Ingenieros de la NASA han demostrado una navegación de rayos X totalmente autónoma, que podría revolucionar el pilotaje de naves robóticas hasta los confines del sistema solar y más allá.
La demostración, que el equipo llevó a cabo con un experimento llamado SEXTANT (Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology), mostró que los púlsares de milisegundos podrían usarse para determinar con precisión la ubicación de un objeto que se mueve a miles de kilómetros por hora en el espacio, – similar a la forma en que el sistema de posicionamiento global, conocido como GPS, proporciona un posicionamiento, navegación y temporización servicios a los usuarios en la Tierra con su constelación de 24 satélites en funcionamiento.
«Esta demostración es un gran avance para la futura exploración del espacio profundo», dijo en un comunicado el gerente del proyecto SEXTANT Jason Mitchell, un tecnólogo aeroespacial del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «Como pioneros en demostrar la navegación por rayos X de forma completamente autónoma y en tiempo real en el espacio, ahora estamos liderando el camino».
Esta tecnología proporciona una nueva opción para la navegación en el espacio profundo que podría funcionar en concierto con los sistemas ópticos y de radio existentes basados en naves espaciales.
Aunque podría llevar algunos años madurar un sistema de navegación de rayos X práctico para su uso en naves espaciales de gran profundidad, el hecho de que los ingenieros de la NASA demostraron que se podía hacer es un buen augurio para futuros viajes espaciales interplanetarios.
Tal sistema proporciona una nueva opción para que las naves espaciales determinen de forma autónoma sus ubicaciones fuera de las redes de navegación mundiales basadas en la Tierra actualmente utilizadas porque los púlsares son accesibles en prácticamente todos los regímenes de vuelo imaginables, desde la tierra baja hasta el espacio más profundo.
Aprovechando los telescopios NICER
La demostración de la tecnología SEXTANT, aprovechó los 52 telescopios de rayos X y detectores de deriva de silicio que componen el proyecto NICER (Neutron-star Interior Composition Explorer) de la NASA. Desde su exitoso despliegue como una carga útil externa adjunta en la Estación Espacial Internacional en junio, ha entrenado su óptica en algunos de los objetos más inusuales del universo.
Imagen de NICER y resalta las características principales de la misión. Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA
«Estamos haciendo ciencia genial y utilizando la estación espacial como plataforma para ejecutar esa ciencia, que a su vez permite la navegación por rayos X», dijo Keith Gendreau, investigador principal de NICER de Goddard, quien presentó los hallazgos el jueves, enero. 11, en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Washington. «La tecnología ayudará a la humanidad a navegar y explorar la galaxia».
Aunque NICER está estudiando todos los tipos de estrellas de neutrones, el experimento SEXTANT se centra en las observaciones de púlsares. La radiación que emana de sus poderosos campos magnéticos es barrida casi como un faro. Las vigas estrechas se ven como destellos de luz cuando recorren nuestra línea de visión. Con estas pulsaciones predecibles, los púlsares pueden proporcionar información de sincronización de alta precisión similar a las señales de reloj atómico suministradas a través del sistema GPS.
Demostración del Día de los Veteranos
En la demostración SEXTANT que ocurrió durante las vacaciones del Día del Veterano en 2017, el equipo SEXTANT seleccionó cuatro objetivos de púlsares de milisegundos y ordenó a NICER orientarse para que pudiera detectar Rayos X dentro de sus rayos de luz. Los púlsares de milisegundos utilizados por SEXTANT son tan estables que sus tiempos de llegada de pulsos pueden predecirse a precisiones de microsegundos durante años en el futuro.
Esta ilustración muestra la misión NICER en el trabajo a bordo de la Estación Espacial Internacional. Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA
El objetivo era demostrar que el sistema podría ubicar a NICER dentro de un radio de 10 millas mientras la estación espacial aceleraba alrededor de la Tierra a poco más de 17.500 mph. En las ocho horas posteriores a comenzar el experimento el 9 de noviembre, el sistema convergió en una ubicación dentro del rango objetivo de 10 millas y se mantuvo muy por debajo de ese umbral durante el resto del experimento, dijo Mitchell. De hecho, «una buena porción» de los datos mostraba posiciones con una precisión de hasta tres millas.
Aunque el sistema de GPS utilizado de manera ubicua tiene una precisión de unos pocos pies para los usuarios de la Tierra, este nivel de precisión no es necesario cuando se navega hacia los confines del sistema solar donde las distancias entre los objetos se miden en millones de millas. «En el espacio profundo, esperamos alcanzar precisiones en cientos de metros», dijo Mitchell.
Próximos pasos y el futuro
Ahora que el equipo ha demostrado el sistema, Winternitz dijo que el equipo se enfocará en actualizar y ajustar el software de vuelo y terrestre en preparación para un segundo experimento más adelante en 2018. El objetivo final, que puede tomar años en llevar a cabo, sería desarrollar detectores y otro hardware para hacer que la navegación basada en púlsares esté disponible en futuras naves espaciales. Para hacer avanzar la tecnología para el uso operacional, los equipos se concentrarán en reducir los requisitos de tamaño, peso y potencia y mejorar la sensibilidad de los instrumentos. El equipo de SEXTANT ahora también está discutiendo la posible aplicación de la navegación de rayos X para respaldar los vuelos espaciales tripulados, añadió Mitchell.
Si una misión interplanetaria a las lunas de Júpiter o Saturno estuviera equipada con tal dispositivo de navegación, por ejemplo, sería capaz de calcular su ubicación de forma autónoma, durante largos períodos de tiempo sin comunicarse con la Tierra.
Mitchell dijo que el GPS no es una opción para estas misiones remotas porque su señal se debilita rápidamente a medida que uno viaja más allá de la red de satélites GPS alrededor de la Tierra.
«Esta exitosa demostración establece firmemente la viabilidad de la navegación de pulsar X-ray como una nueva capacidad de navegación autónoma. Hemos demostrado que una versión madura de esta tecnología podría mejorar la exploración del espacio profundo en cualquier lugar dentro del sistema solar y más allá «, dijo Mitchell. «Es una tecnología primaria impresionante».
Hasta la próxima
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