NASA išbando naują navigacinę sistemą

NASA, GPS, NICER, SEXTANT – trumpas tekstas apie šiuos dalykus

NASA ir GPS

NASA išbando naują rentgeno navigacijos sistemą, kuri gali tapti galaktikos GPS sistema.

JAV NASA specialistai atliko pirmuosius sėkmingus naujos rentgeno autonominės navigacijos sistemos, kuri ateityje galėtų tapti tam tikra GPS rūšimi kosmose, bandymus. Rentgeno spindulių navigacijos sistema susideda iš dviejų nepriklausomų dalių, kurių įranga jau yra sumontuota Tarptautinėje kosminėje stotyje. Abi šios dalys kontroliuoja tolimų pulsarų signalus, neutroninių žvaigždžių, besisukančių dideliu greičiu, signalus. Neutroninės žvaigždės nuolatos spinduliuoja periodinius skirtingo diapazono signalus, įskaitant ir rentgeno spinduliavimo diapazoną.

„Mes naudojame pulsarus kaip etaloninius signalus, kad nustatytume tikslią stoties buvimo vietą“, – pasakoja Keith Gendreau, – projekto NICER mokslinis vadovas. (NICER – Neutron – star Interior Composition Explorer – Neutroninių žvaigždžių vidinės sudėties tyrimai.) „Jų signalai yra palyginami su atominio laikrodžio „pulsu“, kurio pagrindu remiasi visas GPS sistemos darbas“.

Dabar kosminės navigacijos sistemoje naudojami NASA tolimojo kosminio ryšio Deep Space Network (DSN) ir European Space Tracking (ESTRACK) tinklai. (Deep Space Network – Gilios Erdvės Tinklas; European Space Tracking – Europos Erdvės Stebėjimas)

Erdvėlaivis perduoda signalus į šių tinklų antenas, įrengtas skirtingose Žemės vietose. Pagal šių signalų parametrus apskaičiuojama erdvėlaivio skrydžio trajektorija ir greitis. Kai kuriais atvejais, norint patikslinti duomenis, yra naudojami žvaigždėto dangaus vaizdai, nufotografuoti tų aparatų kameromis. Bet kuriuo atveju tinklų DSN ir ESTRACT panaudojimas reikalauja kosminiam aparatui palaikyti nuolatinį kontaktą su Žeme.

Eksperimentas SEXTANT

NICER eksperimento įranga kartu su giminingo eksperimento SEXTANT (Station Explorer for X – ray Timing and Navigation Technology – Rentgeno spindulių laiko ir navigacijos tyrimų stotis) atskrido į TKS 2017 metų birželio 5 dieną bendrovės Space X krovininiu erdvėlaiviu Dragon C106 (skrydis CRS-11). Po įrengimo ir pradinio bandymo , abiejų eksperimentų įranga pradėjo dirbti 2017 metų lapkričio mėnesį. Nuo įrangos darbo pradžios mokslininkai parodė, kad signalai taip vadinamų milisekundės pulsarų (pulsarų, skleidžiančių keleto milisekundžių trukmės signalus) gali būti naudojami pakankamai tiksliam erdvėlaivių, skriejančių keleto dešimčių tūkstančių kilometrų per valandą greičiu, padėties nustatymui erdvėje.

Šiuo metu astronomai žino apie 2 tūkstančius pulsarų, iš kurių 200 yra milisekundžių pulsarai. Be rentgeno spindulių ir radijo dažnių impulsų, šie pulsarai spinduliuoja matomą šviesą, kurią užfiksuoja teleskopas, kuris priklauso SEXTANT prietaisams. Skirtingos prigimties signalų derinys ir jų matematinis apdorojimas, naudojant sudėtingus programinės įrangos algoritmus, apskaičiuos erdvėlaivio vietą ne tik Saulės sistemoje, bet ir toli už jos ribų.

NICER prietaisas

NICER prietaiso matmenys yra panašūs į skalbimo mašinos. Jame yra 52 atskiri rentgeno teleskopai ir silicio jutikliai, kurie leidžia stebėti neutroninių žvaigždžių ir pulsarų dreifą. 2017 metų lapkričio mėnesį NICER prietaisas keletą dienų stebėjo 5 žinomus pulsarus. Remiantis šiais duomenimis SEXTANT prietaisas atliko trianguliacijos procedūrą, kuri leidžia nustatyti tikslų orbitos tašką, kuriame tuo metu buvo TKS. Tokiu būdu gautos TKS padėties koordinatės buvo palygintos su jos padėties duomenimis, nustatytais GPS sistemos palydovų.

Duomenų palyginimas leido išsiaiškinti, kad NICER sistema apskaičiavo TKS padėtį 10 km spinduliu. Tos tikslumas buvo išlaikytas viso eksperimento metu. Gali pasirodyti, kad 10 kilometrų yra labai mažas tikslumas. Tačiau sistema, pagrįsta DSN ir ESTRACK tinklais, suteikia dar mažesnį padėties nustatymo tikslumą. Netolimoje ateityje mokslininkai, tobulindami techninę ir programinę įrangą, planuoja padidinti „rentgeno GPS“ sistemos tikslumą iki 5 kilometrų.

„Mes tikimės, kad mūsų darbo rezultatai leis žmonėms ateityje ištirti visus mūsų galaktikos kampelius“ – sako Keith Gendreau, – „Remdamiesi „galaktikos GPS“ duomenimis žmonės visada tiksliai žinos, kur jie randasi tam tikru laiku. Ir tai, savo ruožtu, bus veiksniu, iš esmės lemiančiu pirmųjų tolimų ekspedicijų į kosmosą sėkmę“.

NICER prietaisas

NICER misijos prietaisų iliustracija Tarptautinės kosminės stoties išorėje (dėžutės formos objektas nuotraukos centre)

NICER prietaiso jutikliai


Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *