Predstavte si scénu: Nie je to príliš vzdialená budúcnosť a ľudstvo začalo budovať kolónie a biotopy v celej našej slnečnej sústave. Pripravujeme sa urobiť ďalší veľký krok do neznáma - vlastne zanechávame útulnú ochranu slnečnej heliosféry a púšťame sa do medzihviezdneho priestoru. Predtým, ako sa táto budúcnosť stane, je však dôležitá vec, ktorá sa pri diskusiách na túto tému často prehliada.
Navigácia.
Rovnako ako námorníci kedysi používali hviezdy na navigáciu po mori, vesmírni cestujúci môžu byť schopní používať hviezdy na navigáciu slnečnej sústavy. Až na to, že tentoraz budú hviezdy, ktoré použijeme, mŕtve. Špecifická trieda neutrónových hviezd známych ako pulzary, definovaná opakovanými pulzmi žiarenia, ktoré emitujú. Trikom môže byť podľa nedávneho článku použitie pulzarov ako formy medziplanetárneho - a možno aj medzihviezdneho - GPS.
Teórie a nápady týkajúce sa motorov kozmických lodí sú bohaté. Nadácie, ako je Icarus Interstellar, sa dôrazne zasadzujú za vývoj nových pohonných systémov, pričom niektoré systémy, ako napríklad rakety VASIMR, sa javia ako veľmi sľubné. Medzitým sa očakáva, že fúzne rakety dokážu vziať cestujúcich na spiatočnú cestu zo Zeme na Mars za pouhých 30 dní a vedci inde pracujú na osnovných jednotkách v skutočnom živote, na rozdiel od tých, ktoré všetci poznáme a milujeme z filmov.
Medziplanetárny GPS
Navigácia je však rovnako dôležitá. Koniec koncov, vesmír je ohromne obrovský a väčšinou prázdny. Vyhliadka, že sa stratí v prázdnote, je, úprimne povedané, hrozná.
K dnešnému dňu to nebol skutočne problém, najmä keď sme videli, ako sme okolo Marsu poslali len malú časť remeselníkov. Výsledkom je, že v súčasnosti používame chaotický mishmash techník na sledovanie kozmickej lode odtiaľto na Zemi - v podstate ich sledujeme pomocou ďalekohľadov, pričom sa výrazne spoliehame na ich plánovanú trajektóriu. Toto je tiež také presné, ako naše nástroje tu na Zemi, čo znamená, že ako sa plavidlo dostane do väčšej vzdialenosti, naša predstava o tom, kde presne je, sa stáva stále menej presnou.
To je všetko v poriadku a dobré, keď máme k dispozícii len niekoľko plavidiel, ale keď sa cestovanie do vesmíru stane ľahšie dosiahnuteľným a zapojia sa do neho cestujúci, začatie trasovania všetkého po Zemi bude čoraz ťažšie. Je to najmä prípad, keď plánujeme opustiť hranice našej domovskej hviezdy - Voyager 2 je v súčasnosti vzdialený viac ako 14 svetelných hodín, čo znamená, že prenosy založené na Zemi zaberú viac ako pol dňa.
Navigácia po Zemi pomocou moderných technológií je pomerne jednoduchá vďaka množine satelitov GPS, ktoré máme na obežnej dráhe po celom svete. Tieto satelity neustále vysielajú signály, ktoré sú zasielané jednotkou GPS, ktorú môžete mať na palubnej doske automobilu alebo vo vrecku. Ako pri všetkých ostatných elektromagnetických prenosoch, tieto signály sa pohybujú rýchlosťou svetla a medzi časom, keď boli vysielané, a prijatím, ich mierne oneskorujú. Použitím signálov zo 4 alebo viacerých satelitov a načasovaním týchto oneskorení môže jednotka GPS s pozoruhodnou presnosťou určiť vašu polohu na povrchu Zeme.
