Европейское космическое агентство (ЕКА) подрядило ученых из Национальной физической лаборатории (National Physical Laboratory (NPL)) и Лестерского университета (Leicester University) для исследования применения импульсов рентгеновских лучей, испускаемых звездами-пульсарами, для реализации функции автономной навигации космических аппаратов, находящихся в дальнем космосе.
Навигационные системы современных космических аппаратов используют радиопередачи между аппаратом и сетью наземных станций на Земле. Это означает, что космический аппарат должен ожидать инструкций с Земли, которые управляют его движением в космосе. А большие космические расстояния становятся причиной задержек, длительностью в несколько часов и даже суток.
Временная задержка делает невозможной способность космического корабля быстро и оперативно действовать, руководствуясь своим текущим положением и скоростью. Кроме того, наземная инфраструктура, распределенная по всему земному шару, весьма сложна, дорога в создании и эксплуатации, особенно для систем дальней космической связи. Помимо этого, сеть дальней космической связи из-за существующих технических ограничений может оказать одновременную поддержку не очень большому количеству космических аппаратов.
Принимая во внимание все вышесказанное, космические агентства ведущих стран начинают заниматься поиском альтернативных методов реализации автономной космической навигации. И одним из наиболее перспективных направлений развития таких систем является использование звезд-пульсаров, которые будут выступать в качестве опорных маяков навигационной системы.
Пульсары — это небольшие нейтронные звезды, вращающиеся обычно с большой скоростью. Эти звезды испускают интенсивное электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне, которое из-за вращения звезды воспринимается в виде череды импульсов, подобно вспышкам света маяка. Некоторые звезды имеют различные периоды вспышек, которые отличаются очень высокой стабильностью, что делает возможным использование их для измерения положения и скорости космического аппарата.
«Используя бортовые узконаправленные датчики рентгеновского излучения, система космического корабля может измерить точное направление на пульсар и время между импульсами излучения. Далее, эти данные, обработанные с помощью специальных алгоритмов, позволят с высокой точностью рассчитать текущее местоположение, вектор движения и скорость космического корабля» — рассказывает Сетнэм Шемэр (Setnam Shemar), руководитель проекта со стороны отдела Времени и Частоты NPL. — » Исследователи Лестерского университета, используя свой опыт в рентгеновской астрономии, разработают проекты аппаратного обеспечения системы навигации, а специалисты NPL займутся алгоритмами, обеспечивающими точные измерения времени и других параметров навигации»
В настоящее время специалисты Лестерского университета занимаются созданием небольшого рентгеновского телескопа BepiColombo, который Европейское космическое агентство собирается отправить к Меркурию в 2015 году. Как они говорят, большинство использованных в телескопе технологий могут быть успешно применены и в создании системы автономной космической навигации, использующей сигналы пульсаров.
Источник: