Perdu dans l’espace? Voici une nouvelle méthode pour retrouver le chemin du retour. 6q3l1c

Paul M. Sutter est astrophysicien à Université d’État de l’Ohio, hôte de Demandez à un Spaceman et « Radio spatiale, « et auteur de »Votre place dans l’univers. « Sutter a contribué cet article à Voix d’experts de 45secondes-fr.sitesdebloques.org: Op-Ed & Insights.

L’espace est grand – vraiment grand. Et si vous voulez naviguer avec succès dans les profondeurs interstellaires de notre voie Lactée galaxie, vous allez avoir besoin d’une sorte de système fiable. Une nouvelle proposition tente de garder la méthode aussi simple que possible: utiliser des paires d’étoiles pour fournir un cadre de référence galactique.

Au sein de notre système solaire, les engins spatiaux interplanétaires s’appuient sur Terresystèmes basés sur la navigation. Lorsque nous envoyons un signal radio à un vaisseau spatial et qu’il répond, nous pouvons utiliser le délai de réponse pour calculer une distance. Nous pouvons également surveiller le vaisseau spatial dans le ciel, et en combinant toutes ces informations (position dans le ciel et distance de la Terre), nous pouvons localiser le vaisseau spatial dans le système solaire et fournir ces informations au vaisseau spatial lui-même.

Galerie: Visions de voyage de vaisseau interstellaire

Nous pouvons également utiliser le Doppler de ces ondes radio pour estimer la vitesse à laquelle le vaisseau spatial s’éloigne de la Terre. En utilisant des paraboles dispersées sur notre planète, nous pouvons mesurer le retard entre le signal d’un vaisseau spatial atteignant une parabole par rapport à une autre. Lorsque nous combinons ces données avec les informations de position, nous avons un verrou à six dimensions complet sur l’engin spatial: ses trois dimensions de position et ses trois dimensions de vitesse.

Cette méthode repose sur un réseau de systèmes radar au sol, tous en communication constante avec l’engin spatial. La technique fonctionne pour les vaisseaux spatiaux dans le système solaire et, à peine, le jumeau de la NASA Sondes Voyager.

Mais toute mission interstellaire nécessitera une nouvelle approche: ils devront naviguer de manière autonome. En principe, ces engins spatiaux pourraient utiliser des systèmes embarqués, tels que des horloges et des gyroscopes, mais les missions interstellaires dureront au moins des décennies, et de minuscules erreurs et incertitudes dans ces systèmes embarqués entraîneront sans aucun doute ces vaisseaux spatiaux.

Il y a aussi la possibilité d’utiliser pulsars, des objets en rotation qui semblent scintiller ou pulser à intervalles réguliers. Parce que chaque pulsar a une période de rotation unique, ces objets peuvent servir de balises fiables pour les missions dans l’espace lointain. Mais cela ne fonctionne que dans une bulle relativement petite près de notre système solaire, car les mesures de la période de rotation peuvent être contaminées par la poussière interstellaire, et une fois que vous perdez la trace de quel pulsar est lequel, vous êtes perdu.

La deuxième étoile à droite 4v4m4l

Les vaisseaux spatiaux interstellaires ont donc besoin d’une méthode simple et fiable pour estimer leur position dans la galaxie. Un nouveau papier récemment posté sur le serveur de pré-impression arXiv.org propose une telle solution: les étoiles elles-mêmes.

La technique est basée sur un concept très ancien: parallaxe. Si vous mettez votre doigt devant votre nez et que vous fermez les yeux en alternance, votre doigt semblera bouger. Le changement de sa position apparente provient du nouveau point de vue lorsque vous ez d’un œil à l’autre. Si vous faites le même exercice en regardant un objet éloigné, cet objet semblera beaucoup moins remuer.

C’est grâce à la parallaxe que les scientifiques ont pu pour la première fois mesurer la distance à étoiles, et c’est par parallaxe qu’un vaisseau spatial errant loin de chez lui peut prendre ses repères. Avant le lancement, nous chargeons le vaisseau spatial avec une carte précise de toutes les étoiles connues dans notre voisinage galactique. Ensuite, à mesure que l’engin s’éloigne du système solaire, il mesure les distances relatives entre plusieurs paires d’étoiles. Au fur et à mesure qu’il se déplace, les étoiles plus proches du vaisseau spatial semblent se déplacer de manière significative, tandis que les étoiles plus éloignées restent relativement fixes.

En mesurant plusieurs paires d’étoiles et en comparant les mesures avec le catalogue original basé sur la Terre, le vaisseau spatial peut déterminer quelles étoiles sont lesquelles et à quelle distance elles se trouvent, ce qui donne au vaisseau spatial une position 3D précise dans la galaxie.

Un effet relatif 73o12

Obtenir la vitesse du vaisseau spatial est un peu plus délicat, et cela repose sur une bizarrerie étrange de relativité restreinte. En raison de la finitude de la vitesse de la lumière, si vous vous déplacez assez rapidement, les objets peuvent sembler se trouver à des endroits différents de ce qu’ils sont réellement. Plus précisément, la position d’un objet semble être décalée dans la direction de votre mouvement. L’effet est appelé aberration, et il est mesurable à partir de la Terre: lorsque notre planète tourne autour du soleil, les étoiles semblent se balancer doucement d’avant en arrière dans le ciel.

Tant que le vaisseau spatial se déplace assez rapidement (et si nous voulons qu’une mission interstellaire dure des décennies, pas des millénaires, il le faut), les systèmes embarqués pourront mesurer cette aberration. En notant quelles étoiles sont décalées de leur position attendue et de combien, le vaisseau spatial peut calculer sa vitesse 3D.

Pris avec les mesures de parallaxe, l’engin spatial peut alors récupérer ses coordonnées complètes en six dimensions dans la galaxie; il sait où il se trouve et où il va.

Quelle est la précision de cette technique? Selon l’article, si le vaisseau spatial peut mesurer les positions de seulement 20 étoiles avec une précision de 1 seconde d’arc (une seconde d’arc équivaut à 1/60 d’une minute d’arc, qui est elle-même 1/60 de degré), il peut déterminer sa position dans la galaxie avec une précision de 3 unités astronomiques (AU) et sa vitesse à moins de 2 kilomètres par seconde (1,2 miles par seconde). Une UA est égale à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil – environ 93 millions de miles (150 millions de km) – donc 3 UA équivaut à environ 279 millions de miles (450 millions de km). Cela semble beaucoup, mais ce sont des cacahuètes par rapport aux milliers d’UA entre les étoiles.

Nous avons des positions précises sur plus de 20 étoiles, nous pourrions donc charger le vaisseau spatial avec un catalogue de centaines de millions d’étoiles à utiliser lors de son voyage. Chacun que le vaisseau spatial peut mesurer aiderait à localiser son emplacement avec encore plus de précision.

Maintenant, tout ce dont nous avons besoin, c’est d’un vaisseau spatial interstellaire.

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