GPS заменят рентгеновскими пульсарами
Американские военные для ориентации в пространстве своих будущих спутников планируют использовать рентгеновское излучение от других звезд и таким образом либо продублировать, либо вообще даже заменить более привычные сигналы системы спутниковой навигации глобального позиционирования GPS, применяемые для этой цели в настоящее время.
Подобная технология могла бы быть менее уязвимой с точки зрения потенциального вражеского вмешательства в работу GPS-датчиков, да к тому же использоваться на гораздо большем удалении от Земли, чем сейчас, в этом смысле она окажет также неоценимую помощь в разработке научно-исследовательских межпланетных космических миссий.
Система глобального позиционирования GPS (Global Positioning System), применяемая в настоящее время для ориентации спутников на околоземной орбите, основывается на получении опорных сигналов от других специализированных спутников, находящихся на более высоких орбитах. Американские агентства, изучающие проблемы безопасности в этой области, выражают обеспокоенность по поводу возможности вмешательства со стороны потенциального врага в работу этих систем, в частности, по их мнению, возможно блокирование или подделка таких сигналов.
Внезапное прекращение доступа к системе GPS может послужить причиной схода спутников с нужной орбиты. Об этом предупреждает, в частности, Дэвид Кавосса (David Cavossa), руководитель Ассоциации производителей спутников (Satellite Industry Association - SIA), штаб-квартира которой базируется в Вашингтоне (округ Колумбия, США). "Это может заставить ваш аппарат сблизиться с каким-нибудь другим спутникам, и в конечном счете они могут столкнуться", - говорит он (такая возможность нам, впрочем, не кажется особо вероятной, в космосе пока еще не столь тесно, но так или иначе работоспособности спутника может быть нанесен значительный ущерб).
Желание заполучить какую-либо альтернативу GPS подвигло Агентство перспективных военных разработок Министерства обороны США (Advanced Research Projects Agency, знаменитое DARPA) изучить вопрос об использовании естественных "маяков" для спутниковой навигации. Военные обратили свое внимание на рентгеновские пульсары - быстро вращающиеся квазизвездные объекты (нейтронные звезды), испускающие узко направленные пучки излучения, наблюдаемые с Земли в виде очень правильных импульсов.
Каждый такой пульсар имеет свою уникальную частоту и определенное месторасположение на небе. Достаточно лишь настроиться на один из них, и спутник уже получит нужный ориентир. Для реальной работы систем ориентации потребуется, конечно, сразу несколько таких пульсаров, которые позволят определить позицию космического корабля в пространстве и его скорость - способом, отдаленно напоминающим подобные операции в случае GPS. Сигналы пульсара почти идеально подходят для решения подобных задач, поскольку по точности легко могут конкурировать с атомными часами.
С точки зрения безопасности чрезвычайно важно то, что рентгеновские датчики очень нелегко будет "ослепить" лазерами, нацеленными на них в злонамеренных целях, либо случайно направив их на солнце (в отличие от камер, использующих обычный свет звезд и наводящихся, например, по характерному рисунку созвездий).
Ну а использование "рентгеновского позиционирования" за пределами околоземной орбиты позволит задействовать как сильно вытянутые эллиптические орбиты, так и межпланетное пространство в полном смысле этого слова и пользоваться такими датчиками даже за пределами нашей Солнечной системы. Конечно, подобные перспективы пока еще вряд ли волнуют военных, но они весьма на руку гражданским исследователям. "В случае межпланетных космических зондов рентгеновские навигационные системы могли бы на порядок увеличить точность используемых методов, которые в настоящее время полагаются в основном на отслеживание сигналов с Земли", - считает Даррил Пайнс (Darryl Pines), курирующий в DARPA программу XNAV (X-ray Navigation and Autonomous Position Verification - Рентгеновская система навигации и независимой проверки местоположения объекта). Нужно заметить, что для ориентации межпланетных космических аппаратов свет звезд уже вполне используется (в так называемых "звездных датчиках"), но вот местоположение относительно других объектов определить таким образом не удается.
Краткий обзор программы XNAV был представлен 16 августа на конференции по небольшим спутникам (Small Satellite Conference) в Логане (штат Юта, США). Его автор - Дэвид Беккет (David Becket) из космической корпорации Ball Aerospace, также участвующей в разработке этой технологии.
Испытания прототипов нужных для системы датчиков проводятся Центром космических полетов имени Годдарда (Goddard Space Flight Center) NASA, результаты этих испытаний будут представлены в сентябре, тогда-то в DARPA и решат, продолжать ли развивать программу XNAV или ее лучше свернуть. Вторая фаза проекта может начаться уже в ноябре 2006 года, она подразумевает отправку рентгеновского датчика для решающей проверки на борт Международной космической станции в 2009 году. Ну а наземным пользователям системы GPS, конечно, пока еще рано сдавать свои устройства в утиль...
Источник:
Satellites could navigate by X-ray stars - New Scientist
Ссылки:
Американцы разрабатывают вечный GPS
Атомная гонка за наносекундами
Справка
Нейтронные звезды
- очень компактные и плотные объекты с массами около полутора солнечных и радиусом порядка 10 километров. Плотность в центре такой "звезды" в несколько раз превышает ядерную. В основном нейтронные звезды состоят из вырожденных нейтронов с малой примесью вырожденных протонов и электронов и только самые внешние слои - твердая кора - содержат железо с примесью Cr, Ni, Co. Гидростатическое равновесие в них поддерживается давлением вырожденного нейтронного газа. Образование нейтронных звезд происходит в процессе гравитационного коллапса на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звезд (в несколько раз превышающих массу Солнца). Большинство известных на сегодня нейтронных звезд являются пульсарами (обнаружены в 1967 году).
Статьи по теме
Спутники будут сажать на привязь
Хозяйственная деятельность человека в космосе развернулась уже столь масштабно, что самое время научиться убирать за собой мусор, чтобы не превращать все околоземное пространство в подобие привокзального общественного туалета. Американская фирма разработала небольшое устройство, использующее для сведения старых спутников с орбиты электродинамический эффект.
Спутники уподобятся рыбешкам
Для того, чтобы ловить и забрасывать на более высокие орбиты спутники, американские инженеры планируют применять "рыболовный линь" длиной 100 километров. Эта привязь, которой вначале предстоит пройти ряд наземных испытаний, в будущем поможет значительно снизить расход ракетного топлива, используя в своих целях всего лишь солнечную энергию и геомагнитное поле.
NASA ударилось в фантастику (12 проектов)
Институт передовых концепций NASA объявил о начале первой фазы отбора предложений по развитию исследований космоса. Выступая посредником между космическим агентством и людьми, готовыми предложить революционные концепции, которые могли бы кардинальным образом изменить подход NASA к космическим исследованиям, сотрудники института выбрали 12 проектов, претендующих на то, чтобы значительно расширить границы изученного космоса.
Почтовые голуби считают Рим Вечным
Способность птиц находить путь домой во все времена казалась чем-то чудесным и таинственным, а вот теперь новейшие исследования показали, что эти животные могут ориентироваться на местности, просто следуя по когда-то проложенным самими людьми маршрутам, избавляя тем самым свой мозг от лишних забот. Причем самым забавным оказалось то, что некоторые итальянские голуби, оказывается, выучили расположение дорог еще с древнеримских времен и до сих пор не сочли нужным переучиваться.
Марсианский корабль понесет защитный радиационный пояс вместе с собой
Разработчики NASA упорно трудятся над тем, чтобы найти защиту от всепроникающей космической радиации, которая угрожает здоровью и самой жизни астронавтов, отправляющихся в длительные экспедиции на Луну и Марс. При этом некоторые ученые рассматривают самые экзотические варианты, призванные надежно защитить экипаж.
