COLUMBUS, Ohio - Không gian bên ngoài phát sáng với một luồng ánh sáng tia X sáng, đến từ mọi nơi cùng một lúc. Nhưng nhìn kỹ vào màn sương mù đó, và những đốm sáng thường xuyên trở nên rõ ràng. Đây là các xung milli giây, các sao neutron có kích thước thành phố quay cực kỳ nhanh và bắn tia X vào vũ trụ với sự đều đặn hơn cả đồng hồ nguyên tử chính xác nhất. Và NASA muốn sử dụng chúng để điều hướng tàu thăm dò và tàu thuyền đi qua không gian sâu.
Một kính viễn vọng gắn trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS), Nhà thám hiểm thành phần sao neutron (NICER), đã được sử dụng để phát triển một công nghệ hoàn toàn mới với các ứng dụng thực tế, gần như dài hạn: một hệ thống định vị thiên hà, nhà khoa học NASA Zaven Arzoumanian nói với các nhà vật lý Chủ nhật (15 tháng 4) tại cuộc họp tháng 4 của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ.
Với công nghệ này, "Bạn có thể luồn một cây kim để đi vào quỹ đạo quanh mặt trăng của một hành tinh bất đồng thay vì làm một con ruồi", Arzoumian nói với Live Science. Một hệ thống định vị thiên hà cũng có thể cung cấp "dự phòng, do đó, nếu một nhiệm vụ phi hành đoàn mất liên lạc với Trái đất, họ vẫn có các hệ thống định vị trên tàu có thể tự trị."
Ngay bây giờ, loại cơ động mà các nhà hàng hải sẽ cần đặt một đầu dò vào quỹ đạo xung quanh các mặt trăng ở xa là không thể có đường biên. Trong không gian rộng lớn của không gian bên ngoài, không thể tìm ra vị trí của một con tàu đủ chính xác để bắn động cơ vừa phải. Đó là một phần lớn lý do tại sao rất nhiều sứ mệnh hành tinh nổi tiếng nhất mà NASA quản lý - Voyager 1, Juno và New Horizons trong số đó - đã là những con ruồi, nơi tàu vũ trụ đã bay gần, nhưng chỉ là quá khứ, những vật thể hành tinh lớn.
Dựa vào Trái đất để điều hướng cũng là một vấn đề đối với các nhiệm vụ phi hành đoàn, Arzoumian nói. Nếu tín hiệu đó, kết nối Trái đất và một con tàu vũ trụ xa xôi như một sợi dây dài và dài, bị mất bằng cách nào đó, các phi hành gia sẽ khó có thể tìm đường về nhà từ Sao Hỏa.
Đây là cách hệ thống định vị thiên hà hoạt động
Một hệ thống định vị thiên hà sẽ đi một chặng đường dài để giải quyết vấn đề đó, Arzoumian nói, mặc dù ông cảnh báo rằng ông là một chuyên gia xung hơn là một hoa tiêu. Và nó sẽ hoạt động rất tốt như Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) trên điện thoại thông minh của bạn.
Khi điện thoại của bạn cố gắng xác định vị trí của nó trong không gian, như Live Science đã báo cáo trước đó, nó sẽ nghe đài của mình để nghe chính xác các tín hiệu đồng hồ đến từ một đội vệ tinh GPS trên quỹ đạo Trái đất. GPS điện thoại sau đó sử dụng sự khác biệt giữa các tích tắc đó để tìm ra khoảng cách của nó với mỗi vệ tinh và sử dụng thông tin đó để định vị vị trí của chính nó trong không gian.
GPS điện thoại của bạn hoạt động nhanh, nhưng Arzoumian cho biết hệ thống định vị thiên hà sẽ hoạt động chậm hơn - mất thời gian cần thiết để vượt qua những khoảng không gian sâu kéo dài. Nó sẽ là một chiếc kính thiên văn tia X nhỏ, có thể xoay, trông rất giống với chiếc NICER to lớn, cồng kềnh được lột xuống thành phần tối thiểu nhất. Lần lượt từng điểm, nó sẽ chỉ ra ít nhất bốn mili giây, định thời gian "tích tắc" tia X của chúng giống như GPS nhân với số lần chạm của vệ tinh. Ba trong số các pulsar đó sẽ cho tàu vũ trụ biết vị trí của nó trong không gian, trong khi đó, chiếc thứ tư sẽ hiệu chỉnh đồng hồ bên trong của nó để đảm bảo rằng nó đang đo chính xác những cái khác.
Arzoumian lưu ý rằng khái niệm cơ bản đằng sau hệ thống định vị thiên hà không phải là mới. Kỷ lục vàng nổi tiếng được gắn trên cả hai tàu vũ trụ Voyager chứa bản đồ xung quanh chỉ ra bất kỳ người ngoài hành tinh nào một ngày nào đó chạm trán nó trở lại hành tinh Trái đất.
Nhưng đây sẽ là lần đầu tiên con người thực sự sử dụng các pulsar để điều hướng. Arzoumian cho biết, nhóm của ông đã quản lý người dùng NICER để theo dõi ISS trong không gian.
Trạm Explorer của NASA cho chương trình hướng (sextant) X-Ray Thời gian và, đội phía sau Galactic Hệ thống định vị, xác định mục đích của việc theo dõi ISS trong vòng 6,2 dặm (10 km) trong quá trình cả hai tuần, Arzoumian nói.
"Những gì cuộc biểu tình trở lại vào tháng 11 đã đạt được giống như 7 km trong hai ngày," ông nói.
Mục tiêu tiếp theo của chương trình là để theo dõi các trạm trong vòng 1,9 dặm (3 km), ông nói. Ông nói rằng cuối cùng nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ có được dưới 0,6 dặm chính xác.
"Tôi nghĩ rằng chúng ta có thể vượt qua điều đó, nhưng tôi không biết bao xa", ông nói.
Và đó là tất cả trong quỹ đạo Trái đất thấp, ông nói, với trạm dừng trong các vòng tròn hoang dã, không thể đoán trước và một nửa bầu trời bị chặn bởi một hành tinh khổng lồ, bao phủ các xung khác nhau cứ sau 45 phút. Trong không gian sâu thẳm, với một trường quan sát không giới hạn về chức năng và nơi mọi thứ chủ yếu di chuyển theo những đường thẳng có thể dự đoán được, ông nói, nhiệm vụ sẽ dễ dàng hơn nhiều.
Arzoumian cho biết, các đội khác trong NASA đã bày tỏ sự quan tâm đến việc xây dựng hệ thống định vị thiên hà vào các dự án của họ. Anh từ chối nói mà không muốn nói cho họ biết. Nhưng có vẻ như chúng ta có thể thấy một thiết bị tương lai hoạt động như vậy trong tương lai rất gần.
