Paul M. Suter Jest astrofizykiem Uniwersytet Stanowy Ohio, Gospodarz Zapytaj astronautę A „Space Radio, „I autor”Twoje miejsce we wszechświecie. Sutter przyczynił się do powstania tego artykułu w Głosy ekspertów SPACE.com: redakcja i spostrzeżenia.
Przestrzeń jest duża – naprawdę duża. A jeśli chcesz z powodzeniem żeglować po naszych międzygwiezdnych głębinach droga Mleczna Galaxy, będziesz potrzebować jakiegoś niezawodnego systemu. Nowa propozycja stara się, aby metoda była tak prosta, jak to tylko możliwe: wykorzystując pary gwiazd do stworzenia układu odniesienia dla galaktyki.
W naszym Układzie Słonecznym międzyplanetarne statki kosmiczne zależą od WylądowaćSystemy nawigacyjne. Kiedy wysyłamy sygnał radiowy do statku kosmicznego i nadchodzi, możemy wykorzystać opóźnienie czasu odpowiedzi do obliczenia odległości. Możemy również obserwować statek kosmiczny na niebie, a łącząc wszystkie te informacje (położenie na niebie i odległość od Ziemi), możemy określić położenie statku kosmicznego w Układzie Słonecznym i przedstawić te informacje samemu statkowi kosmicznemu.
Galeria: Wizje międzygwiezdnych podróży kosmicznych
Możemy również użyć Przesunięcie Dopplera Na podstawie fal radiowych, aby oszacować prędkość, z jaką statek kosmiczny oddala się od Ziemi. Używając naczyń rozrzuconych po całej naszej planecie, możemy zmierzyć opóźnienie między nadejściem sygnału statku kosmicznego na jedną antenę w porównaniu z drugą. Kiedy połączymy te dane z informacjami o położeniu, otrzymamy kompletną 6-wymiarową blokadę statku kosmicznego: jego trzy wymiary położenia i jego trzy wymiary prędkości.
Ta metoda opiera się na sieci naziemnych systemów radarowych, z których wszystkie są w stałym kontakcie ze statkiem kosmicznym. Ta technologia współpracuje ze statkami kosmicznymi w Układzie Słonecznym i nie jest bliźniakiem NASA Czujniki Voyager.
Jednak wszelkie misje międzygwiezdne będą wymagały nowego podejścia: będą musiały nawigować niezależnie. W zasadzie te statki kosmiczne mogłyby korzystać z systemów pokładowych, takich jak zegary i żyroskopy, ale misje międzygwiezdne trwałyby co najmniej dziesięciolecia, a drobne błędy i podejrzenia w tych systemach pokładowych niewątpliwie doprowadziłyby ich do wykolejenia ich drogi.
Istnieje również opcja użycia PulsaryObracaj elementy, które wydają się migać lub pulsować w regularnych odstępach czasu. Ponieważ każdy pulsar ma unikalny okres rotacji, obiekty te mogą być niezawodnymi latarniami dla misji w kosmosie. Ale działa to tylko w stosunkowo małym bąblu w pobliżu naszego Układu Słonecznego, ponieważ pomiary okresu wirowania mogą być zanieczyszczone pyłem międzygwiazdowym, a kiedy stracisz trajektorię dowolnego pulsara, jesteś zgubiony.
Druga gwiazda od prawej
Dlatego statki międzygwiazdowe potrzebują prostej i niezawodnej metody szacowania ich pozycji w galaktyce. Nowy papier Niedawno został opublikowany na serwerze preprint arXiv.org Zaproponuj takie rozwiązanie: same gwiazdy.
Technologia oparta jest na bardzo starej koncepcji: widok. Jeśli przyłożysz palec do nosa i naprzemiennie zamkniesz oczy, palec zacznie wibrować. Zmiana jego pozornej pozycji pochodzi z nowego punktu widzenia, gdy przechodzisz od oka do oka. Jeśli wykonasz to samo ćwiczenie, patrząc na coś daleko, ten obiekt będzie wydawał się mniej chybotliwy.
