Os restos de uma estrela de nêutrons colapsada, chamada pulsar, são magneticamente carregados e giram em qualquer lugar de uma rotação por segundo a centenas de rotações por segundo. Esses corpos celestes, cada um com 12 a 15 milhas de diâmetro, geram luz na faixa de comprimento de onda dos raios X. Pesquisadores da Universidade de Illinois Urbana-Champaign desenvolveram uma nova maneira pela qual a espaçonave pode usar sinais de vários pulsares para navegar no espaço profundo.
“Podemos usar rastreadores de estrelas para determinar a direção que uma espaçonave está apontando, mas para aprender a localização precisa da espaçonave, contamos com sinais de rádio enviados entre a espaçonave e a Terra, o que pode levar muito tempo e requer o uso de oversubscribed infraestrutura, como a Deep Space Network da NASA”, disse Zach Putnam, professor do Departamento de Engenharia Aeroespacial de Illinois.
“O uso da navegação de raios X elimina esses dois fatores, mas até agora exigia uma estimativa de posição inicial da espaçonave como ponto de partida. Esta pesquisa apresenta um sistema que encontra candidatos para possíveis localizações de espaçonaves sem informações prévias, para que a espaçonave possa navegar de forma autônoma .”
“Além disso, nossos sistemas de comunicação terrestre para missões no espaço profundo estão sobrecarregados agora”, disse ele. “Esse sistema daria autonomia à espaçonave e reduziria a dependência do solo. A navegação por pulsar de raios-X nos ajuda a contornar isso e nos permite determinar onde estamos, sem chamar.”
Putnam disse que como nossa atmosfera filtra todos os raios X, você precisa estar no espaço para observá-los. Os pulsares emitem radiação eletromagnética que se parece com pulsos porque medimos o pico nos sinais de raios-X toda vez que o pulsar gira e aponta para nós – como o raio de luz lançado do farol em um farol.
“Cada pulsar tem seu próprio sinal característico, como uma impressão digital”, disse ele. “Temos registros dos raios-X ao longo do tempo de cerca de 2.000 pulsares e como eles mudaram ao longo do tempo.”
Assim como o Sistema de Posicionamento Global, a localização pode ser determinada a partir da interseção de três sinais.
“O problema com os pulsares é que eles giram tão rápido que o sinal se repete muito”, disse ele. “Em comparação, o GPS se repete a cada duas semanas. Com pulsares, embora haja um número infinito de possíveis localizações de espaçonaves, sabemos a distância entre esses locais candidatos.
“Estamos procurando determinar a posição da espaçonave dentro de domínios que têm diâmetros da ordem de várias unidades astronômicas, como o tamanho da órbita de Júpiter – algo como um quadrado com um bilhão de milhas de lado. O desafio que estamos tentando resolver é , como podemos observar pulsares de forma inteligente e determinar totalmente todas as possíveis localizações de espaçonaves em um domínio sem usar uma quantidade excessiva de recursos de computação”, disse Putnam.
O algoritmo desenvolvido pelo estudante de pós-graduação Kevin Lohan combina observações de vários pulsares para determinar todas as posições possíveis da espaçonave. O algoritmo processa todas as interseções candidatas em duas ou três dimensões.
“Usamos o algoritmo para estudar quais pulsares devemos observar para reduzir o número de localizações de espaçonaves candidatas dentro de um determinado domínio”, disse Putnam. Os resultados mostraram que observar conjuntos de pulsares com períodos mais longos e pequenas separações angulares pode reduzir significativamente o número de soluções candidatas dentro de um determinado domínio.
Publicado em 07/05/2022 12h23
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