Антиракетное оружие против рака груди
Онкологи из США и Германии успешно завершили клинические испытания экспериментального метода радиационной терапии рака груди, в основе которого лежит уничтожение опухолевых клеток микроволновым излучением.
NASA изучит загадочные облака-пришельцы
Феномен фосфоресцирующих серебристых облаков, за последние годы необычайно "расплодившихся" по всему миру, вскоре будет изучен новым специализированным космическим аппаратом NASA. В будущем эти облака хотят использовать как "зонтик" для Земли и обратить процессы глобального потепления вспять.
Земля готовится к кувырку
Разработана новая модель колебаний напряженности земного магнитного поля, основанная на записях в бортовых журналах старых парусников. Наблюдаемое ныне ослабление магнитного поля - явление кратковременное и может предшествовать смене земных магнитных полюсов.
В гибели шаттла Columbia обвинены советские спутники
Свыше 100 тысяч металлических частиц находятся на орбите Земли, представляя собой серьезную опасность для космических кораблей. Источником этих частиц диаметром от 5 до 50 мм послужили спутники советской эпохи. Паразитные частицы поперечником в несколько миллиметров могли пробить отверстие в передней кромке крыла космического "челнока" и тем самым послужить причиной гибели корабля.
Причуда природы в кубе
Используя сразу несколько крупных радиотелескопов, расположенных на разных материках, удалось прояснить некоторые удивительные подробности, связанные с "жизнедеятельностью" уникального объекта, открытого в 2003 году и получившего обозначение XTE J1810-197.
Солнечные бури защищают астронавтов
Повышенная солнечная активность на самом деле только сыграла на руку нашим космическим посланцам: бури на Солнце привели к тому, что на борту МКС уровень радиации заметно снизился.
Скорости мертвецов ставят астрономов в тупик
Нейтронная звезда, движущаяся со скоростью свыше 1500 километров в секунду, обострила и без того непростую ситуацию с поиском объяснений, как могут такие объекты разгоняться до столь высоких скоростей.
Живым аулам ученые предпочли трупы звезд
Вместо того, чтобы как следует разобраться с привычными, всем известными землетрясениями, наводящими ужас на жителей многих горных районов, ученые научились с беспрецедентной точностью предсказывать "звездотрясения", время от времени разрывающие кору "звездных трупов" - нейтронных звезд.
Найден пульсар, устроившийся на полставки
Британские астрономы выявили очень странный пульсар, который, вероятно, поможет в будущем разгадать многие загадки этих необычных "космических маяков" и проверить имеющиеся теории пульсаров.
Величайшие взрывы как последствия звездных "измен"
Новое исследование заставляет признать, что полной ясности с гамма-всплесками все еще нет, и механизмы, породившие на свет большую часть исследованных коротких GRBs, могут быть более изощренными - с предварительным обменом звездными компаньонами в пределах шаровых скоплений.
Клешня Науки
Комбинированное изображение Крабовидной туманности составлено путем объединения множества снимков с космического телескопа "Хаббл". Туманность имеет волокнистую структуру и по внешнему виду напоминает клешню краба - отсюда и название.
Тайна ближайшего взрыва сверхновой
Прародитель сверхновой звезды SN 1987A весил в 20 раз больше нашего Солнца, таким образом он оказывался прямо на "разделительной линии", оставляя астрономов в неведении относительно того, какого именно типа компактный объект должен появиться в результате этого катаклизма.
Предложен новый метод поиска инопланетных космических станций
Французский астроном Люк Арнольд из Обсерватории Верхнего Прованса предложил новый альтернативный способ поиска следов деятельности внеземных цивилизаций возле чужих звезд.
Как коммунистка и генералы планету спасали
Озабоченность депутата Астраханкиной разделил начальник штаба - первый заместитель командующего Космическими войсками Владимир Поповкин. В ответ на ее обращение он признал, что при неаккуратном разогреве верхнего слоя атмосферы (ионосферы) вполне могут наступить катастрофические последствия планетарного характера.