Dzięki paralaksie naukowcy byli w stanie najpierw zmierzyć odległość gwiazdyA z widoku statek kosmiczny wędrujący z dala od domu może uzyskać wskazówki. Przed startem ładujemy statek kosmiczny dokładną mapą wszystkich znanych gwiazd w naszym galaktycznym oceanie. Następnie, gdy statek kosmiczny oddala się od Układu Słonecznego, mierzy względne odległości między wieloma parami gwiazd. Gdy się porusza, gwiazdy najbliżej sondy wydają się znacznie przesuwać, podczas gdy odległe gwiazdy pozostają stosunkowo nieruchome.
Mierząc wiele par gwiazd i porównując pomiary z oryginalnym katalogiem opartym na Ziemi, sonda może określić, które to gwiazdy i jak daleko są od tych gwiazd, dając sondę dokładną trójwymiarową pozycję w galaktyce.
Względny efekt
Uzyskanie prędkości statku kosmicznego jest trochę trudniejsze i opiera się na ciekawym kaprysie szczególnej teorii względności. Ze względu na ograniczenie pliku prędkość światłaJeśli poruszasz się wystarczająco szybko, obiekty mogą pojawiać się w innych miejscach niż w rzeczywistości. W szczególności pozycja obiektu będzie wyglądać na przesuniętą w kierunku, w którym się poruszasz. Efekt ten nazywany jest ekscentrycznością i można go zmierzyć z Ziemi: gdy nasza planeta krąży wokół Słońca, gwiazdy wydają się delikatnie kołysać w przód iw tył na niebie.
Dopóki statek kosmiczny porusza się wystarczająco szybko (i jeśli chcemy, aby misja międzygwiazdowa trwała dziesiątki, a nie tysiąclecia, to musi), systemy na pokładzie będą w stanie zmierzyć tę aberrację. Obserwując gwiazdy odsunięte od ich oczekiwanych pozycji i jasności, sonda może określić swoją prędkość w trzech wymiarach.
Kiedy wykonuje się pomiary paralaksy, sonda może odzyskać swoje pełne sześciowymiarowe współrzędne w galaktyce; Wie, gdzie jest i dokąd zmierza.
Jak dokładna jest ta technika? Według artykułu, jeśli sonda może zmierzyć tylko pozycje 20 gwiazd z dokładnością do jednej sekundy łukowej (sekunda łukowa to 1/60 minuty łukowej, czyli tyle samo, co 1/60 stopnia), może określić pozycja w galaktyce z dokładnością do 3 Jednostki astronomiczne (AU) ma zasięg 2 kilometrów na sekundę (1,2 mili na sekundę). Jedna AU to średnia odległość między Ziemią a Słońcem – około 93 milionów mil (150 milionów km) – więc 3 AU to około 279 milionów mil (450 milionów km). To brzmi jak dużo, ale to orzeszki ziemne w porównaniu z tysiącami międzygwiazdowych jednostek astronomicznych.
Mamy dokładne lokalizacje, w których możemy dotrzeć do ponad 20 gwiazd, więc możemy załadować sondę kosmiczną katalogiem setek milionów gwiazd do wykorzystania w jego podróży. Każdy, który może zmierzyć sonda kosmiczna, pomoże w dokładniejszym określeniu jego pozycji.
Teraz wszystko, czego potrzebujemy, to międzygwiezdny statek kosmiczny.
Podążaj za nami Na Twitterze Osadź tweeta i dalej Serwis społecznościowy Facebook.
„Certyfikowany guru kulinarny. Internetowy maniak. Miłośnik bekonu. Miłośnik telewizji. Zapalony pisarz. Gracz.”
More Stories
Firma zajmująca się planowaniem powierzchni handlowych CADS postrzega technologię jako odpowiedź na Święta Wielkanocne i inne sezonowe wyzwania w 2024 r. — Retail Technology Innovation Hub
Astronomowie odkryli, że woda unosi się w części przestrzeni, która tworzy planetę
Tęskniłam za nim bardzo długo! Satelita NASA i martwy rosyjski statek kosmiczny zbliżają się do siebie na swojej orbicie