De overblijfselen van een ingestorte neutronenster, een pulsar genaamd, zijn magnetisch geladen en draaien overal van één omwenteling per seconde tot honderden omwentelingen per seconde. Deze hemellichamen, elk met een diameter van 12 tot 25 mijl, genereren licht in het golflengtebereik van de röntgenstraling. Onderzoekers van het Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign, hebben een nieuwe manier ontwikkeld waarop ruimtevaartuigen signalen van meerdere pulsars kunnen gebruiken om door de verre ruimte te navigeren.
“We kunnen sterrenvolgers gebruiken om te bepalen in welke richting een ruimtevaartuig wijst, maar om de precieze locatie van het ruimtevaartuig te leren kennen, vertrouwen we op radiosignalen die tussen het ruimtevaartuig en de aarde worden verzonden, wat veel tijd kan kosten en het gebruik van overtekende infrastructuur, zoals NASA’s Deep Space Network”, zegt Zach Putnam, professor aan de afdeling Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek in Illinois.
“Het gebruik van röntgennavigatie elimineert die twee factoren, maar tot nu toe was een initiële positieschatting van het ruimtevaartuig als uitgangspunt vereist. Dit onderzoek presenteert een systeem dat kandidaten voor mogelijke ruimtevaartuiglocaties vindt zonder voorafgaande informatie, zodat het ruimtevaartuig autonoom kan navigeren .”
“Ook zijn onze grondcommunicatiesystemen voor diepe ruimtemissies momenteel overbelast”, zei hij. “Dit systeem zou ruimtevaartuigen autonomie geven en de afhankelijkheid van de grond verminderen. X-ray pulsar-navigatie helpt ons daar omheen en stelt ons in staat om te bepalen waar we zijn, zonder te bellen.”
Putnam zei dat omdat onze atmosfeer alle röntgenstralen uitfiltert, je in de ruimte moet zijn om ze te observeren. De pulsars zenden elektromagnetische straling uit die eruitziet als pulsen omdat we de piek in de röntgensignalen meten elke keer dat de pulsar ronddraait en naar ons wijst — zoals de lichtstraal die wordt geworpen door het baken op een vuurtoren.
“Elke pulsar heeft zijn eigen karakteristieke signaal, zoals een vingerafdruk,” zei hij. “We hebben gegevens van de röntgenfoto’s in de loop van de tijd van de ongeveer 2000 pulsars en hoe ze in de loop van de tijd zijn veranderd.”
Net als bij het Global Positioning System kan de locatie worden bepaald aan de hand van de kruising van drie signalen.
“Het probleem met pulsars is dat ze zo snel ronddraaien dat het signaal zich vaak herhaalt,” zei hij. “Ter vergelijking: GPS wordt elke twee weken herhaald. Met pulsars, terwijl er een oneindig aantal mogelijke ruimtevaartuiglocaties zijn, weten we hoe ver deze kandidaat-locaties van elkaar verwijderd zijn.
“We kijken naar het bepalen van de positie van ruimtevaartuigen binnen domeinen met diameters in de orde van meerdere astronomische eenheden, zoals de grootte van de baan van Jupiter – zoiets als een vierkant met een miljard mijl aan een kant. De uitdaging die we proberen aan te pakken is, hoe kunnen we op intelligente wijze pulsars observeren en alle mogelijke ruimtevaartuiglocaties in een domein volledig bepalen zonder een buitensporige hoeveelheid computerbronnen te gebruiken, “zei Putnam.
Het algoritme dat is ontwikkeld door afgestudeerde student Kevin Lohan combineert observaties van talloze pulsars om alle mogelijke posities van het ruimtevaartuig te bepalen. Het algoritme verwerkt alle kandidaat-kruisingen in twee dimensies of drie dimensies.
“We hebben het algoritme gebruikt om te bestuderen welke pulsars we moeten observeren om het aantal kandidaat-ruimtevaartuiglocaties binnen een bepaald domein te verminderen”, zei Putnam. De resultaten toonden aan dat het observeren van sets pulsars met langere perioden en kleine hoekafstanden het aantal kandidaat-oplossingen binnen een bepaald domein aanzienlijk zou kunnen verminderen.
Het onderzoek werd gedeeltelijk gefinancierd door NASA.
Verhaalbron:
Materialen geleverd door University of Illinois Grainger College of Engineering. Origineel geschreven door Debra Levey Larson. Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.
lees het gehele artikel bij de bron
Samenvatting: De overblijfselen van een ingestorte neutronenster, een pulsar genaamd, zijn magnetisch geladen en draaien overal van één omwenteling per seconde tot honderden omwentelingen per seconde. Deze hemellichamen, elk met een diameter van 12 tot 25 mijl, genereren licht in het golflengtebereik van de röntgenstraling. Onderzoekers hebben een nieuwe manier ontwikkeld waarop ruimtevaartuigen signalen van meerdere pulsars kunnen gebruiken om door de verre ruimte te navigeren.
Datum van publicatie: 4 mei 2022
Bron: Technologie | Top technologienieuws — ScienceDaily