La tecnología inspirada en el Halcón Milenario podría hacer posible los viajes interestelares

Detonación del puerto espacial Moss IsleeEl Halcón Milenario, que lleva a nuestros aventureros de Tatooine, hace que Luke Skywalker cruce el umbral hacia el espacio. Con los Destructores Estelares Imperiales cerrados, Luke lamenta la demora de Han Solo en saltar al Hiperespacio.

Estos cálculos toman tiempo para ser realizados en el Falcon «Naviccomputer». De lo contrario, explica Han, pueden «volar directamente a través de una estrella» o «retroceder muy cerca de una supernova». (Es probable que tenga el mismo efecto para ambos: ¿las supernovas también rebotan?)

Los cálculos celestes son fundamentales para saber hacia dónde se dirige. En Star Wars, esto lo hacen las computadoras de los barcos, o más tarde, los androides astromecánicos confiables como R2-D2. Pero por primera vez, se han realizado simulaciones de la capacidad de una nave no tripulada para viajar espontáneamente a través del espacio interestelar.

Aunque no hay velocidades hiperespaciales, las simulaciones representan velocidades de hasta la mitad de la velocidad de la luz. Creado antes Korn Piller-Jones En el Instituto Max Planck de Astronomía, esta simulación puede ser nuestro primer paso en la creación de nuestras «computadoras de navegación» (o R2-D2 si tienen un carácter).

Navega como Voyager 1 y 2

Lo más lejano que hemos enviado al universo es la sonda espacial Voyager 1. Una sonda como la Voyager actualiza su posición con señales de radar y radio con la Tierra. Realmente puedes rastrear la Voyager Sitio web en tiempo real en línea.

La posición de la nave espacial es triangular usando dos estaciones terrestres en la Tierra y luego la posición de un objeto brillante que se conoce cerca de la posición aparente (en la dirección no cercana) de la nave espacial como Quásar. Este sistema de rastreo se asemeja a un cordón umbilical gigante basado en luz que conecta el vehículo al suelo.

Pero esta carta no tiene Navicomputers ni sus unidades R2. Todas las instrucciones se basan en la conexión a tierra. Una vez que la nave espacial esté fuera del alcance de la señal, o si la señal se interrumpe, la nave espacial no tendrá un modo interno de capacidad de navegación.

Sensores como el Voyager eventualmente perderían contacto con la Tierra y se dejarían a la deriva durante cientos de millones de años. Es posible que nunca sepamos dónde terminaron o quién los encontró, si había alguien allí.

Una nave espacial navegando con un púlsar.

Si planeamos enviar la nave espacial al espacio profundo, necesitarían una forma de navegar y hacer correcciones de rumbo sin instrucciones de la Tierra. Un método propuesto es hacer referencia a púlsares conocidos.

Los púlsares son los restos de estrellas muertas de catastróficas explosiones de supernovas. Cuando las estrellas colapsan violentamente, su momento angular o rotación se transfiere a un objeto cada vez más pequeño: piense como un snowboarder tirando de sus brazos. Estos púlsares orbitan a frecuencias conocidas sobre distancias conocidas.

Puede usarse como un satélite GPS interestelar para ubicar su posición en el espacio 3D. Sin embargo, existe cierto debate sobre la precisión de este sistema, ya que solo debe depender de unos pocos púlsares y polvo / gases espaciales, que se denominan Promedio interestelar, Lo que podría provocar un error en los cálculos de los púlsares.

Entonces Biller Jones sugiere un método tan antiguo como navegar en el mar. Usa un sextante. La navegación celeste ya se ha realizado durante siglos en el océano. Los barcos usan un sextante para medir el ángulo o «distancia angular» entre una estrella o el sol y el horizonte para calcular la posición en la superficie de la Tierra.

Una nave espacial en las profundidades del espacio interestelar puede usar una técnica similar para medir la distancia angular interestelar y extrapolar su cambio de posición a lo largo del tiempo donde la nave se encuentra en relación con esas estrellas.

Las estrellas se mueven por dos razones mientras viajas por el espacio. El primero es el paralaje, que es el movimiento percibido de un objeto como resultado de su cambio de punto de vista. Puede ver este cambio de posición si levanta una mano con el brazo extendido y mira sus dedos con un ojo cerrado, luego el otro. Sus dedos parecen «moverse». Vemos el cielo moviéndose de manera similar.

A medida que nuestra Tierra gira alrededor del sol, somos testigos del cambio en la posición de las estrellas. Cuando estamos en un lado de nuestra órbita, es como si estuviéramos mirando al cielo con un ojo abierto como en el ejemplo de una mano. Seis meses después, miramos con el otro ojo al otro lado del sol. La magnitud de la transformación de la estrella nos da el cálculo de la distancia a esta estrella en el parsec. (Ejem … Han Solo, ¿estás atento? Las ligas de Knight miden la distancia).

Aparecerá una estrella a una distancia de un pársec astronómico, cambiando su posición en el cielo en «un segundo de arco» (un 3600^{El décimo} Grados en el cielo) en 6 meses de nuestra órbita alrededor del sol. Un parsec se traduce en unos 3,26 años luz. Del mismo modo, para una nave espacial en movimiento, una estrella de 1 parsec se alejará 1 segundo de arco por unidad astronómica = distancia media entre la Tierra y el Sol = aproximadamente 150 millones de km) la nave viaja a través del espacio.

