Predstavljajte si prizor: Ne preveč oddaljena prihodnost je človeštvo začelo graditi kolonije in habitate po vsem našem osončju. Pripravili bomo naslednji velik korak v neznano - dejansko zapustili udobno zaščito sončeve heliosfere in se podali v medzvezdni prostor. Preden pa se lahko zgodi ta prihodnost, obstaja pomembna stvar, ki jo v razpravah o tej temi pogosto spregledamo.
Navigacija
Tako kot so mornarji nekoč uporabljali zvezde za krmarjenje po morju, bodo tudi vesoljski popotniki lahko zvezde uporabljali za krmarjenje po osončju. Razen tega so zvezde, ki jih bomo uporabili, mrtve. Specifičen razred nevtronskih zvezd, znan kot pulsarji, določen s ponavljajočimi se impulzi sevanja, ki jih oddajajo. Trik je po nedavnem prispevku morda uporaba pulsarjev kot oblike medplanetarnega - in morda celo medzvezdnega - GPS-a.
Teorij in idej o motorjih vesoljskih plovil je veliko. Temelji, kot je Icarus Interstellar, se močno zavzemajo za razvoj novih pogonskih sistemov, pri čemer so nekateri sistemi, kot so potisniki VASIMR, videti precej obetavni. Medtem naj bi fuzijske rakete lahko v samo 30 dneh odpeljale potnike na povratnem potovanju z Zemlje na Mars, raziskovalci drugod pa delajo resnične življenjske pogone, ne za razliko od tistih, ki jih vsi poznamo in ljubimo iz filmov.
Medplanetarni GPS
Toda navigacija je prav tako pomembna. Konec koncev je prostor v tišini ogromen in večinoma prazen. Možnost, da se v praznini izgubite, je odkrito povedano grozljiva.
Do danes to res ni bil težava, še posebej če opazimo, da smo mimo Marsa poslali le majhno količino plovila. Kot rezultat tega trenutno uporabljamo zmedeno tehniko mishmash za sledenje vesoljskih plovil od tu na Zemlji - v bistvu jih sledimo s teleskopi, pri čemer se močno zanašamo na načrtovano usmeritev. Tudi to je tako natančno, kot so naši instrumenti tukaj na Zemlji, kar pomeni, da ko se plovilo bolj oddaljuje, naša ideja o tem, kje točno je, postaja vse manj natančna.
To je vse dobro in dobro, ko imamo na voljo le nekaj plovnih poti, ko pa postane vesoljsko potovanje lažje dosegljivo in da so vključeni človeški potniki, bo usmerjanje vsega po Zemlji postajalo vse težje. To še posebej velja, če nameravamo zapustiti meje domače zvezde - Voyager 2 je trenutno več kot 14 svetlobnih ur, kar pomeni, da za prenos podatkov na Zemlji potrebujete pol dneva.
Krmarjenje po Zemlji s sodobno tehnologijo je po številnih satelitih GPS, ki jih imamo v orbiti po vsem svetu, precej preprosto. Ti sateliti nenehno prehajajo signale, ki jih nato sprejema enota GPS, ki jo imate morda na armaturni plošči ali v žepu. Kot pri vseh drugih elektromagnetnih prenosih tudi ti signali potujejo s svetlobno hitrostjo, kar povzroči rahlo zamudo med trenutkom prenosa in sprejemom. Z uporabo signalov s 4 ali več satelitov in določanjem časovnih zamikov lahko GPS-enota z natančnostjo natančno določi vašo lokacijo na površini Zemlje.
Pulzni navigacijski sistem, ki so ga predlagali Werner Becker, Mike Bernhardt in Axel Jessner z Inštituta Max Planck, deluje na zelo podoben način z uporabo impulzov, ki jih oddajajo pulsarji. S poznavanjem začetnega položaja in hitrosti vašega vesoljskega plovila, snemanjem teh impulzov in obravnavanjem Sonca kot fiksne referenčne točke lahko izračunate svojo točno lokacijo znotraj osončja.
Glede na to, da je Sonce tako popravljeno, se tehnično imenuje inercijski referenčni okvir, in če kompenzirate gibanje Sonca skozi našo galaksijo, sistem še vedno deluje dobro, ko zapustite Osončje! Vse, kar potrebujete, je, da spremljate najmanj 3 pulzare (v najboljšem primeru 10 za najbolj natančne rezultate), svojo lokacijo pa lahko natančno določite s presenetljivo natančnostjo!
Zanimivo je, da ideja o uporabi pulsarjev kot navigacijskih svetilnikov sega vse do leta 1974, zlasti kmalu po tem, ko je Carl Sagan uporabil pulsarje za prikaz lokacije Zemlje na ploščah, pritrjenih na vesoljske sonde Pioneer 10 in 11. Če bi bil projekt Daedalus že kdaj zgrajen, bi bil morda opremljen s sistemom, ki ni podoben tistemu, ki je opisan tukaj.
Embalaža za daljši prevoz
Becker in njegovi sodelavci so si ogledali različne vrste pulsara, vidne na nebu, in izbrali vrsto, znano kot rotacijski pulsarji, kot najboljši tip za galaktični sistem za določanje položaja. Predvsem je podvrsta teh znanih kot milisekundni puls idealna. Ker so starejši od večine pulsarjev, imajo šibka magnetna polja, kar pomeni, da potrebujejo veliko časa, da upočasnijo hitrost vrtenja - koristno, saj lahko močno magnetizirani puls včasih spremenijo hitrost vrtenja brez opozorila.
Z neštetimi pulzami, ki jih lahko izbirate, se postavlja vprašanje, kako bi lahko opremili svoje vesoljsko plovilo, da bi jih spremljali. Pulsarje je najlažje opaziti bodisi na rentgenskih žarkih bodisi na radijskih valovih, tako da je malo izbire, katere možnosti je bolje uporabiti. V bistvu se vse izkaže za vprašanje, kako veliko je vaše vesoljsko plovilo.
Manjša vozila, bolj podobna sodobnim vesoljskim plovilom, bi bilo najbolje uporabiti rentgenske žarke za sledenje pulzarjem. Rentgenska ogledala, podobna tistim, ki se uporabljajo v določenih orbiteh vesoljskih teleskopov, so kompaktna in lahka, kar pomeni, da jih je za navigacijski sistem mogoče dodati nekaj, ne da bi toliko povečali skupno maso plovila. Morda imajo majhno pomanjkljivost, da jih zlahka poškoduje vir svetlobe, kar ne bo težava, razen v nekaterih nesrečnih okoliščinah.
Po drugi strani, če pilotirate veliko vesoljsko ladjo med planeti ali celo zvezdami, bi bilo verjetno bolje, da uporabite radijske valove. V radijskih frekvencah vemo veliko več o tem, kako delujejo pulsari, pa tudi, kako jih lahko merimo z večjo stopnjo natančnosti. Edina pomanjkljivost je, da bi radijski teleskopi, ki bi jih morali namestiti na ladjo, potrebovali vsaj 150 m². Toda če bi slučajno leteli zvezdni ladji, takšne velikosti najbrž ne bi bistveno vplivale.
Zanimivo je upoštevati način, kako astronomi pogosto razlagajo analogijo pulzarjev, ki so »kot svetilniki«, ko pojasnjujejo, zakaj se zdi, da pulzirajo. Če se nekega dne znajdemo z njimi kot dejanskimi navigacijskimi pripomočki, bo ta analogija lahko dobila povsem nov pomen!
Slike so tukaj uporabljene z prijaznim dovoljenjem Adriana Manna iz Icarusa Interstellarja, katerega celotna galerija je na voljo na spletu na bisbos.com
