“¡No es como plantar cultivos!” Cómo navegamos realmente en el espacio interestelar

Mayo 4^Uno¡contigo!

Explotando desde el puerto espacial de Mos Eisley, el Halcón Milenario lleva al aventurero de Tatooine, lo que lleva a Luke Skywalker más allá del umbral hacia el espacio.Cuando el Destructor Estelar Imperial se cierra, Luke lamenta la demora de Han Solo en saltar al hiperespacio.Lleva tiempo hacer estos cálculos a través de la “Navcomputer” de Falcon.Han explica que, de lo contrario, podrían “volar a través de las estrellas” o “rebotar demasiado cerca de una supernova”.(Quizás cada uno tiene el mismo efecto, ¿las supernovas también tienen rebote?)

Se necesitan cálculos celestiales para averiguar hacia dónde se dirige.En Star Wars, los droides astromecánicos confiables como la computadora de la nave espacial o más tarde el R2-D2 hacen esto.Sin embargo, por primera vez se han realizado simulaciones de la capacidad de una nave espacial no tripulada para navegar de forma autónoma en el espacio interestelar.Si bien no son velocidades hiperespaciales, las simulaciones representan hasta la mitad de la velocidad de la luz.fabricanteCorinne R. Baylor-JonesEstas simulaciones del Instituto Max Plank de Astronomía podrían ser el primer paso para crear nuestras propias “computadoras Navi” (o R2-D2 si tienes personalidad).

corte de cuerda

El objeto más lejano que hemos enviado al espacio es la sonda espacial Voyager 1.Al igual que la Voyager, la sonda actualiza su posición a través de señales de radar y radio con la Tierra.De hecho, puede rastrear la r de la Voyager.Ubicación en tiempo real en línea.La posición de la nave espacial se triangula utilizando dos estaciones terrestres en la Tierra y luego la posición de un objeto brillante conocido junto a la posición aparente (pero no cercana) de la nave espacial de la siguiente manera:quásar.Este sistema de seguimiento es como un cordón umbilical gigante basado en luz que conecta la nave espacial con la Tierra.Sin embargo, esta nave espacial no tiene sus propias Navicomputadoras o unidades R2.Toda orientación depende de su conexión con la Tierra.Si la nave espacial sale del alcance de la señal o la señal se interrumpe, la nave espacial no tiene una forma interna de navegar.Las sondas como la Voyager eventualmente perderán su conexión con la Tierra y se mantendrán a la deriva durante cientos de millones de años.Es posible que nunca sepamos a dónde van o quién los está buscando.

en el mar de estrellas

Si planeamos enviar naves espaciales al espacio profundo, necesitan una forma de navegar y corregir su camino sin la dirección de la Tierra.Uno de los métodos sugeridos es referirse a púlsares conocidos.Un púlsar es el remanente de una estrella muerta creada por una explosión de supernova catastrófica.A medida que la estrella colapsa violentamente, el momento angular de la estrella, o rotación, se transfiere a un objeto cada vez más pequeño. Piense en ello como un patinador artístico metiendo los brazos.Este púlsar gira a una frecuencia conocida a una distancia conocida.Se pueden usar como satélites GPS interestelares para determinar su ubicación actual en el espacio 3D.Sin embargo, pocos púlsares y polvo/gas cósmicosmedio interestelar, estos cálculos de púlsares pueden causar errores.

Así que Bailer-Jones propone una forma tan antigua como surcar los mares.Usa sextante.La búsqueda de cuerpos celestes ya se realiza en el mar desde hace siglos.Los barcos usarían sextantes para medir el ángulo, o “distancia angular”, entre una estrella o el sol y el horizonte para calcular la posición de la superficie de la Tierra.

Los rayos cósmicos en las profundidades del espacio interestelar utilizan una técnica similar para medir la distancia angular entre las estrellas, y la nave espacial puede extrapolar el cambio de posición a lo largo del tiempo de su posición relativa a esa estrella.Durante los viajes espaciales, las estrellas se mueven por dos razones.El primero es el paralaje, el movimiento en el que se percibe un objeto debido a un cambio de punto de vista.Puede ver este cambio de posición si separa una mano a la altura de un brazo, cierra un ojo, cierra el otro y mira sus dedos.Los dedos parecen estar “moviéndose”.Vemos el cielo moviéndose de manera similar.

A medida que la Tierra gira alrededor del Sol, vemos que las estrellas cambian de posición.Cuando estamos en un lado de la órbita, es como mirar al cielo con un ojo abierto, como en el ejemplo de la mano.Seis meses después, vemos el otro lado del sol con el otro ojo.La cantidad de movimientos de una estrella proporciona un cálculo de la distancia a esa estrella en parsecs.Una estrella a una distancia de 1 parsec tiene una posición en el cielo de 1 “segundo” (1 3600^Uno1 grado en 6 meses para girar alrededor del sol.Un parsec se traduce en unos 3,26 años luz.De manera similar, para una nave espacial en movimiento, una estrella que está a 1 parsec de distancia se desplaza 1 segundo por cada UA (unidad astronómica = distancia promedio entre la Tierra y el sol = aproximadamente 150 millones de km) por cada astronauta que la nave espacial viaja por el espacio.