A diferencia de la observación terrestre de las naves espaciales, los cuásares distantes no funcionarán en este escenario porque están astronómicamente lejos. El cuásar más cercano a la Tierra está a 500 millones de años luz de distancia, por lo que el efecto del paralaje es prácticamente invisible. En cambio, la nave espacial observará las estrellas más cercanas y brillantes para realizar mediciones a lo largo de su viaje, ya que estas estrellas mostrarán el mayor efecto de paralaje.

Las estrellas también parecerán cambiar de posición a medida que se mueven en la Vía Láctea. Cuanto más nos acercamos a esas estrellas en una nave espacial en movimiento, más pronunciado se vuelve su movimiento con el tiempo. La posición de la estrella que aparece en el cielo ha cambiado debido a esto. real El movimiento a través del espacio en relación con un barco se denomina «desviación».

La nave espacial puede distinguir los cambios en la posición de una estrella de la paralaje o la aberración. Los dos tipos de movimiento, paralaje y declinación, juntos pueden decirnos dos cosas sobre las naves espaciales que necesitamos saber. El paralaje nos da una posición en tiempo real de la nave espacial en un espacio 3D. La desviación nos da la velocidad de la nave espacial en relación con el movimiento de estas estrellas.

Para que el sistema funcione, la nave espacial llevará un mapa estelar de ubicaciones conocidas y velocidades de estrellas que ya han sido mapeadas desde la Tierra utilizando datos de tareas de mapas estelares como Gaia Y el Hiparco. Solo Gaia mapea el 1% de la galaxia … que no parece mucho hasta que te das cuenta 1.000.000.000 estrellas. Si nuestra nave espacial viajara incluso unos pocos años luz en el espacio, mucho más lejos de lo que nunca hemos estado, este mapa es más que suficiente.

Simulación de computadora de navegación

Se deben hacer algunas suposiciones sobre la nave espacial hipotética que enviamos al universo que Beller-Jones eligió para la simulación. Gaia puede lograr precisión en distancias angulares entre estrellas de menos de un milisegundo. Muy buenas medidas. Pero para estar seguro, esta simulación asume que la nave espacial puede medir al menos un segundo de arco.

No sabemos qué tan poderosas podrían ser las herramientas de navegación a bordo. Recuerde, es posible que la sonda interestelar deba ser compacta y llevar otro equipo de detección. Las mediciones de ángulos más precisas significan telescopios más grandes para la navegación.

Usando los diagramas de estrellas existentes, la nave espacial puede acceder a las direcciones y velocidades predichas de las estrellas en relación con la nave espacial. La nave espacial mide las distancias angulares entre una selección de estas estrellas y una única estrella de referencia siempre indicada por el sextante a bordo. En este caso, esta estrella podría ser nuestro sol, pero se puede usar cualquier estrella y esta es una nota importante porque el objetivo de este sistema es que la navegación funciona independientemente de dónde se haya comenzado.

Las simulaciones compuestas se colocaron entre 1 y 10 años luz de la Tierra, una estimación más alta de qué tan lejos viajarían nuestros primeros intentos de viaje interestelar. Recuerde que nuestra estrella más cercana, Proxima Centauri, está a solo 4,2 años luz de distancia. Incluso eso sería asombroso.

La nave también se simula a velocidades de 0 a 500 km / s además de la relatividad (cercana a la velocidad de la luz) hasta 0.5c (0.5 veces la velocidad de la luz – NO. 5) pasado velocidad de la luz). Si tuviéramos que movernos a otro sistema solar, probablemente tendríamos que viajar a una buena fracción de la velocidad de la luz, y las simulaciones quieren ver cómo afecta eso a nuestra navegación.

Resultados de la simulación: ¡Sí, puedes saber dónde estás en el espacio! En segundo lugar, Bailer-Jones determinó el grado de precisión. Por ejemplo, utilizando 10 estrellas como punto de referencia con una resolución angular de 1 pulgada que se mueve a 0,3 ° C, la nave espacial puede ubicarse con una precisión de posicionamiento de 5 UA y una precisión de velocidad de 5 km / s. no está mal. Sin embargo, 5AU es una gran burbuja de espacio.

Sin embargo, usando 100 estrellas, el vehículo puede ubicarse dentro de 1.2 AU y ubicar su velocidad en el rango de 0.6 km / s. Además, viajar a velocidades relativas no altera la capacidad general del vehículo para saber dónde está. (Dejaremos el problema a la próxima generación de buques FTL)

Si aumenta la precisión de la medición de la distancia angular a 0,1 segundos de arco, la posición del vehículo dentro de 0,3 UA y la velocidad se puede medir a 200 metros / segundo utilizando solo 20 estrellas. Por lo tanto, cualquier capacidad adicional para aumentar la precisión de la medición reduce el número de cálculos totales que deben realizarse. Esperamos que Han lo sepa.

Al leer la investigación de Bailer-Jones, sentí una conexión con nuestra hipotética nave espacial que volaba a través de las estrellas. Esto todavía está lejos del hiperespacio, y simplemente no estamos volando lo suficientemente rápido como para preocuparnos por volar. A través de Otras estrellas, pero podríamos estar cerca de volar a Otras estrellas. Solo espero que a las computadoras de navegación del barco se les dé al menos algún tipo de nombre en el título de ciencia ficción. R2? L3? ¿Correoso? … ¿Chéjov? Cualquiera de estos servirá.

Este artículo se publicó originalmente en: El universo hoy por Mateo Simón. Leer el El artículo original está aquí.