หากต้องการค้นหาร้านกาแฟที่คุณชื่นชอบในเมืองที่ไม่รู้จัก การขอเส้นทางผ่านดาวเทียมนั้นช่างน่าหลงไหล แต่เทคโนโลยีนั้นไม่สามารถพาคุณจากโลกสู่ดาวพฤหัสบดีได้ดังนั้นนักทฤษฎีจึงได้เสนอระบบกำหนดตำแหน่งรูปแบบใหม่โดยใช้ดาวแทนดาวเทียม เมื่อได้รับคลื่นวิทยุจากพัลซาร์ ดาวฤกษ์ที่ปล่อยรังสี ยานอวกาศที่อยู่เหนือชั้นบรรยากาศสามารถระบุตำแหน่งของมันในอวกาศได้
ต่างจากระบบกำหนดตำแหน่งบนโลกของดาวเทียมที่ใช้ในรถยนต์และสมาร์ทโฟน
ระบบกำหนดตำแหน่งพัลซาร์ไม่ต้องการให้มนุษย์ทำการแก้ไขทุกวัน
Angelo Tartaglia นักฟิสิกส์จาก Polytechnic University of Turin ในอิตาลีกล่าวว่า “คุณสามารถอยู่บนยานอวกาศและคุณสามารถนำทางได้โดยไม่ต้องได้รับความช่วยเหลือจากโลก”
แม้ว่าระบบนำทางที่เสนอโดย Tartaglia และเพื่อนร่วมงานเป็นเพียงการพิสูจน์แนวคิด แต่ระบบคล้าย GPS ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างในยุโรปที่ชื่อว่า Galileo สามารถนำแนวคิดนี้ไปปฏิบัติได้ภายในหนึ่งทศวรรษ เขากล่าว
หลักการเบื้องหลังการวางตำแหน่งพัลซาร์นั้นไม่แตกต่างจาก GPS ทั่วไปมากนัก เครื่องรับ GPS ในรถยนต์หรือโทรศัพท์รับสัญญาณวิทยุจากดาวเทียมที่โคจรรอบโลก ดาวเทียมจะซิงโครไนซ์กับนาฬิกาอะตอมเพื่อส่งสัญญาณพร้อมกัน เนื่องจากดาวเทียมมีระยะห่างจากเครื่องรับต่างกัน แต่ละข้อความจึงส่งถึงอุปกรณ์ในเวลาที่ต่างกัน จากความแตกต่างของเวลาเหล่านั้น อุปกรณ์ GPS จะสรุประยะทางไปยังดาวเทียมแต่ละดวง และสามารถคำนวณตำแหน่งของตัวเองได้ อุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคที่ดีที่สุดสามารถระบุตำแหน่งของคุณได้ภายในหนึ่งเมตรภายใต้สภาวะที่เหมาะสม แต่อาคารสูงหรือสิ่งรบกวนอื่นๆ สามารถกำจัดทิ้งได้ตั้งแต่ 10 ถึง 20 เมตรขึ้นไป
เนื่องจากดาวเทียมเคลื่อนที่เร็วมาก (โคจรรอบโลกวันละสองครั้ง)
จึงต้องพิจารณาทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ ทฤษฎีสัมพัทธภาพต้องการให้นาฬิกาบนกระดานเดินช้ากว่านาฬิกาบนโลก หลังจากผ่านไปสองนาที นาฬิกาของดาวเทียมไม่ตรงกับนาฬิกา Earth การส่งเวลาที่ถูกต้องไปยังดาวเทียมแต่ละดวงเป็นงานที่น่าเบื่อสำหรับกระทรวงกลาโหม ซึ่งจะกำหนดเวลาจริงจากนาฬิกาบนโลก
คลื่นความถี่ปกติของพัลซาร์สามารถใช้บอกเวลาได้เหมือนกับสัญญาณที่ได้รับจากดาวเทียม GPS แต่คณิตศาสตร์ในระบบพัลซาร์ใหม่มีความสัมพันธ์กับทฤษฎีสัมพัทธภาพอยู่แล้ว ดังนั้นการแก้ไขเหล่านั้นจึงไม่จำเป็น พัลซาร์ ซึ่งเป็นซากซุปเปอร์โนวาที่หนาแน่นซึ่งกวาดลำแสงรังสีออกจากขั้วของมัน ทำหน้าที่เป็นนาฬิกาที่ดีจริงๆ ในบางกรณีเทียบได้กับนาฬิกาอะตอม นอกจากนี้ พัลซาร์ไม่ได้เคลื่อนที่มากเมื่อเทียบกับโลกในช่วงเวลาระหว่างพัลส์ของมัน และระยะทางที่มันเคลื่อนที่ในช่วงหลายเดือนนั้นสามารถคาดเดาได้
