Pulsar adı verilen çökmüş bir nötron yıldızının kalıntıları manyetik olarak yüklüdür ve saniyede bir dönüşten saniyede yüzlerce dönüşe kadar herhangi bir yerde döner. Her biri 12 ila 15 mil çapında olan bu gök cisimleri, x-ışını dalga boyu aralığında ışık üretir. Illinois Üniversitesi Grainger Mühendislik Fakültesi’ndeki araştırmacılar, Urbana-Champaign, uzay aracının derin uzayda gezinmek için birden fazla pulsardan gelen sinyalleri kullanabileceği yeni bir yol geliştirdi.

“Bir uzay aracının işaret ettiği yönü belirlemek için yıldız izleyicileri kullanabiliriz, ancak uzay aracının kesin konumunu öğrenmek için, uzay aracı ile Dünya arasında gönderilen radyo sinyallerine güveniyoruz, bu da çok zaman alabilir ve NASA’nın Derin Uzay Ağı gibi aşırı abone olmuş altyapının kullanılmasını gerektirir” diyor Illinois Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümü’nde profesör olan Zach Putnam.

“X-ışını navigasyonunu kullanmak bu iki faktörü ortadan kaldırıyor, ancak şimdiye kadar uzay aracının başlangıç noktası olarak ilk konum tahminini gerektiriyordu. Bu araştırma, önceden bilgi olmadan olası uzay aracı konumları için adayları bulan bir sistem sunuyor, böylece uzay aracı özerk bir şekilde gezinebiliyor. ”

“Ayrıca, derin uzay görevleri için yer iletişim sistemlerimiz şu anda aşırı yüklendi” dedi. “Bu sistem uzay aracına özerklik kazandıracak ve yere bağımlılığı azaltacaktır. X-ışını pulsar navigasyonu bizi bunun etrafında toplar ve aramadan nerede olduğumuzu belirlememize izin verir. ”

Putnam, atmosferimiz tüm x-ışınlarını filtrelediği için, onları gözlemlemek için uzayda olmanız gerektiğini söyledi. Pulsarlar, darbelere benzeyen elektromanyetik radyasyon yayar, çünkü pulsar her döndüğünde ve bize doğru işaret ettiğinde x-ışını sinyallerindeki zirveyi ölçeriz – bir deniz fenerindeki fenerden atılan ışık ışını gibi.

“Her pulsarın parmak izi gibi kendine özgü bir sinyali var” dedi. “2.000 kadar pulsardan zaman içinde x-ışınlarının ve zaman içinde nasıl değiştiklerinin kayıtlarına sahibiz.”

Küresel Konumlandırma Sistemi gibi, konum üç sinyalin kesişmesinden belirlenebilir.

“Pulsarlarla ilgili sorun, sinyalin kendini çok fazla tekrarlayacağı kadar hızlı dönmeleridir” dedi. “Buna karşılık, GPS her iki haftada bir tekrarlanıyor. Pulsarlarla, sonsuz sayıda olası uzay aracı konumu olsa da, bu aday konumların birbirinden ne kadar uzak olduğunu biliyoruz.

“Jüpiter’in yörüngesinin büyüklüğü gibi çoklu astronomik birimlerin sırasına göre çapları olan alanlar içindeki uzay aracı konumunu belirlemeye bakıyoruz – bir tarafında bir milyar mil olan bir kare gibi bir şey. Ele almaya çalıştığımız zorluk, pulsarları akıllıca nasıl gözlemleyeceğimiz ve aşırı miktarda hesaplama kaynağı kullanmadan bir alandaki olası tüm uzay aracı konumlarını tam olarak nasıl belirleyeceğimizdir, “dedi Putnam.

Yüksek lisans öğrencisi Kevin Lohan tarafından geliştirilen algoritma, uzay aracının olası tüm konumlarını belirlemek için çok sayıda pulsardan gelen gözlemleri birleştiriyor. Algoritma, tüm aday kesişimleri iki boyutlu veya üç boyutlu olarak işler.

Putnam, “Algoritmayı, belirli bir alandaki aday uzay aracı konumlarının sayısını azaltmak için hangi pulsarları gözlemlememiz gerektiğini incelemek için kullandık” dedi. Sonuçlar, daha uzun periyotlara ve küçük açısal ayırmalara sahip pulsar kümelerinin gözlemlenmesinin, belirli bir alandaki aday çözümlerin sayısını önemli ölçüde azaltabileceğini göstermiştir.

Araştırma kısmen NASA tarafından finanse edildi.