Forestil dig scenen: Det er ikke alt for fjern fremtid, og menneskeheden er begyndt at konstruere kolonier og levesteder overalt i vores solsystem. Vi er klar til at tage det næste store skridt ind i det ukendte - faktisk forlader den hyggelige beskyttelse af Solens heliosfære og vove ud i det interstellare rum. Inden denne fremtid kan ske, er der imidlertid en vigtig ting, der ofte overses i diskussioner om dette emne.
Navigation.
Ligesom sejlere engang brugte stjernerne til at navigere i havet, kan rumfarere muligvis bruge stjernerne til at navigere i solsystemet. Bortset fra at denne gang vil de stjerner, vi bruger, være døde. En specifik klasse af neutronstjerner kendt som pulsarer, defineret af de gentagne strålingsimpulser, de udsender. Tricket ifølge en nylig artikel kan være at bruge pulsarer som en form for interplanetær - og muligvis endda interstellar - GPS.
Teorier og ideer om rumfartøjsmotorer er rigelige. Fundamenter som Icarus Interstellar går stærkt ind for udvikling af nye fremdrivningssystemer, hvor nogle systemer som f.eks. VASIMR-thrustere forekommer ret lovende. I mellemtiden forventes fusionsraketter at kunne tage passagerer med på en rundtur fra Jorden til Mars på kun 30 dage, og forskere andre steder arbejder på virkelighedsvridningsdrev, ikke i modsætning til dem, vi alle kender og elsker fra filmene.
Interplanetær GPS
Men navigation er lige så vigtig. Når alt kommer til alt er pladsen smeltende enorm og for det meste tom. Udsigten til at gå tabt i tomheden er ærligt talt skræmmende.
Til dato har dette ikke rigtig været et problem, især da vi kun har sendt en lille håndfuld håndværk forbi Mars. Som et resultat bruger vi i øjeblikket en rodet uheld af teknikker til at holde styr på rumfartøjer herfra på Jorden - i det væsentlige spore dem med teleskoper, mens vi stoler meget på deres planlagte bane. Dette er også kun så nøjagtigt, som vores instrumenter her på Jorden er, hvilket betyder, at når et håndværk bliver fjernere, bliver vores idé om, hvor nøjagtigt det er, stadig mindre nøjagtig.
Det er alt sammen godt og godt, når vi kun har et par håndværk at spore, men når rumrejsen bliver lettere at opnå, og menneskelige passagerer er involveret, vil ruteføring alt gennem Jorden begynde at blive mere og mere vanskelig. Dette er især tilfældet, hvis vi planlægger at forlade rammerne af vores hjemmestjerne - Voyager 2 er i øjeblikket over 14 lys timer væk, hvilket betyder, at jordbaserede transmissioner tager over en halv dag at nå den.
Navigering i Jorden med moderne teknologi er ganske enkelt takket være den række GPS-satellitter, vi har i kredsløb rundt om i vores verden. Disse satellitter transmitterer konstant signaler, som igen modtages af den GPS-enhed, du måtte have på dit bilpanel eller i lommen. Som med alle andre elektromagnetiske transmissioner kører signalerne med lysets hastighed, hvilket giver en lille forsinkelse mellem hvornår de blev transmitteret og når de blev modtaget. Ved at bruge signalerne fra 4 eller flere satellitter og timing af disse forsinkelser, kan en GPS-enhed præcisere din placering på jordoverfladen med en bemærkelsesværdig nøjagtighed.
Det pulsar-navigationssystem, der er foreslået af Werner Becker, Mike Bernhardt og Axel Jessner ved Max Planck Institute, fungerer på en meget lignende måde ved hjælp af de pulser, der udsendes af pulsarer. Ved at kende dit rumfartøjs startposition og hastighed, registrere disse impulser og behandle solen som et fast referencepunkt, kan du beregne din nøjagtige placering i solsystemet.
At betragte Solen som fastgjort på denne måde betegnes teknisk som en inertial referenceramme, og hvis du kompenserer for solens bevægelse gennem vores galakse, fungerer systemet stadig perfekt, når du forlader solsystemet! Alt hvad du behøver er at holde styr på mindst 3 pulsarer (ideelt 10 for at få de mest nøjagtige resultater), og du kan finde din placering med overraskende nøjagtighed!
Interessant nok er tanken om at bruge pulsarer som navigationsfyr helt tilbage til 1974, navnlig ikke længe efter at Carl Sagan havde brugt pulsarer til at vise Jordens placering på pladerne knyttet til Pioneer 10 og 11 rumsonde. Hvis Project Daedalus nogensinde var blevet konstrueret, kunne det måske være udstyret med et system ikke i modsætning til det, der er beskrevet her.
Emballage til langtræk
Becker og hans kolleger kiggede på de forskellige typer pulsar, der var synlige på himlen, og valgte en type, der kaldes rotationsdrevne pulsarer, som den bedste type at bruge til et galaktisk positioneringssystem. Især er en undertype af disse kendt som millisekund pulsarer ideel. Når de er ældre end de fleste pulsarer, har de svage magnetfelter, hvilket betyder, at de tager lang tid at bremse deres omdrejningshastigheder - nyttigt, da stærkt magnetiserede pulsarer undertiden kan ændre deres rotationshastighed uden varsel.
Med utallige pulsarer at vælge imellem, drejer spørgsmålet sig om, hvordan du kan udstyre dit rumfartøj til at spore dem. Pulsarer er nemmest at få øje på i røntgenstråler eller radiobølger, så der er et lille valg, hvad der kan være bedre at bruge. I det væsentlige viser det sig at være et spørgsmål om, hvor stort dit rumfartøj er.
Mindre køretøjer, mere beslægtet med moderne rumfartøjer, ville være bedst med at bruge røntgenstråler til at spore pulsarer. Røntgenspejle, ligesom dem, der bruges i visse kredsende rumteleskoper, er kompakte og lette, hvilket betyder, at nogle få kunne tilføjes til et navigationssystem uden at øge den samlede masse af håndværket så meget. De kan have den mindre ulempe, at de let kan blive beskadiget af en røntgenkilde, der er for lys, dette ville ikke være et problem undtagen under nogle uheldige omstændigheder.
På den anden side, hvis du piloter et stort rumskib mellem planeter eller endda stjerner, ville du sandsynligvis være bedre ved hjælp af radiobølger. I radiofrekvenser ved vi meget mere om, hvordan pulsarer fungerer, samt at vi kan måle dem med en højere grad af nøjagtighed. Den eneste ulempe der er, at de radioteleskoper, du skulle installere på dit skib, kræver et areal på mindst 150 m². Men så, hvis du tilfældigvis flyver et stjerneskib, ville den slags størrelse sandsynligvis ikke gøre meget forskel.
Det er interessant at huske på den måde, at astronomer ofte bruger analogien med pulsarer, der er "som fyrtårne", når de forklarer, hvorfor de ser ud til at pulsere. Hvis vi en dag finder os, at vi bruger dem som faktiske navigationshjælpemidler, kan denne analogi få en helt ny betydning!
Billeder bruges her med venlig tilladelse fra Adrian Mann fra Icarus Interstellar, hvis fulde galleri kan ses online på bisbos.com
