COLUMBUS, Ohio - De ruimte gloeit met een heldere mist van röntgenlicht, dat overal tegelijk vandaan komt. Maar kijk voorzichtig in die mist en vage, regelmatige blaren worden zichtbaar. Dit zijn pulsars van milliseconden, neutronensterren van stadsformaat die ongelooflijk snel draaien en röntgenstralen met meer regelmaat in het universum afvuren dan zelfs de meest nauwkeurige atoomklokken. En NASA wil ze gebruiken om door sondes en bemande schepen door de diepe ruimte te navigeren.
Een telescoop op het International Space Station (ISS), de Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), is gebruikt om een geheel nieuwe technologie te ontwikkelen met praktische toepassingen op korte termijn: een galactisch positioneringssysteem, vertelde NASA-wetenschapper Zaven Arzoumanian aan natuurkundigen Zondag (15 april) tijdens de bijeenkomst in april van de American Physical Society.
Met deze technologie: "Je kunt een naald inrijgen om in een baan rond de maan van een verre planeet te komen in plaats van een flyby te doen", vertelde Arzoumian aan WordsSideKick.com. Een galactisch positioneringssysteem kan ook 'een terugval zijn, zodat als een bemande missie het contact met de aarde verliest, ze nog steeds autonome navigatiesystemen aan boord hebben'.
Op dit moment is het soort manoeuvres dat navigators nodig hebben om een sonde in een baan rond verre manen in de ruimte te brengen, onmogelijk. In de uitgestrekte ruimte is het gewoon niet mogelijk om de locatie van een schip precies genoeg te achterhalen om de motor precies goed te laten draaien. Dat is een groot deel van de reden waarom zoveel van de beroemdste planetaire missies die NASA heeft beheerd - waaronder Voyager 1, Juno en New Horizons - flybys zijn geweest, waar ruimtevaartuigen dichtbij, maar net voorbij, grote planetaire objecten zijn gevlogen.
Op aarde vertrouwen voor navigatie is ook een probleem voor bemande missies, zei Arzoumian. Als dat signaal, dat de aarde en een ver ruimtevaartuig als een lange en dunne draad met elkaar verbindt, op de een of andere manier verloren gaat, zouden astronauten het moeilijk hebben om hun weg naar huis van Mars te vinden.
Hier is hoe het galactische positioneringssysteem zou werken
Een galactisch positioneringssysteem zou een grote bijdrage leveren aan het oplossen van dat probleem, zei Arzoumian, hoewel hij waarschuwde dat hij meer een pulsairexpert is dan een navigator. En het zou net zo goed werken als het Global Positioning System (GPS) op uw smartphone.
Wanneer uw telefoon probeert zijn positie in de ruimte te bepalen, zoals WordsSideKick.com eerder heeft gemeld, luistert hij met zijn radio naar het nauwkeurig tikken van kloksignalen afkomstig van een vloot van GPS-satellieten in een baan om de aarde. De GPS van de telefoon gebruikt vervolgens de verschillen tussen die tikken om de afstand tot elke satelliet te achterhalen en gebruikt die informatie om zijn eigen locatie in de ruimte te trianguleren.
De gps van je telefoon werkt snel, maar Arzoumian zei dat het galactische positioneringssysteem langzamer zou werken - het kost de tijd die nodig is om lange stukken diepe ruimte te doorkruisen. Het zou een kleine, draaibare röntgentelescoop zijn, die veel zou lijken op de grote, omvangrijke NICER die tot in het kleinste detail is uitgekleed. De een na de ander zou op ten minste vier milliseconde pulsars wijzen, waarbij hun röntgen "tikken" zouden worden getimed als een GPS maal de tikken van satellieten. Drie van die pulsars zouden het ruimtevaartuig zijn positie in de ruimte vertellen, terwijl de vierde zijn interne klok zou kalibreren om er zeker van te zijn dat hij de andere goed meette.
Arzoumian merkte op dat het onderliggende concept achter het galactische positioneringssysteem niet nieuw is. De beroemde Golden Record die op beide Voyager-ruimtevaartuigen was gemonteerd, bevatte een pulsarkaart die alle buitenaardse wezens die ze op een dag tegenkomen, naar de aarde wijst.
Maar dit zou de eerste keer zijn dat mensen pulsars gebruiken om te navigeren. Al, zei Arzoumian, zijn team is erin geslaagd om NICER te gebruiken om het ISS door de ruimte te volgen.
NASA's Station Explorer for X-Ray Timing and Navigation (SEXTANT) -programma, het team achter het Galactic Positioning System, had als doel om het ISS binnen twee weken binnen 10 kilometer te volgen, zei Arzoumian.
'Wat de demonstratie in november bereikte, was meer dan zeven kilometer in twee dagen', zei hij.
Het volgende doel van het programma is om het station binnen een straal van 3 km te volgen, zei hij. Hij zei dat het team uiteindelijk hoopt minder dan 1 kilometer nauwkeurig te worden.
'Ik denk dat we verder kunnen komen, maar ik weet niet hoe ver', zei hij.
En dat is allemaal in een lage baan om de aarde, zei hij, met het station in wilde, onvoorspelbare cirkels en de helft van de lucht geblokkeerd door een gigantische planeet, die elke 45 minuten verschillende pulsars bedekt. In de verre ruimte, met een functioneel onbeperkt gezichtsveld en waar dingen meestal in voorspelbare, rechte lijnen bewegen, zei hij, zal de taak veel gemakkelijker zijn.
Arzoumian zei al dat andere teams binnen NASA interesse hebben getoond om het galactische positioneringssysteem in hun projecten op te nemen. Hij weigerde te zeggen wat, omdat hij niet voor hen wilde spreken. Maar het lijkt waarschijnlijk dat we in de zeer nabije toekomst zo'n futuristisch apparaat in actie zullen zien.