Новый кандидат в ускорители космических лучей
Удалось разглядеть загадочную обширную петлеобразную структуру поперечником 20 световых лет, которая расположена возле самой компактной области звездообразования в нашей Галактике.
Пульсар 3C58 прохлаждается и расставляет сети
Изучение молодого пульсара 3C58 с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" позволило зафиксировать аномально быстрое охлаждение этого объекта. Полученные данные позволяют предположить, что плотность вещества пульсара на самом деле гораздо выше той, что следует из общепринятых теорий.
Наука-2004: марсоходы, хоббиты, пульсары, конденсат из фермионов...
Традиционный перечень журнала Science включает десятку наиболее ярких достижений науки уходящего года. Первое место в новом рейтинге заняли итоги исследования марсианской поверхности с помощью бортовой аппаратуры американских марсоходов-роверов Spirit и Opportunity, а также европейской орбитальной станции Mars Express.
Радиоастрономы нашли самый молодой звездный труп
Канадские исследователи считают, что им удалось идентифицировать недавно сформировавшуюся черную дыру или нейтронную звезду. По всей видимости, это открытие служит подтверждением теории, согласно которой подобные экзотические квазизвездные объекты рождаются в результате взрывов гигантских звезд.
Обнаружен первый двойной пульсар
Самый первый двойной пульсар был обнаружен международной командой астрономов из Великобритании, Австралии, Италии и США. Открытие позволит провести более точную проверку истинности Общей теории относительности, а также впервые изучить магнитосферу пульсара.
Найдено направление "космического ливня", устроившего потоп в Солнечной системе
Едва ли не самая интригующая проблема, с которой в свое время столкнулись исследователи космических лучей, - это необходимость объяснения так называемого "колена" в спектре первичного космического излучения - избытка высокоэнергичных частиц. До сих пор однозначного объяснения этот феномен не получил, но последние исследования все увереннее связывают эту аномалию не с особенностью "работы" галактических магнитных полей или физикой межзвездного пространства, а с тем, что нас, землян, просто угораздило родиться в относительной близости от мощного "ускорителя" частиц определенной энергии, изрядно "попортившего" астрофизикам картину мира.
Разрешена одна из загадок космических лучей
Казалось бы, в одной-единственной цифре не может быть ничего выдающегося, однако это позволило не только разрешить споры о месте рождения пульсара и определить размер его нейтронной звезды (а стало быть, уточнить физическую модель этого объекта), но и, возможно, открыть одну из важнейших тайн космических лучей.
Первые экзопланеты земного типа найдены около пульсара
До настоящего времени поиск планет вне Солнечной системы приводил, к немалому разочарованию ученых, к обнаружению лишь огромных газовых гигантов, близких по размеру к Юпитеру и Сатурну, а внутренние планеты, подобные Земле и Марсу, были недоступны современной технике. Но вот теперь астрономы впервые однозначно идентифицировали планеты, масса которых только в 4,3 и 3,0 превышает массу Земли. Еще идет речь о третьей планете, масса которой составляет две лунные массы.
Кокон вокруг миллисекундного пульсара Черная Вдова
Изображение таинственного пульсара Черная Вдова, полученное "Чандрой", позволило разглядеть удлиненный "кокон" из высокоэнергетических частиц вокруг этого объекта. Таким образом, подтверждается теория, согласно которой даже относительно слабо намагниченные старые нейтронные звезды могут производить мощные электромагнитные поля и ускорять частицы до высоких энергий, если они вращаются достаточно быстро.
Туманность Карандаша: занавес театра смерти
Новое изображение так называемой "Туманности Карандаша" получено с помощью космического телескопа "Хаббл". Самое поразительное в этой картине - цвета и подробная структура туманности. Объект, вошедший в кадр, представляет собой всего лишь малую часть гигантского остатка давно взорвавшейся звезды. Приблизительно 11 тыс лет назад звезда, расположенная в те времена на месте этой туманности в южном созвездии Парус, внезапно вспыхнула, и в земных небесах какое-то время она сияла в 250 раз ярче Венеры.