Navigare bazată pe pulsar cu raze X
Raza X de navigație bazată pe pulsar (în engleză : X-ray pulsar-based navigation, XNAV) este o tehnică experimentală de navigație în care semnalele către razele X emise de o raze X pulsare sunt utilizate pentru a determina poziția exactă în spațiul unei nave spațiale. Un vehicul care implementează acest sistem de navigație ar trebui să compare semnalele de raze X primite cu cele conținute într-o bază de date care conține frecvențe și poziții pulsare cunoscute. În acest fel, ca și în cazul sistemului GPS , această comparație ar permite vehiculului să-și trianguleze poziția cu o incertitudine estimată de ± 5 km. Avantajul utilizării semnalelor de raze X mai degrabă decât a undelor radio ar consta în faptul că detectoarele de raze X pot fi mai mici și mai ușoare în comparație. [1] [2] [3]
Principiul de funcționare
Un pulsar este o stea de neutroni care se rotește foarte repede pe sine cu o perioadă de rotație de obicei în ordinea secundelor și chiar mai puțin în cazul pulsarilor de milisecunde , care emit radiații electromagnetice puternice în direcția axei sale magnetice . Această radiație este observată ca impulsuri emise la intervale extrem de regulate și sursa sa poate fi identificată datorită caracteristicilor temporale ale semnalului său și a frecvenței sale de emisie. Având la bord un detector de raze X, o navă spațială ar putea folosi apoi pulsarii care emit raze X ca faruri reale, putându-și determina poziția prin triangulare odată ce poziția mai multor pulsari a fost identificată. În acest fel, în plus, acest vehicul ar putea determina în mod autonom modificările care trebuie făcute în traiectoria sa pentru a urma traseul dorit. [3]
Până în prezent, însă, acest mod de navigare prezintă mai multe dificultăți. Dincolo de faptul că necesită crearea unor tabele extrem de precise ale pulsarilor cu raze X al căror semnal este utilizat, dificultatea este mai presus de toate tehnice: acuratețea observațiilor făcute de vehicul este de fapt obținută în prezent doar cu telescoapele care sunt încă prea mult greu. Din acest motiv, cercetarea se concentrează în prezent pe noile tehnologii adecvate pentru producerea de oglinzi cu o masă mai mică, cum ar fi oglinzile din sticlă cu micro-pori sau napolitane de siliciu poros. [4]
Utilizare în nave spațiale
SEXTANT (Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology) este un proiect finanțat de NASA și dezvoltat la Goddard Space Flight Center, care implică testarea tehnicii XNAV pe orbită, la bordul Stației Spațiale Internaționale , unde 3 iunie 2017, împreună cu proiectul NICER , cu misiunea comercială de realimentare SpaceX CRS-11 . [4] [5] Dacă experimentul are succes, tehnica XNAV poate fi utilizată ca sistem secundar de navigație pentru misiunile vehiculelor Orion . [6]
La 9 noiembrie 2016, Academia Chineză de Științe a lansat XPNAV 1 , un satelit experimental care folosește și un sistem de navigație bazat pe pulsar cu raze X. [7] [8] Pe lângă testarea tehnicii XNAV, acest satelit, care este așteptat să funcționeze pentru o perioadă de cinci până la zece ani, va caracteriza 26 de pulsari pe baza frecvenței și intensității pulsului lor pentru a crea o bază de date care poate fi apoi utilizată în viitoarele misiuni operaționale.
În 2003, echipaESA Advanced Concepts , în colaborare cu Universitat Politecnica de Catalunya, a realizat un studiu de fezabilitate a unui sistem de navigație bazat pe pulsarii cu raze X [9] . Ca rezultat al acestui studiu, ESA a arătat mult interes pentru tehnologia XNAV, ceea ce a condus la realizarea altor două studii, mai detaliate, asupra acesteia, efectuate de GMV Spaniol Aerospace and Defense și de British National Physical Laborator. [10]
Utilizare în aeronave
În 2014, Laboratorul Național Aerospațial din Amsterdam a realizat un studiu pentru a evalua fezabilitatea înlocuirii sistemului de navigație GPS cu un sistem bazat pe pulsar. Avantajul acestui sistem ar consta în faptul că există o disponibilitate a semnalului mai mare decât cea a constelației actuale a sateliților, fiind comunicațiile mai rezistente la blocare , având în vedere gama largă de frecvențe disponibile și fiind cele mai sigure surse de semnal. absența pericolului astăzi din cauza armelor antisatelite. [11]
Notă
- ^ Tushna Commissariat, Pulsars map the way for space missions , physicsworld.com , Physics World , 4 iunie 2014. Adus 22 decembrie 2017 .
- ^ Un GPS interplanetar folosind semnale Pulsar , la technologyreview.com , MIT Technology Review , 23 mai 2013. Adus pe 10 iulie 2020 .
- ^ a b Werner Becker, Mike G. Bernhardt și Axel Jessner, Navigare spațială autonomă cu pulsari ( PDF ), în Acta Futura 7 , vol. 2013, 21 mai 2013, pp. 11-28, DOI : 10.2420 / AF07.2013.11 . Adus la 22 decembrie 2017 .
- ^ a b Jason W. Mitchell și colab. , SEXTANT - Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology ( PDF ), în Institutul American de Aeronautică și Astronautică , vol. 2015, nr. 0865, 2015, pp. 1-16, DOI : 10.2514 / 6.2015-0865 .
- ^ NICER Manifestat pe SpaceX-11 ISS Resupply Flight . NICER News , NASA , 1 decembrie 2015. Adus 22 decembrie 2017 .
- ^ Stelele neutronice au început să-și deschidă inimile grele , Nature, 31 mai 2017. Adus 22 decembrie 2017 .
- ^ Gunter Krebs, XPNAV 1 , pe pagina spațială a lui Gunter, Gunter Dirk Krebs. Adus la 22 decembrie 2017 .
- ^ Chinese Long March 11 lansează primul satelit de navigație Pulsar pe orbită , pe spaceflight101.com , Spaceflight101, 10 noiembrie 2016. Adus pe 22 decembrie 2017 .
- ^ Josep Sala, Andreu Urruela, Xavier Villares, Robert Estalella și Josep M. Paredes, Studiu de fezabilitate pentru un sistem de navigație a navei spațiale care se bazează pe informații de sincronizare pulsar ( PDF ), pe esa.int , Raport final Ariadna, Advanced Concepts Team . Adus la 22 decembrie 2017 .
- ^ Navigare spațială profundă cu PULSARS , pe gsp.esa.int , GSP Summary Summary, ESA, General Studies Program. Adus la 22 decembrie 2017 (arhivat din original la 16 martie 2017) .
- ^ Stelma Bauke, Pulsar navigation: piloting avion with the help of the stars , at extremetech.com , ExtremeTech , 8 iunie 2015. Accesat la 22 decembrie 2017 .
