Ztraceno ve vesmíru? Možná budete potřebovat jen dvě hvězdy, abyste si našli cestu
Pokud jste někde na Zemi ztraceni, můžete použít GPS nebo veřejné památky k nalezení cesty zpět. Navigace v rozlehlosti prostoru však není tak snadná – zvláště pokud jste na kosmickém závodě miliardy kilometrů od Země. Neexistuje žádný GPS ve vesmíru a kde je orientační bod závisí na tom, odkud hledáte.
Nedávno však astronomové zjistili, že klamně jednoduchý trik by mohl pomoci novým kosmickou lodi Horizons najít cestu skrz prostor pomocí pouze dvou hvězd.
„Navigace je nezbytná“
NASA v roce 2006 spustila New Horizons, aby prozkoumala Pluto, jeho měsíce a později předměty v pásu Kuiper, disk ledových hornin a prachu ve vnějším okraji sluneční soustavy. Nové horizonty letěly společností Pluto v roce 2015 a vyzařovaly ohromující obrazy trpasličí planety a její měsíce. V roce 2024, kosmická loď překročila 60x vzdálenost Slunce Země, nový rekord.
„Navigace je nezbytná, stejně jako na Zemi,“ řekl Max Planck Institute pro zaměstnance astronomie Coryn Bailer-Jones. „Kosmická loď musí vědět, kde jsou a kde míří z mnoha důvodů“ – od plánování jejich paliva až po namíření jejich antén k odesílání údajů zpět domů.
Meziplanetární mise, jako jsou nové horizonty, sledují Deep Space Network (DSN) NASA, globální řadou obřích rozhlasových antén, které posílají a přijímají signály z kosmické lodi. Tento systém je přesný, ale vždy zaměřené na Zemi, tj. Poloha kosmické lodi se měří vzhledem k naší planetě. Jak kosmická loď cestuje dále, signály mezi pozemními stanicemi a kosmickou lodí klesá, zvyšují doba komunikace a snižují sílu signálu. Proto bude mít výhoda kosmická loď, která si může najít cestu bez žádosti o pokyny od Země.
Nová studie navrhuje jednoduchý způsob, jak toho dosáhnout pomocí hvězdné paralaxy, stejná metoda časných astronomů používaných k měření vzdáleností hvězd od Země.
Zjištění byla zveřejněna v Astronomický časopis v červnu.
Jedno oko po druhém
Jak Země obíhá na slunci, zdá se, že pozice hvězdy vzhledem k jiným hvězdám se může posunout. Tomu se říká hvězdná paralaxa.
Je to proto, že každých šest měsíců je Země na opačných stranách slunce a poskytuje dva různé pohledy. Stejného efektu můžete dosáhnout nejprve při pohledu na svíčku pouze s levým doprava a pak pouze pravé oko: svíčka změní polohu na pozadí.
Množství posunu se nazývá úhel paralaxa a přímo souvisí s vzdáleností k hvězdě.
Ve studii astronomové pozorovali dvě hvězdy ze Země a používali nástroje New Horizons. Jsou jako dvě oči, které byly 23. dubna 2020 od sebe vzdáleny 7 miliard km, kdy tým učinil pozorování.
Obě hvězdy byly Proxima Centauri a Wolf 359, umístěné 4,2 světelných let a 7,9 světelných let od Země.
„Chtěli jsme velké paralaxe, což znamená používat nejbližší hvězdy,“ řekl americký národní vědeckou nadaci astronomický astronom astronomii a hlavní autor studie Tod Lauer.
„Proxima Centauri je nejbližší hvězda kromě Slunce. Wolf 359 je v prvních pěti. Také jsme potřebovali hvězdy, které nebyly pro kameru příliš jasné. Wolf 359 byl … optimální pro navigaci, protože je téměř 90 ° od Proxima.“
Soběstačný
Pro účely studie hrála kosmická loď Evropské kosmické agentury Gaia zásadní roli: poskytla 3D pozice hvězd v pevném univerzálním referenčním rámci.
S těmito referenčními pozicemi tým měřil, jak se pozice hvězd změnily na pozadí porovnáním jejich pozic z výhodného bodu New Horizons s pozicemi ze Země.
Parallax byla 32,4 oblouků pro proxima a 15,7 arcsekund pro Wolf 359 v době měření. (Arcsekunda se rovná 1/3600. stupně.)
Tento výpočet ukázal, že nové horizonty byly umístěny na 46,89-times na vzdálenost Země-SUN-blízko 47.11 AU odhadované měřením sbalení rádia od Země.
Tato technika by mohla být nejjednodušší pro navigaci v kosmické lodi, protože nevyžaduje speciální vybavení, řekl Lauer.
„Vše, co potřebuje, je kamera, standardní počítač kosmické lodi a katalog pro referenční pozice na jakékoli kosmické lodi.“
Tým ve svém příspěvku napsal, že jeho demonstrace byla „vzdělávací“, ještě nebyla připravena k praktickému použití.
„Nemůžeme se tolik zlepšit (přesnost) s novými horizonty, ale lepší kamera na jiné kosmické lodi by pomohla,“ řekl Lauer.
Hvězdy jako kompas
„Studie je dobrá a pěkná demonstrace,“ řekl Bailer-Jones, který se do studie nezúčastnil. „Jak si sami poznamenávají, není pro navigaci v nových horizontech praktické, protože pro toto (vzdálenost) stále můžeme používat majáky na bázi Země.“
„Ale pro mnohem hlubší vesmírné mise, jako je mezihvězdné cestování, kde majáky již nejsou použitelné, je rozšíření této metody velmi užitečné.“
Řekl také, že existující metoda s názvem Stellar Astrometric Navigation také používá hvězdy a také účtuje účinky zvláštní relativity k odhadu 3D pozice a rychlosti kosmické lodi měřením úhlové separace mezi dvěma hvězdami na obloze. Nová studie navrhla jednodušší verzi této metody, dodal.
Bailer-Jones také uvedl, že vědci vyšetřují další metodu zvanou Pulsar Navigation, která používá rychle točící neutronové hvězdy, jako jsou lampy ve vesmíru, aby ukázaly cestu.
„Je to potenciálně mnohem přesnější než hvězdná astrometrická navigace, ale potřebuje přiměřenou znalost počáteční pozice, kterou by mohla hvězdná astrometrická navigace dodat,“ řekl.
Lauer řekl, že vyrostl a sledoval Star Trek A že v jedné scéně si všiml, že se zdálo, že se hvězdy pohybují, když se kosmická loď našla skrz hluboký prostor. Věděli producenti show, že byli přesní, nebo prostě zmeškali detail?
Nová metoda vyvolala tuto otázku irelevantní.
Shreejaya Kantha je spisovatelka na volné noze.
Publikováno – 8. září 2025 05:30