A diferencia de las observaciones terrestres desde naves espaciales, los cuásares distantes están astronómicamente demasiado lejos para funcionar en este escenario.El cuásar más cercano a la Tierra está a 500 millones de años luz, por lo que el efecto de paralaje es casi invisible.En cambio, la nave espacial observa las estrellas más cercanas y brillantes, exhibiendo el mayor efecto de paralaje, tomando medidas a lo largo del viaje.

Las estrellas también parecerán cambiar de posición a medida que pasan por la Vía Láctea por su cuenta.Cuanto más cerca esté de la estrella de una nave espacial en movimiento, más evidente será el movimiento de la estrella a lo largo del tiempo.El cambio en la posición aparente de una estrella en el cielo debido a su movimiento real a través del espacio con respecto a la nave espacial se denomina “aberración”.Los rayos cósmicos pueden distinguir los cambios en la posición de una estrella como paralaje o aberración.Observar los dos tipos de movimiento juntos, paralaje y aberración, revela dos cosas que debemos saber sobre los rayos cósmicos.Parallax proporciona la posición en tiempo real de la nave espacial en el espacio 3D.Las aberraciones proporcionan la velocidad de la nave espacial para estos movimientos estelares.

Para que el sistema funcione, la nave espacial transporta mapas estelares de posiciones y velocidades de estrellas conocidas que ya se han cartografiado desde la Tierra utilizando datos de las siguientes misiones de polarización:gaiaYHiparco.Solo Gaia está mapeando el 1% de la galaxia… . No parece mucho hasta que te das cuenta de que son mil millones de estrellas.Si nuestra nave espacial viajara incluso unos pocos años luz en el espacio, más lejos que nunca, ese mapa sería suficiente.

Computadora de navegación simulada

Se hacen algunas suposiciones sobre la nave espacial virtual que Bailer-Jones envía al espacio elegido para la simulación.Gaia puede lograr una precisión de submilisegundos en distancias angulares entre estrellas.Medida reeeeely fina.Sin embargo, por razones de seguridad, esta simulación asume que la nave espacial puede medir al menos un segundo.No sabemos qué tan poderoso es el equipo de navegación del barco.Recuerde, las sondas interestelares, junto con otros equipos de detección, deben ser pequeñas.Una medición de ángulo más precisa significa un telescopio más grande para la navegación.

Una nave espacial puede acceder a la dirección y velocidad previstas de una estrella en relación con la nave espacial utilizando un gráfico de constelación existente.La nave espacial mide la distancia angular entre la estrella seleccionada y una estrella de referencia a la que siempre apunta el sextante a bordo.En este caso, esa estrella podría ser nuestro propio sol, pero puedes usar cualquier estrella y el punto de este sistema es que la búsqueda funcionará sin importar por dónde comiences, una nota importante.

La simulación colocó la nave espacial entre 0,1 y 10 años luz de la Tierra. Esta es una estimación del límite superior de hasta dónde llegará nuestro primer intento de viaje interestelar.Recuerde, nuestra estrella más cercana, Proxima Centauri, está a solo 4,2 años luz de distancia.Incluso eso es asombroso.Los barcos también se simulan a velocidades que van de 0 a 500 km/s y relativistas (que se acercan a la velocidad de la luz) hasta 0,5c (0,5 veces la velocidad de la luz, no 0,5 en el pasado).Si quisiéramos ir a otro sistema solar, tendríamos que viajar a la velocidad de la luz y la simulación querría capturar cómo eso afecta nuestra navegación.

cual es tu 20?

Resultados de la simulación: ¡sí, puedes ver dónde estás en el espacio!En segundo lugar, Bailer-Jones determinó el grado de precisión.Por ejemplo, utilizando 10 estrellas como punto de referencia para una precisión de medición de ángulo de 1 pulgada moviéndose a 0,39c, la nave espacial puede determinar una posición con una precisión de posición de 5 AU y una precisión de velocidad de 5 km/s.No está mal.5AU es una gran burbuja de espacio.Sin embargo, con 100 estrellas, la nave espacial puede ubicarse dentro de 1,2 UA y determinar su velocidad dentro de 0,6 km/s.Además, viajar a velocidades relativistas no cambia su capacidad general para saber dónde está la nave espacial.(Dejaré el asunto a la embarcación FTL de próxima generación)

El aumento de la precisión del rango angular a 0,1 segundos de arco permite que la nave espacial se posicione dentro de 0,3 UA y acelere a 200 m/s utilizando solo 20 estrellas.Por lo tanto, las funciones adicionales que aumentan la precisión de la medición reducen el número total de cálculos que se deben realizar.Espero que Han lo sepa.

Mientras leía la investigación de Bailer-Jones, me sentí conectado con nuestra pequeña nave espacial virtual que volaba a través de las estrellas.Esto todavía está muy lejos del Hiperespacio y no estamos volando lo suficientemente rápido como para preocuparnos por volar a través de otras estrellas, pero podemos estar a punto de volar hacia otra estrella.Solo espero que la computadora náutica del barco tenga al menos algún tipo de nombre con temática de ciencia ficción.R2?L3?¿fuerte?… Checo?Cualquiera de esos servirá.