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Navegación basada en pulsar

La navegación y cronometraje basados ​​en púlsares de rayos X (XNAV) o simplemente navegación por púlsares es una técnica de navegación mediante la cual las señales periódicas de rayos X emitidas por los púlsares se utilizan para determinar la ubicación de un vehículo, como una nave espacial en el espacio profundo. Un vehículo que use XNAV compararía las señales de rayos X recibidas con una base de datos de frecuencias y ubicaciones de púlsares conocidas. De manera similar al GPS , esta comparación permitiría al vehículo calcular su posición con precisión (±5 km). La ventaja de usar señales de rayos X en lugar de ondas de radio es que los telescopios de rayos X pueden hacerse más pequeños y livianos. [1] [2] [3] Se han informado demostraciones experimentales en 2018. [4]

Navegación de naves espaciales

Estudios

El equipo de Conceptos Avanzados de la ESA estudió en 2003 la viabilidad de la navegación púlsar en rayos X [5] en colaboración con la Universitat Politécnica de Catalunya en España. Tras el estudio, el interés por la tecnología XNAV en el seno de la Agencia Espacial Europea se consolidó dando lugar, en 2012, a dos estudios diferentes y más detallados realizados por GMV AEROSPACE AND DEFENCE (ES) y el National Physical Laboratory (UK). [6]

Experimentos

XPNAV1
El 9 de noviembre de 2016, la Academia de Ciencias de China lanzó un satélite experimental de navegación por pulsares llamado XPNAV 1. [ 7] XPNAV-1 tiene una masa de 240 kg y se encuentra en una órbita de 493 km × 512 km, 97,41°. [7] XPNAV-1 caracterizará 26 pulsares cercanos por su frecuencia e intensidad de pulso para crear una base de datos de navegación que podría ser utilizada por futuras misiones operativas. Se espera que el satélite funcione durante cinco a diez años. XPNAV-1 es la primera misión de navegación por pulsares lanzada a la órbita. [8]
SEXTANTE
SEXTANT ( Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology ) es un proyecto financiado por la NASA desarrollado en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard que está probando XNAV en órbita a bordo de la Estación Espacial Internacional en conexión con el proyecto NICER , lanzado el 3 de junio de 2017 en la misión de reabastecimiento ISS SpaceX CRS-11 . [9] Si esto tiene éxito, XNAV puede usarse como tecnología de navegación secundaria para las misiones Orion planificadas. [10] En enero de 2018, se demostró la viabilidad de la navegación por rayos X utilizando NICER/SEXTANT en la ISS. [11] Informó una precisión de 7 km (en 2 días). [12]

Navegación de aeronaves

En 2014, el Laboratorio Aeroespacial Nacional de Ámsterdam realizó un estudio de viabilidad para el uso de púlsares en lugar del GPS en la navegación. La ventaja de la navegación por púlsares sería que habría más señales disponibles que las de las constelaciones de navegación por satélite , que no se podrían interferir con la amplia gama de frecuencias disponibles y que las fuentes de señal estarían protegidas de la destrucción por armas antisatélite . [13]

Tipos de pulsar para XNAV

Entre los púlsares, los púlsares de milisegundos son buenos candidatos para ser referencias espacio-temporales. [14] En particular, la inteligencia extraterrestre podría codificar información rica utilizando señales de púlsares de milisegundos, y es probable que los metadatos sobre XNAV se codifiquen por referencia a púlsares de milisegundos. [15] Finalmente, se ha sugerido que la inteligencia extraterrestre avanzada podría haber modificado o diseñado púlsares de milisegundos para los objetivos de cronometraje, navegación y comunicación. [16]

Referencias

  1. ^ Comisariado, Tushna (4 de junio de 2014). "Los púlsares trazan el camino para las misiones espaciales". Physics World .
  2. ^ "Un GPS interplanetario que utiliza señales de púlsar". MIT Technology Review . 23 de mayo de 2013. Archivado desde el original el 29 de noviembre de 2014 . Consultado el 4 de junio de 2013 .
  3. ^ Becker, Werner; Bernhardt, Mike G.; Jessner, Axel (2013). "Navegación espacial autónoma con púlsares". Acta Futura . 7 (7): 11–28. arXiv : 1305.4842 . Código Bibliográfico :2013AcFut...7...11B. doi :10.2420/AF07.2013.11. S2CID  118570784.
  4. ^ Witze, Alexandra (2018). «La prueba de la NASA demuestra que los púlsares pueden funcionar como un GPS celestial». Nature . 553 (7688): 261–262. Bibcode :2018Natur.553..261W. doi : 10.1038/d41586-018-00478-8 .
  5. ^ "Estudio de viabilidad de un sistema de navegación espacial basado en información de sincronización de púlsares" (PDF) . Informe final de Ariadna. Equipo de conceptos avanzados .
  6. ^ "NAVEGACIÓN EN EL ESPACIO PROFUNDO CON PULSARES". Resumen ejecutivo del GSP. ESA, Programa de Estudios Generales. Archivado desde el original el 16 de marzo de 2017 . Consultado el 18 de septiembre de 2017 .
  7. ^ ab Krebs, Gunter. "XPNAV 1". Página espacial de Gunter . Consultado el 1 de noviembre de 2016 .
  8. ^ "La misión Long March 11 de China pone en órbita el primer satélite de navegación Pulsar". Spaceflight101.com. 10 de noviembre de 2016.
  9. ^ "NICER se manifiesta en el vuelo de reabastecimiento de SpaceX-11 a la ISS". Noticias NICER. NASA . 1 de diciembre de 2015. Consultado el 14 de junio de 2017. NICER, que estaba programado para su lanzamiento en diciembre de 2016 en SpaceX-12, volará ahora a la Estación Espacial Internacional con otras dos cargas útiles en SpaceX Commercial Resupply Services (CRS)-11, en el maletero no presurizado del vehículo Dragon.
  10. ^ "Las estrellas de neutrones están a punto de abrir sus pesados ​​corazones". Nature.com . 31 de mayo de 2017.
  11. ^ "Utilización de la ISS: NICER/SEXTANT (con actualizaciones hasta 2022)". Portal en línea de la Agencia Espacial Europea (ESA) (eoPortal). 2 de febrero de 2016.
  12. ^ La NASA tiene un plan para un 'Sistema de Posicionamiento Galáctico' para salvar a los astronautas perdidos en el espacio
  13. ^ Bauke Stelma (8 de junio de 2015). «Navegación mediante pulsares: pilotaje de aeronaves con la ayuda de las estrellas». ExtremeTech .
  14. ^ Sullivan, WT III (1993). "Codificación astrofísica: un nuevo enfoque para las señales SETI". Progreso en la búsqueda de vida extraterrestre: Simposio de bioastronomía de 1993, Santa Cruz, California, 16-20 de agosto de 1993. Sociedad Astronómica del Pacífico. ISBN 0-937707-93-7.OCLC 32232716  .
  15. ^ Vidal., Clément (2017). ""Pulsares de milisegundos como estándares: cronometraje, posicionamiento y comunicación"". Astrofísica de pulsares: los próximos cincuenta años: actas del 337º Simposio de la Unión Astronómica Internacional. Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-19253-9.OCLC 1028211375  .
  16. ^ Vidal, Clément (2017). «Sistema de posicionamiento pulsar: una búsqueda de evidencia de ingeniería extraterrestre». Revista Internacional de Astrobiología . 18 (3): 213–234. arXiv : 1704.03316 . doi : 10.1017/s147355041700043x . ISSN  1473-5504.

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