Představte si scénu: Není to příliš vzdálená budoucnost a lidstvo začalo budovat kolonie a stanoviště v celé naší sluneční soustavě. Připravujeme se, abychom udělali další velký krok do neznáma - ve skutečnosti ponecháváme útulnou ochranu sluneční helioféry a vydáváme se do mezihvězdného prostoru. Než se však tato budoucnost stane, je v diskusích na toto téma často důležitá věc.
Navigace.
Stejně jako námořníci kdysi používali hvězdy k navigaci po moři, vesmírní cestovatelé mohou být schopni použít hvězdy k navigaci sluneční soustavy. Až na to, že tentokrát budou hvězdy, které použijeme, mrtvé. Specifická třída neutronových hvězd známých jako pulsary, definovaná opakovanými pulzy záření, které emitují. Trikem podle nedávného článku může být použití pulsarů jako formy meziplanetárního - a možná i mezihvězdného - GPS.
Teorie a nápady na kosmických motorech jsou hojné. Základy, jako je Icarus Interstellar, obhajují vývoj nových pohonných systémů, přičemž některé systémy, jako jsou trusiče VASIMR, se jeví jako slibné. Mezitím se od fúzních raket očekává, že budou moci vzít cestující na zpáteční cestu ze Země na Mars za pouhých 30 dní a vědci jinde pracují na warp pohonech ve skutečném životě, na rozdíl od těch, které všichni známe a milujeme z filmů.
Meziplanetární GPS
Navigace je ale stejně důležitá. Koneckonců, vesmír je ohromně obrovský a většinou prázdný. Vyhlídka na ztracení v prázdnotě je, upřímně, děsivá.
K dnešnímu dni to nebyl opravdu problém, zejména když jsme viděli, jak jsme kolem Marsu poslali jen malou hrstku řemesel. Výsledkem je, že v současné době používáme chaotický nesoubor technik, abychom sledovali kosmickou loď odtud na Zemi - v podstatě jsme je sledovali pomocí dalekohledů, přičemž jsme se značně spoléhali na jejich plánovanou trajektorii. To je také stejně přesné jako naše nástroje zde na Zemi, což znamená, že jak se plavidlo dostane dál, naše představa o tom, kde přesně je, se stává stále méně přesnou.
To je vše v pořádku a dobře, když máme jen pár plavidel, která se mají sledovat, ale když se cestování do vesmíru stane snadněji dosažitelným a budou do něj zapojeni lidé, směrování všeho přes Zemi začne být čím dál obtížnější. To je zejména případ, pokud plánujeme opustit hranice naší domovské hvězdy - Voyager 2 je v současné době vzdálený více než 14 světelných hodin, což znamená, že přenosy založené na Zemi zabírají přes půl dne.
Navigace Země pomocí moderních technologií je velmi jednoduchá díky řadě satelitů GPS, které máme na oběžné dráze po celém světě. Tyto satelity neustále přenášejí signály, které jsou zase přijímány jednotkou GPS, kterou můžete mít na palubní desce automobilu nebo ve vaší kapse. Stejně jako u všech ostatních elektromagnetických přenosů se tyto signály pohybují rychlostí světla a mezi okamžikem, kdy byly vysílány, a okamžikem, kdy byly přijaty, došlo k mírnému zpoždění. Použitím signálů ze 4 nebo více satelitů a načasováním těchto zpoždění může jednotka GPS přesně určit vaši polohu na povrchu Země.
Navigační systém pulsarů, který navrhli Werner Becker, Mike Bernhardt a Axel Jessner z Institutu Maxe Plancka, pracuje velmi podobným způsobem a využívá pulzy emitované pulsary. Poznáte počáteční polohu a rychlost vaší kosmické lodi, zaznamenáte tyto pulsy a zachází se Sluncem jako s pevným referenčním bodem, takže můžete vypočítat přesnou polohu uvnitř sluneční soustavy.
Vzhledem k tomu, že je Slunce fixováno tímto způsobem, je technicky označováno jako inerciální referenční rámec, a pokud kompenzujete pohyb Slunce naší galaxií, systém funguje i při opuštění Sluneční soustavy perfektně! Vše, co potřebujete, je sledovat minimálně 3 pulsary (ideálně 10, pro nejpřesnější výsledky), a můžete určit svou polohu s překvapivou přesností!
Je zajímavé, že myšlenka použití pulsarů jako navigačních majáků se datuje až do roku 1974, zejména ne dlouho poté, co Carl Sagan použil pulsary k zobrazení polohy Země na plaketách připojených k vesmírným sondám Pioneer 10 a 11. Pokud by byl projekt Daedalus někdy postaven, mohl by být vybaven systémem, který se nepodobá systému popsanému zde.
Balení na dlouhé vzdálenosti
Becker a jeho kolegové se podívali na různé typy pulsarů viditelných na obloze a vybrali typ známý jako pulsary poháněné rotací jako nejlepší typ pro použití v galaktickém polohovacím systému. Ideální jsou zejména jejich podtypy známé jako milisekundy. Vzhledem k tomu, že jsou starší než většina pulsarů, mají slabá magnetická pole, což znamená, že zpomalení rychlosti odstřeďování trvá dlouho - je to užitečné, protože silně magnetizované pulsary někdy mohou bez varování změnit rychlost otáčení.
S nesčetným počtem pulsarů na výběr se otázka týká toho, jak byste mohli vybavit svoji kosmickou loď, abyste je mohli sledovat. Pulsary jsou nejjednodušší na místě v rentgenových paprscích nebo v rádiových vlnách, takže existuje jen málo možností, jak lépe použít. V podstatě jde o otázku, jak velká je vaše kosmická loď.
Menší vozidla, více podobná moderní kosmické lodi, by byla nejlepší pomocí rentgenového paprsku ke sledování pulsarů. Rentgenová zrcátka, stejně jako ta, která se používají v určitých orbitálních kosmických dalekohledech, jsou kompaktní a lehká, což znamená, že do navigačního systému lze přidat i několik, aniž by se tím tolik zvýšila celková hmotnost plavidla. Mohou mít menší nevýhodu, že mohou být snadno poškozeni rentgenovým zdrojem, který je příliš jasný. To by nebyl problém, s výjimkou některých nešťastných okolností.
Na druhou stranu, pokud pilotujete velkou vesmírnou loď mezi planetami nebo dokonce hvězdami, pravděpodobně byste raději pomocí rádiových vln. V rádiových kmitočtech víme mnohem více o tom, jak pulsary pracují, a také o jejich schopnosti měřit s vyšší mírou přesnosti. Jedinou nevýhodou je, že rádiové dalekohledy, které byste na své lodi museli nainstalovat, by vyžadovaly plochu nejméně 150 m². Ale pak, pokud jste náhodou létali s hvězdnou lodí, taková velikost by pravděpodobně nijak nezměnila.
Je zajímavé mít na paměti, že astronomové často používají analogii pulsarů jako „majáků“, když vysvětlují, proč se zdá, že pulzují. Pokud se jednoho dne ocitneme v jejich používání jako skutečných navigačních pomůcek, může mít tato analogie zcela nový význam!
Obrázky jsou zde použity s laskavým svolením Adrian Manna z Icarus Interstellar, jehož celou galerii si můžete prohlédnout online na bisbos.com
