Bayangkan pemandangannya: Masa depan yang tidak terlalu jauh dan umat manusia telah mula membina jajahan dan habitat di seluruh sistem suria kita. Kami bersiap untuk mengambil langkah besar seterusnya ke yang tidak diketahui - sebenarnya meninggalkan perlindungan heliosfera Matahari yang selesa dan menceburkan diri ke ruang antarbintang. Sebelum masa depan ini dapat berlaku, bagaimanapun, ada perkara penting yang sering diabaikan dalam perbincangan mengenai perkara ini.
Navigasi.
Sama seperti pelayar pernah menggunakan bintang untuk menavigasi laut, pelancong angkasa mungkin dapat menggunakan bintang untuk menavigasi sistem suria. Kecuali kali ini, bintang yang akan kita gunakan akan menjadi bintang yang mati. Kelas bintang neutron tertentu yang dikenali sebagai pulsar, yang ditentukan oleh denyutan sinaran berulang yang dipancarkannya. Caranya, menurut makalah baru-baru ini, mungkin menggunakan pulsar sebagai bentuk antarplanet - dan mungkin juga antara bintang - GPS.
Teori dan idea mengenai mesin kapal angkasa banyak. Yayasan seperti Icarus Interstellar sangat menyokong pengembangan sistem pendorong baru, dengan beberapa sistem seperti pendorong VASIMR tampak agak menjanjikan. Sementara itu, roket fusi dijangka dapat membawa penumpang dalam perjalanan pergi balik dari Bumi ke Marikh hanya dalam 30 hari, dan para penyelidik di tempat lain mengusahakan pemacu warp kehidupan nyata, tidak seperti yang kita semua tahu dan suka dari filem.
GPS antara planet
Tetapi navigasi sama pentingnya. Lagipun, ruang sangat meluas dan kebanyakannya kosong. Prospek untuk hilang dalam kekosongan adalah, terus terang, menakutkan.
Sehingga kini, ini sebenarnya tidak menjadi masalah, terutamanya kerana kita hanya menghantar segelintir kapal kecil melintasi Marikh. Hasilnya, saat ini kami menggunakan teknik teknik yang tidak kemas untuk mengesan kapal angkasa dari sini di Bumi - pada dasarnya mengesannya dengan teleskop sambil bergantung pada lintasan yang dirancang. Ini juga setepat instrumen kami di Bumi, yang bermaksud bahawa ketika kapal semakin jauh, idea kita tentang di mana ia menjadi semakin kurang tepat.
Ini semua baik dan baik apabila kita hanya mempunyai beberapa kapal untuk dilacak, tetapi apabila perjalanan angkasa menjadi lebih mudah dicapai dan penumpang manusia dilibatkan, perjalanan ke semua bumi akan menjadi semakin sukar. Hal ini terutama berlaku jika kita berencana untuk meninggalkan batas bintang rumah kita - Voyager 2 kini berada lebih dari 14 jam cahaya, yang bermaksud bahawa transmisi berasaskan Bumi memerlukan lebih dari setengah hari untuk mencapainya.
Menavigasi Bumi dengan teknologi moden cukup mudah berkat rangkaian satelit GPS yang kita miliki di orbit di seluruh dunia kita. Satelit tersebut sentiasa menghantar isyarat yang pada gilirannya diterima oleh unit GPS yang mungkin anda miliki di papan pemuka kereta atau di poket anda. Seperti semua transmisi elektromagnetik lain, isyarat tersebut bergerak pada kelajuan cahaya, memberikan sedikit kelewatan antara ketika mereka dihantar dan ketika mereka diterima. Dengan menggunakan isyarat dari 4 satelit atau lebih dan menetapkan kelewatan tersebut, unit GPS dapat menentukan lokasi anda di permukaan Bumi dengan ketepatan yang luar biasa.
Sistem navigasi pulsar yang dikemukakan oleh Werner Becker, Mike Bernhardt, dan Axel Jessner di Institut Max Planck, berfungsi dengan cara yang sangat serupa, menggunakan denyutan yang dipancarkan oleh pulsar. Dengan mengetahui kedudukan dan kecepatan awal kapal angkasa anda, merakam denyutan tersebut, dan menganggap Matahari sebagai titik rujukan tetap, anda dapat mengira lokasi tepat anda di dalam sistem suria.
