Zamislite prizor: To je ne tako daleka budućnost i čovječanstvo je počelo graditi kolonije i staništa širom našeg Sunčevog sustava. Pripremamo se da napravimo sljedeći veliki korak u nepoznato - zapravo ostavljajući ugodnu zaštitu sunčeve heliosfere i upustimo se u međuzvjezdani prostor. No prije nego što se ta budućnost može dogoditi, postoji važna stvar koja se često previđa u raspravama o ovoj temi.
Navigacija.
Baš kao što su mornari nekada koristili zvijezde za navigaciju morem, svemirski putnici će možda moći pomoću zvijezda koristiti za navigaciju sunčevim sustavom. Samo što će ovoga puta zvijezde koje koristimo biti mrtve. Specifična klasa neutronskih zvijezda poznata kao pulsari, definirana ponovljenim impulsima zračenja koje emitiraju. Trik je, prema nedavnom radu, možda korištenje pulsara kao oblika interplanetarnog - a možda čak i međuzvezdanog - GPS-a.
Teorija i ideja o motorima svemirskih letjelica ima mnogo. Zaklade poput Icarus Interstellar snažno zagovaraju razvoj novih pogonskih sustava, a neki sustavi poput VASIMR potisnika izgledaju prilično obećavajuće. U međuvremenu, očekuje se da će rakete s fuzijama moći primiti putnike na kružnom putovanju od Zemlje do Marsa za samo 30 dana, a istraživači drugdje rade na stvarnim životnim warp pogonima, za razliku od onih koje svi znamo i volimo iz filmova.
Međuplanetarni GPS
No, navigacija je jednako važna. Na kraju krajeva, prostor je tajanstveno golem i uglavnom prazan. Izgledi da se izgubite u praznini su, iskreno, zastrašujući.
Do danas, to stvarno nije bio problem, pogotovo jer smo poslali samo nekoliko stvari letjelice mimo Marsa. Kao rezultat, trenutno koristimo neuredan mit-mash tehnikama kako bismo pratili svemirske brodove odavde na Zemlji - u osnovi ih pratimo teleskopima, a pritom se u velikoj mjeri oslanjamo na njihovu planiranu putanju. To je također jednako točno kao što su naši instrumenti ovdje na Zemlji, što znači da kako se zanat sve više udaljava, naša ideja o tome gdje točno postaje sve manje točna.
To je sve dobro i dobro kada imamo samo nekoliko plova za praćenje, ali kad svemirska putovanja postanu lakše dostupna i ljudi putnici uključuju, usmjeravanje svega kroz Zemlju počet će postajati sve teže i teže. To je posebno slučaj ako planiramo napustiti granice naše matične zvijezde - Voyager 2 je trenutno udaljen 14 svjetlosnih sati, što znači da zemaljskim prijenosima treba više od pola dana da ga dostignu.
Kretanje Zemljom suvremenom tehnologijom prilično je jednostavno zahvaljujući nizu GPS satelita koje imamo u orbiti širom svijeta. Ti sateliti neprestano prolaze signale koje prima zauzvrat GPS jedinica koja se može nalaziti na vašoj nadzornoj ploči automobila ili u džepu. Kao i kod svih ostalih elektromagnetskih prijenosa, ti signali putuju brzinom svjetlosti, lagano odgađajući vrijeme prijenosa i prijema. Korištenjem signala s 4 ili više satelita i određivanjem tih kašnjenja, GPS jedinica može precizno odrediti vašu lokaciju na površini Zemlje.
Pulsni navigacijski sustav koji su predložili Werner Becker, Mike Bernhardt i Axel Jessner s Instituta Max Planck, djeluje na vrlo sličan način, koristeći impulse koje emitiraju pulsari. Znajući početni položaj i brzinu vašeg svemirskog broda, snimajući te impulse i tretirajući Sunce kao fiksnu referentnu točku, možete izračunati točan položaj unutar Sunčevog sustava.
S obzirom da se Sunce tako fiksira, tehnički se naziva inercijalnim referentnim okvirom, a ako nadoknadite kretanje Sunca kroz našu galaksiju, sustav i dalje savršeno funkcionira pri napuštanju Sunčevog sustava! Sve što trebate je pratiti najmanje 3 pulsara (u idealnom slučaju 10, za najpreciznije rezultate), a svoju lokaciju možete odrediti iznenađujućom preciznošću!
Zanimljivo je da ideja korištenja pulsara kao navigacijskih svjetala potiče još od 1974. godine, osobito nedugo nakon što je Carl Sagan upotrijebio pulsar za prikazivanje Zemljine lokacije na pločama pričvršćenim na svemirske sonde Pioneer 10 i 11. Da je projekt Daedalus ikada bio konstruiran, možda bi bio opremljen sustavom za razliku od ovdje opisanog.
Pakiranje na dug put
Becker i njegovi kolege pogledali su različite vrste pulsara vidljive na nebu i odabrali tip poznat kao rotacijski pulsari kao najbolji tip koji se koristi za galaktički sustav pozicioniranja. Konkretno, podvrsta ovih poznatih kao milisekundni pulsari su idealni. Budući da su stariji od većine pulsara, imaju slaba magnetska polja, što znači da im treba dugo vremena da usporavaju brzinu centrifuge - što je korisno jer snažno magnetizirani pulsari mogu ponekad mijenjati brzinu rotacije bez upozorenja.
Bezbroj pulsara koje možete birati postavlja se pitanje kako možete opremiti svoj svemirski brod da ih prati. Pulsar je najlakše uočiti bilo na rendgenu ili na radio valovima, tako da postoji mali izbor koji bi mogao biti bolji. U osnovi, sve se ispostavlja da je pitanje koliko je velika svemirska letjelica.
Manja vozila, više slična modernim svemirskim brodovima, najbolje bi bilo koristiti rendgenske zrake za praćenje pulsara. Rendgenska zrcala, poput onih koja se koriste u određenim orbiti za svemirske teleskope, su kompaktni i lagani, što znači da se za navigacijski sustav može dodati nekoliko, a da se toliko ne poveća ukupna masa plovila. Mogu imati manji nedostatak što ih lako ošteti izvor rendgenskih zraka koji je previše svijetao, to ne bi mogao biti problem osim u nekim nesretnim okolnostima.
S druge strane, ako pilotirate veliki svemirski brod između planeta ili čak zvijezda, vjerojatno biste bolje koristili radio valove. U radio frekvencijama znamo puno više o načinu rada pulsara, kao io tome da ih možemo mjeriti s većim stupnjem točnosti. Jedini nedostatak je taj što bi radio-teleskopi koje biste trebali instalirati na svoj brod zahtijevali površinu od najmanje 150 m². Ali tada, ako vam se desilo da letite zvjezdanim brodom, takva veličina vjerojatno ne bi značila veliku razliku.
Zanimljivo je imati na umu način na koji astronomi često koriste analogiju pulsara koji su "poput svjetionika" kada objašnjavaju zašto im pulsira. Ako se jednog dana nađemo pomoću njih kao stvarnih navigacijskih pomagala, ta će analogija možda poprimiti potpuno novo značenje!
Slike se ovdje upotrebljavaju uz ljubazno dopuštenje Adriana Manna iz Icarusa Interstellara, čija se cijela galerija može pogledati na internetu na bisbos.com