Navigačný systém pre pulzary, ktorý navrhli Werner Becker, Mike Bernhardt a Axel Jessner z inštitútu Max Planck Institute, pracuje veľmi podobným spôsobom a využíva pulzy emitované pulzármi. Poznáte počiatočnú polohu a rýchlosť vašej kozmickej lode, zaznamenáte tieto impulzy a ošetríte Slnko ako pevný referenčný bod, takže môžete vypočítať svoju presnú polohu vo vnútri slnečnej sústavy.
Vzhľadom na to, že je Slnko fixované týmto spôsobom, je technicky označované ako inerciálny referenčný rámec, a ak kompenzujete pohyb Slnka cez našu galaxiu, systém stále funguje dobre aj pri opustení slnečnej sústavy! Všetko, čo potrebujete, je sledovať minimálne 3 pulzary (ideálne 10 pre čo najpresnejšie výsledky) a svoju polohu môžete určiť s prekvapujúcou presnosťou!
Je zaujímavé, že myšlienka použitia pulzarov ako navigačných majákov sa datuje až do roku 1974, najmä krátko potom, ako Carl Sagan použil pulzary na zobrazenie polohy Zeme na plakoch pripojených k vesmírnym sondám Pioneer 10 a 11. Keby bol projekt Daedalus niekedy postavený, mohol by byť vybavený systémom, ktorý sa nepodobá systému opísanému v tomto dokumente.
Balenie na dlhé vzdialenosti
Becker a jeho kolegovia sa pozreli na rôzne typy pulzarov viditeľných na oblohe a vybrali typ známy ako pulzary poháňané rotáciou ako najlepší typ, ktorý sa použije v galaktickom polohovacom systéme. Ideálne sú najmä ich podtypy známe ako milisekundy. Keďže sú staršie ako väčšina pulzarov, majú slabé magnetické pole, čo znamená, že spomalenie rýchlosti odstreďovania trvá dlho - je to užitočné, pretože silne magnetizované pulzary niekedy môžu bez varovania zmeniť rýchlosť otáčania.
Pri výbere nespočetných pulzarov sa otázka týka toho, ako by ste mohli vybaviť svoju kozmickú loď na ich sledovanie. Pulsary sa najľahšie dajú pozorovať v röntgenových alebo rádiových vlnách, takže existuje len málo možností, ako lepšie použiť. V podstate to všetko je otázka, aká veľká je vaša kozmická loď.
Menšie vozidlá, ktoré sa viac podobajú modernej kozmickej lodi, by bolo najlepšie používať röntgenové lúče na sledovanie pulzarov. Röntgenové zrkadlá, podobne ako tie, ktoré sa používajú v určitých orbitálnych kozmických teleskopoch, sú kompaktné a ľahké, čo znamená, že niektoré z nich by sa mohli pridať do navigačného systému bez toho, aby sa tým zväčšilo celkové množstvo plavidla. Môžu mať malú nevýhodu, že môžu byť ľahko poškodené zdrojom röntgenového žiarenia, ktorý je príliš jasný. To by nemal byť problém, s výnimkou niektorých nešťastných okolností.
Na druhej strane, ak pilotujete veľkú vesmírnu loď medzi planétami alebo dokonca hviezdami, pravdepodobne by bolo lepšie používať rádiové vlny. Pokiaľ ide o rádiové frekvencie, vieme oveľa viac o tom, ako pulzary pracujú, ako aj o ich schopnosti merať s vyššou mierou presnosti. Jedinou nevýhodou je, že rádioteleskopy, ktoré musíte nainštalovať na svoju loď, by vyžadovali plochu najmenej 150 m². Ale potom, ak ste náhodou lietali s hviezdnou loďou, takáto veľkosť by pravdepodobne nijako významne nezmenila.
Je zaujímavé pamätať na to, ako astronómovia často používajú vysvetlenie, prečo pulzary sú „ako majáky“, keď vysvetľujú, prečo vyzerajú ako pulzujúce. Ak jedného dňa zistíme, že ich používame ako skutočné navigačné pomôcky, táto analógia môže nadobudnúť úplne nový význam!
Obrázky sa tu používajú s láskavým dovolením Adrian Manna z Icarus Interstellar, ktorého celú galériu si môžete pozrieť online na bisbos.com
