kayıtlar (Dünya ve insan kültürünün zaman kapsülleri), herhangi bir LGM’nin tökezleme ihtimaline karşı, güneşimizin 14 atarcaya göre konumunu grafiksel olarak gösteriyordu. uzay aracı ve bizi burada Dünya’da ziyaret etmek istiyor. Onlara talimat verdik.

Ancak pulsarlar bu kadar etkili bir navigasyon şekliyse, neden halihazırda kullanımda değiller? Ne de olsa, konuyla ilgili çalışmalar, Jet Propulsion Lab’in bu olasılığı araştırmaya başladığı 1970’lerden beri devam ediyor.

Tüm uzay görevlerinde en önemli hususlardan biri ağırlıktır. Bir şeyleri uzaya fırlatmak pahalıdır, bu nedenle her araçtaki her kilogramın hesaba katılması gerekir. Çalışabilir herhangi bir pulsar navigasyon sisteminin çok küçük ve çok hafif olması gerekirdi, aksi takdirde önemli bilimsel aletlerin veya itme gücü için kullanılan yakıtın, bunu telafi etmek için küçültülmesi gerekebilir. Bu, uygulanabilir bir pulsar navigasyon sistemi tasarlamanın önünde önemli bir engeldir. Pulsarlar genellikle inanılmaz derecede sönük nokta kaynaklarıdır ve özellikle radyo frekanslarında güçlü (ağır) ekipman olmadan tespit edilmelerini zorlaştırır.

Neyse ki, bunu mümkün kılabilecek bir çözüm var ve bu da onun yerine bir X-ışını teleskopu kullanmak. Bunlar daha küçük ve daha hafif olabilir ve yine de bir radyo anteninin yanı sıra pulsar sinyallerini de alabilir.

Son yıllarda gökbilimciler, bir uzay aracının pulsar sinyallerini işleme yöntemlerini geliştirmek, sistemin verimliliğini artırmak ve hata paylarını daraltmak için çalışıyorlar. Donanım, çamaşır makinesi büyüklüğündeki NICER/SEXTANT deneyinin 2018’den beri pulsarlar kullanarak istasyonun konumunu başarıyla takip ettiği Uluslararası Uzay İstasyonunda bile test edildi.

Şimdi ekipler, derin uzay görevleri için daha da kompakt donanımlar geliştirmek için çalışıyor. tarihinde yayınlanan bir ön baskı arXiv Geçen ay, yalnızca 6 kg ağırlığında, 20 W güç kullanacak ve 15 cm x 24 cm x 60 cm boyutlarında bir kutuya sığacak olan PODIUM adlı bir prototip navigasyon ünitesini tanımlıyor. İlk sonuçlar ümit verici. PODIUM, bir pulsar kataloğundan X-ışını sinyallerini kullanarak bir uzay aracının yaklaşık 10 km içindeki konumunu belirleyebilmelidir.

Yakında, bu prototipler, yeni nesil uzay sondalarına varış yerlerine rehberlik ederek gerçek bir şey haline gelebilir. NASA’nın yaklaşmakta olan Lunar Gateway uzay istasyonunun bir pulsar navigasyon sistemi ile donatılması beklendiğinden, insan tarafından derecelendirilen uzay aracına da rehberlik etmeleri muhtemeldir. Otonom derin uzay navigasyonunun zirvesindeyiz: GPS gibi, ama galaksi için.