แทนที่จะติดตามพัลซาร์จริง ทีมอิตาลีได้จำลองระบบนำทางที่เสนอบนคอมพิวเตอร์โดยใช้ซอฟต์แวร์ที่เลียนแบบสัญญาณพัลซาร์ราวกับว่าได้รับมาจากหอดูดาวในออสเตรเลีย นักวิจัยบันทึกพัลส์ปลอมเหล่านี้ทุกๆ 10 วินาทีเป็นเวลาสามวัน ทีมวิจัยได้ติดตามเส้นทางโคจรของหอดูดาวบนพื้นผิวการหมุนของโลกด้วยความแม่นยำหลายนาโนวินาทีหรือเทียบเท่าหลายร้อยเมตร โดยสรุประยะห่างระหว่างพัลซาร์กับหอดูดาว ทีมงานรายงานในบทความที่โพสต์ที่ arXiv.org บน 30 ตุลาคม
พัลซาร์เป็นแหล่งที่อ่อนแออย่างยิ่ง อย่างไรก็ตาม การตรวจจับพวกมันโดยปกติต้องใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นน้ำหนักบรรทุกหนักสำหรับยานอวกาศ ดังนั้น นักวิจัยจึงเสนอให้สร้างแหล่งกำเนิดรังสีพัลซิ่งของตัวเองด้วยการปลูกคลื่นวิทยุที่สว่างบนวัตถุท้องฟ้า เช่น ดาวอังคาร ดวงจันทร์ หรือแม้แต่ดาวเคราะห์น้อย ต้องมองเห็นแหล่งที่มาอย่างน้อยสี่แหล่งในแต่ละครั้งเพื่อกำหนดตำแหน่งในสามมิติของพื้นที่และหนึ่งมิติของเวลา การรวมพัลซาร์วิทยุที่สว่างเป็นพิเศษเพียงตัวเดียวนอกระนาบของระบบสุริยะน่าจะเหมาะเพราะจะเป็นส่วนปลายของจัตุรมุขซึ่งเป็นรูปแบบที่จะทำให้การคำนวณแม่นยำยิ่งขึ้น Tartaglia กล่าว
หรือคุณอาจมองหาพัลซาร์ที่ปล่อยรังสีเอกซ์ ซึ่งเป็นสัญญาณที่สว่างกว่ามาก Richard Matzner นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสตินกล่าว ข้อเสียของพวกเขาคือความไวต่ออิเล็กตรอนรอบโลกมากเกินไป แต่ระบบกำหนดตำแหน่งด้วยรังสีเอกซ์สามารถระบุวัตถุได้ในระยะ 10 เมตร ซึ่งเป็นการปรับปรุงความแม่นยำของระบบพัลซาร์วิทยุในระยะ 100 เมตรหรือมากกว่านั้น
ทั้งสองระบบจะมีความแม่นยำเพียงพอในการติดตามยานอวกาศที่เร่งความเร็ว 19,000 เมตรต่อวินาที ความเร็วสูงสุดที่ยานสำรวจแคสสินีไปถึงซิปผ่านโลกในปี 2542 ระหว่างทางไปยังดาวเสาร์ การคำนวณตำแหน่งของดาวเทียมตามแนวสายตาทำได้ง่ายโดยการวัดการเลื่อนดอปเปลอร์ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่ด้วยความเร็วของวัตถุ แต่ยากกว่าที่จะสร้างภาพสามมิติของวิถีโคจรของยานอวกาศ สกอตต์ แรนซัม นักดาราศาสตร์จาก National กล่าว หอดูดาวดาราศาสตร์วิทยุในชาร์ลอตส์วิลล์ รัฐเวอร์จิเนีย ระบบพัลซาร์สามารถติดตามสามมิติเหล่านั้นและตรวจจับได้ว่ายานอวกาศกำลังหลงทางหรือไม่
ระบบที่ใช้ Pulsar อาจไม่แม่นยำเท่า GPS แต่อาจเป็นระบบสำรองสำหรับ GPS หากการควบคุมภาคพื้นดินสำหรับดาวเทียมล้มเหลว
“มันจะดีกว่าไม่มีอะไรเลย” Matzner กล่าว “มันเป็นกรมธรรม์ประกันภัย”
แนะนำ : รีวิวเครื่องใช้ไฟฟ้า | รีวิวอาหารญี่ปุ่น| รีวิวที่เที่ยว | ดาราเอวี
