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Pronto, cada nave espacial podría navegar de forma independiente por el sistema solar utilizando púlsares.

Pronto, cada nave espacial podría navegar de forma independiente por el sistema solar utilizando púlsares.

Si quieres saber dónde estás en el espacio, es mejor que traigas un mapa contigo. Pero es un poco más complicado que montar una escopeta en un viaje familiar por carretera.

La navegación de naves espaciales más allá de la órbita de la Tierra generalmente la realiza el control de la misión. Una serie de matrices de comunicación por radio en todo el planeta, conocidas como Red de espacio profundoPermite a los operadores registrarse con sondas espaciales y actualizar su estado de navegación. El sistema funciona, pero podría ser mejor. ¿Qué pasaría si una nave espacial pudiera determinar su ubicación de forma independiente, sin tener que llamar a casa? Este ha sido un sueño de los ingenieros aeronáuticos durante mucho tiempo y está a punto de cumplirse.

Los púlsares son clave.

Los púlsares son estrellas de neutrones giratorias, los núcleos ultradensos de estrellas gigantes supernovas, que emiten ráfagas de radiación electromagnética desde sus polos. Actúan como balizas interestelares que emiten repetidamente señales de radio sobre la Tierra a un ritmo fiable. El primer púlsar fue descubierto por Jocelyn Bell en 1967 y se denominó LGM-1 (Little Green Men 1), porque hasta que se descubrió una segunda estrella, no se podía descartar que la inteligencia extraterrestre fuera la causa del púlsar. Ahora conocemos a miles y estamos seguros de que es un fenómeno normal.

Debido a que los púlsares son tan predecibles, pueden usarse para un tipo de triangulación, en la que las naves espaciales que reciben señales de estrellas que interfieren deben poder determinar su ubicación en el espacio dentro de 5 a 10 km.

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La base teórica de este método es sólida. Tanto es así que los Golden Records (cápsulas del tiempo de la Tierra y la cultura humana) que se adjuntaron junto con las naves espaciales Voyager y Pioneer en la década de 1970 indicaban gráficamente la posición de nuestro sol en relación con 14 púlsares, en caso de que alguno de los LGM tropezara con ellos. . La nave espacial quiere visitarnos aquí en la Tierra. Les hemos dado indicaciones.

El panel Pioneer, que muestra la Tierra en el centro e indica la distancia a 14 púlsares diferentes. Crédito: NASA.

Pero si los púlsares son una forma de navegación tan eficaz, ¿por qué no se utilizan ya? Después de todo, los estudios sobre este tema se han llevado a cabo desde la década de 1970, cuando el JPL comenzó a investigar esta posibilidad.

En todas las misiones espaciales, el peso es una consideración primordial. Lanzar cosas al espacio es costoso, por lo que se debe contar cada kilogramo en cada vehículo. Cualquier sistema de navegación de resorte práctico tendría que ser muy pequeño y muy liviano, de lo contrario, los instrumentos científicos o propulsores importantes podrían tener que reducirse para compensar. Este es un gran inconveniente para diseñar un sistema de navegación primaveral viable. Los púlsares suelen ser fuentes increíblemente débiles, lo que los hace difíciles de detectar sin un equipo potente (pesado), especialmente en frecuencias de radio.

Afortunadamente, existe una solución que podría hacer esto posible, y es usar un telescopio de rayos X en su lugar. Pueden ser más pequeños y livianos, y aún pueden captar señales de púlsar como una antena de radio.

NICER, un prototipo de sistema de navegación estelar instalado en el exterior de la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA.

En los últimos años, los astrónomos han estado trabajando en Mejorando las formas en que la nave espacial procesa las señales de púlsaresAumente la eficiencia del sistema y reduzca los márgenes de error. Los dispositivos incluso han sido probados en la Estación Espacial Internacional, donde tienen el tamaño de una lavadora. Linda / sexy El experimento ha rastreado con éxito la ubicación de la estación utilizando púlsares desde 2018. Ahora, los equipos están trabajando en el desarrollo de hardware más compacto para misiones en el espacio profundo. a La versión inicial fue lanzada en ArXiv El mes pasado se describe una unidad de navegación prototipo llamada PODIUM, que pesa solo 6 kg, usa 20 W de potencia y cabe en una caja que mide 15 cm x 24 cm x 60 cm. Los resultados preliminares son prometedores. PODIUM debería poder localizar la nave espacial dentro de unos 10 kilómetros, utilizando señales de rayos X del catálogo de púlsares.

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Pronto, estos prototipos pueden convertirse en algo real, guiando a la próxima generación de sondas espaciales a sus destinos. Es probable que también guíen naves espaciales de clase humana, y se espera que la próxima estación espacial Lunar Gateway de la NASA esté equipada con un sistema de navegación pulsada. Estamos en la cúspide de la navegación autónoma en el espacio profundo: como el GPS, pero para la galaxia. Ahora, si tuviéramos unidades warp…

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Imagen principal: un púlsar con sus líneas de campo magnético mostradas. Crédito: NASA.

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