I djupt utrymme kommer astronauterna att använda celestial navigering som Columbus och Drake

Automatiserad eller inte, dagens flygplan, båtar och bilar är djupt beroende av satellitbaserade system, som GPS, för att komma runt. Systemet ger stor mening för jordisk rörelse: Triangulering gör det möjligt för alla tre satelliter att hitta en plats på marken med imponerande hastighet och noggrannhet. Eftersom denna teknik har varit så universellt antagen är det lätt att tänka på navigering som ett problem som mänskligheten redan har löst. Detta är sant-ish på jorden och definitivt falskt i rymden, där GPS definitivt inte fungerar. Så, hur exakt ska vi styra fartyg mot specifika destinationer i djupt utrymme? Låt oss bara säga att vi ska stjäla en sida från Christopher Columbus bok - den ena om himmelsk navigering, inte massdödande.

NASA har utvecklat en mängd olika verktyg för att låta den orientera sina sonder och förstå deras läge i förhållande till jorden och andra rymdmarkeringar. De Nya Horizons rymdfarkoster bygger till exempel på agenturets Deep Space Network, världens största och mest känsliga telekommunikationssystem. DSN är i grunden en serie av tre anläggningar i Kalifornien, Spanien och Australien. Varje anläggning har jätte radioantenner som underlättar kommunikation över extremt stora avstånd i yttre rymden. Kombinerat tillåter de verktyg som Nya Horizons att hålla kontakten med markkontroll även på ett avstånd av 1,4 miljoner mil från jorden, väl in i Kuiperbältet.

Men det finns en fångst. När vi går vidare kommer radiosignaler att bli omöjliga att upptäcka och fly-by-wire fungerar inte. Frågan, när vi börjar utforska andra stjärnsystem inom galaxen, blir hur man styr fartyg som är kopplade från jorden. Även om vi kan relä signaler effektivt finns det alltid möjlighet - sannolikhet verkligen - av ett systembrott. Hur skulle rymd astronauter eller robotar kunna orientera utan en jordisk anslutning?

De måste titta ut genom fönstret.

På samma sätt som gamla marinister använde konstellationer för att bestämma deras riktning, kommer framtida astronauter som reser till okända världar att använda placeringen av vissa stjärnor i yttre rymden som lager för var de är. I vissa fall kommer det faktiskt att bli enklare: Människor som leder till en specifik värld som kretsar en viss stjärna kommer att ha en naturlig referenspunkt. Men det kommer inte alltid vara så enkelt och det är aldrig en fantastisk idé att orientera runt en enda punkt, för ditt förhållande med den punkten berättar lite om din plats i rymden. Det är därför forskare säger att djupa rymdutforskare kommer att behöva ett bättre system. Den bästa idén de har kommit med? Använda pulsars som signalbockar.

Pulsar är neutronstjärnor som roterar och avger strålningsstrålar med olika hastigheter. De pulserar så regelbundet, att var och en fungerar nästan som en klocka i sin egen millisekundskala. Så idén är att skapa ett djupt rymd GPS-system genom att spåra placeringen av olika pulsarer baserat på deras olika pulsfrekvenser och utarbeta ett navigationssystem där teleskop på en rymdfarkost kan mäta pulseringshastigheterna hos dessa kroppar och använda en speciell programvara för att ge rymdfarkoster att veta exakt var det befinner sig i rymden.

Tanken är kort sagt att navigera genom och genom stjärnorna genom att anta ett fast förhållande mellan dem eller konsekvent beräkna variabilitet.

Det är också viktigt att notera att du vill ha en referenspunkt för var du började. Och i framtiden kommer jorden att vara denna referens. Tyvärr är jorden inte en ljus energiboll som kan utsända ljus över interstellära avstånd. Så vi måste titta på andra egenskaper för att mäta det som skulle göra jorden lätt att följa. En idé som har viss dragkraft är att öka magnetometertekniken till en punkt där ett avlägset rymdfarkoster kan "hitta" jorden genom sitt magnetfält.

Sammantaget kommer lektionerna att navigera i stora vatten med stjärnorna spela en återupplivad roll i interstellär rymdresor. Jag tycker att det är säkert att säga att det finns något underbart romantiskt om det här syftet.