NASA buduje vesmírný navigační systém podobný GPS

Lidé na Zemi používají pro určení své zeměpisné polohy systém GPS (Globální poziční systém). Tento systém je určen periodickými a velmi přesnými časovými signály z atomových hodin, které jsou vysílány z paluby umělých družic kroužících kolem Země. Pokud přijímač GPS signálů zachytí více časově periodických signálů z několika družic ležících v různých směrech, umí z těchto dat vypočítat svoji zeměpisnou polohu na povrchu Země s přesností na několik metrů.

Pokud se ovšem chceme podobně zorientovat, tedy stanovit polohu v kosmické prostoru, potřebujeme jiné a vzdálenější zdroje unikátních signálů. Kosmické družice a sondy se v současnosti orientují podle hvězd a podle polohy signálů, které přicházejí ze Země, pokud sonda není příliš daleko od naší planety. Odborníci z NASA nyní navrhli zcela nový systém, který má tu výhodu, že bude dávat přesné výsledky jak v oblasti naší Sluneční Soustavy, tak i mimo ni v mezihvězdném prostoru.

Tento systém používá signály rotujících a ultrahustých neutronových hvězd, které tak slouží jako v přeneseném smyslu vesmírné majáky. Díky rychlé rotaci a zvláštní vnitřní stavbě vysílají neutronové hvězdy úzké kužele světla, které rotují a z hlediska pevného pozorovatele se projevují jako krátké periodické pulsy, které mají stabilní a neměnný charakter. Každý pulsar má tedy svoji unikátní časovou signaturu obsaženou právě v pulsech. Aniž bychom předem věděli, z kterého směru tyto časové pulsy přicházejí, víme přesně, o jaký pulsar jde, a můžeme mu proto snadno přiřadit známé souřadnice. Díky následnému triangulačnímu výpočtu pak zjistíme přesné místo, kde se naše kosmická loď či sonda právě nachází. Díky Dopplerově efektu, tedy frekvenčnímu posunu světelných pulsů, může navíc sonda určit svoji rychlost.

Výhodou tohoto systému je i fakt, že je ho možné použit prakticky kdekoliv v naší oblasti galaxie. Hodně pulsarů se totiž nachází velmi daleko a jejich signály lze přijímat skoro všude. V roce 2017 poletí první prototyp kosmického navigačního systému na Mezinárodní kosmickou stanici. Tento přístroj zároveň poslouží k dalšímu sběru astrofyzikálních dat o pulsarech.

Zdroje: Popular Science, IEEE Spectrum, NASA