Пульсация межзвездной навигации: Межзвездная ГЛОНАСС
Быстро вращающиеся нейтронные звезды периодически испускают мощные пучки волн определенных диапазонов, расходящихся далеко по Вселенной. Такие пульсары излучают со строго определенной периодичностью, которая определяется скоростью вращения звезды — и точность их вполне сравнима со сверхаккуратными атомными часами.
Для начала придется вспомнить главный принцип работы современных систем глобальной навигации GPS и ГЛОНАСС. На орбите находится группировка спутников, так, чтобы в каждый конкретный момент из каждой точки планеты было видно хотя бы три из них (лучше — четыре). Спутники испускают сигналы — приемник получает, таким образом, одновременно минимум три сигнала. По разнице времени путешествия сигналов он вычисляет свое положение относительно спутников, а исходя из этого — и точку на поверхности планеты. Тот же принцип применим и к пульсарам.
Неудивительно, что уже вскоре после открытия этих интересных небесных тел ученые (и писатели-фантасты) предложили использовать их в качестве естественной и весьма точной системы навигации для межзвездных путешествий (читайте об этом: «Вселенская GPS»). Идея очевидна и довольно проста, но технически реализовать ее оказалось не так-то просто. На скоростях, с которыми движутся космические объекты, становятся значительными эффекты Специальной теории относительности, которые существенно усложняют необходимые расчеты — хотя, конечно, не делают их принципиально невыполнимыми.
В любом случае, недавно пульсары удалось, наконец, впервые использовать в качестве «спутников» вселенской системы навигации. Итальянские исследователи продемонстрировали это, отследив траекторию движения точки на поверхности нашей планеты за трое суток, ориентируясь на сигналы четырех пульсаров — траектория эта сложилась, очевидно, из вращения Земли вокруг своей оси и движения ее вокруг Солнца.
В работе они использовали радиотелескоп австралийской обсерватории Parkes. Выбор достаточно противоречив — хотя инструмент отлично подходит для наблюдения за пульсарами, устроен он так, что единовременно может получать лишь один сигнал, тогда как ученым потребовалось сразу четыре. Поэтому итальянцы использовали специальную программу TEMPO2, которая позволяет по имеющимся данным с высокой точностью рассчитать параметры сигнала, приходящего от того или иного пульсара в ту или иную точку планеты в каждый момент времени.
На этой основе и были проведены расчеты траектории движения точки поверхности Земли, соответствующей положению обсерватории Parkes — а затем ее сравнили с полученной классическими способом, с помощью эфемерид. Оба результата отлично совпали, хотя пульсары в принципе способны стать куда более точным инструментом. Как только появится необходимость в реальной межпланетной и межзвездной навигации — пульсары уже будут наготове.
По публикации physics arXiv blog