Memandangkan Matahari diperbaiki dengan cara ini secara teknis disebut sebagai kerangka rujukan inersia, dan jika anda mengimbangi pergerakan Matahari melalui galaksi kita, sistem ini masih berfungsi dengan baik ketika meninggalkan sistem Suria! Apa yang anda perlukan adalah mengikuti minimum 3 pulsar (idealnya 10, untuk hasil yang paling tepat), dan anda dapat menentukan lokasi anda dengan ketepatan yang mengejutkan!
Cukup menarik, idea untuk menggunakan pulsar sebagai suar navigasi bermula sejak tahun 1974, terutama tidak lama selepas Carl Sagan menggunakan pulsar untuk menunjukkan lokasi Bumi pada plak-plak yang terpasang pada prob angkasa Pioneer 10 dan 11. Sekiranya Projek Daedalus pernah dibina, ia mungkin dilengkapi dengan sistem yang tidak seperti sistem yang dijelaskan di sini.
Pembungkusan untuk jarak jauh
Becker dan rakan-rakannya melihat berbagai jenis pulsar yang kelihatan di langit, dan memilih jenis yang dikenali sebagai pulsar berkuasa putaran sebagai jenis terbaik untuk digunakan untuk sistem penentududukan galaksi. Khususnya, sub-jenis yang dikenali sebagai pulsar milisaat adalah sesuai. Menjadi lebih tua daripada kebanyakan pulsar mereka mempunyai medan magnet yang lemah, yang bermaksud mereka memerlukan masa yang lama untuk memperlahankan kadar putarannya - berguna kerana pulsar yang bermagnet kuat kadang-kadang dapat mengubah kelajuan putaran mereka tanpa amaran.
Dengan pulsar yang tak terhitung jumlahnya, persoalannya beralih kepada bagaimana anda dapat melengkapkan kapal angkasa anda untuk mengesannya. Pulsar paling mudah dijumpai dalam sinar-x atau gelombang radio, jadi ada sedikit pilihan yang mana lebih baik digunakan. Pada dasarnya, semuanya menjadi persoalan seberapa besar kapal angkasa anda.
Kenderaan yang lebih kecil, lebih mirip dengan kapal angkasa moden, lebih baik menggunakan sinar-x untuk mengesan pulsar. Cermin sinar-X, seperti yang digunakan dalam teleskop ruang yang mengorbit tertentu adalah ringkas dan ringan, yang bermaksud bahawa beberapa boleh ditambahkan untuk sistem navigasi tanpa meningkatkan jisim kapal keseluruhan. Mereka mungkin mempunyai kelemahan kecil kerana mudah rosak oleh sumber sinar-x yang terlalu terang, ini tidak akan menjadi masalah kecuali dalam keadaan yang tidak menguntungkan.
Sebaliknya, jika anda mengemudi kapal angkasa besar di antara planet atau bintang, anda mungkin lebih baik menggunakan gelombang radio. Dalam frekuensi radio, kita tahu lebih banyak mengenai cara pulsar berfungsi, dan juga dapat mengukurnya dengan tahap ketepatan yang lebih tinggi. Satu-satunya kelemahan adalah bahawa teleskop radio yang perlu anda pasang di kapal anda memerlukan keluasan sekurang-kurangnya 150 m². Tetapi, jika kebetulan anda menaiki kapal angkasa, ukuran seperti itu mungkin tidak akan membawa banyak perbezaan.
Sangat menarik untuk diingat cara astronomi sering menggunakan analogi pulsar sebagai "seperti rumah api" ketika menjelaskan mengapa mereka kelihatan berdenyut. Sekiranya suatu hari nanti kita menggunakannya sebagai alat bantu navigasi sebenar, analogi itu mungkin membawa makna yang baru!
Imej digunakan di sini dengan kebenaran dari Adrian Mann dari Icarus Interstellar, yang galeri penuhnya dapat dilihat dalam talian di bisbos.com
