Пульсары имеют ряд необычных свойств и характеристик. Как зомби они все равно сияют, даже если нежизнеспособны, к тому же они быстро вращаются, выпуская мощные и регулярные пучки изучения, напоминающие вспышки света, мигающие и выключающиеся с интервалом от нескольких секунд до миллисекунд. Команда ученых НАСА построила первый в своем роде стенд, имитирующий эти отличительные пульсации.
Пульсар-On-A-Table, известный как рентгеновские излучения Годдард Навигационной лаборатории тестовых стендов, был создан для проверки и подтверждения рентгеновских навигационных технологий нового поколения, который был продемонстрирован на инструменте двойного использования, выбранный в качестве миссии Opportunity NASA Explorer Mission.
Ученым посчастливилось стать исполнителями уникальной возможности, как сообщил Джейсон Митчелл, инженер Центра космических полетов Годдарда НАСА, что в Гринбелте, штат Мэриленд, который принимал участие в разработке объекта настольных размеров, имитирующий скоропалительные пульсации, отличающихся от необычного класса звезд, которые считаются самым плотным объектом во Вселенной. Как заявил Митчелл, ученые нуждаются в предоставлении возможности, которая позволила бы им рассчитать технологические риски и проверить все возможные технологические компоненты.
Миссия NICER/SEXTANT
Американское космическое агентство НАСА, на днях разработала миссию NICER/SEXTANT – Neutron-star Interior Composition Explorer, объектом проверки передовых технологий которой являются космические «зомби», или так называемые нейтронные звезды. Так, в 2017 году ученые планируют доставить на борт МКС первый прототип системы, где прибор займется изучением интерьерной композиции нейтронных звезд, посредством наблюдения за их пульсирующими ближайшими родственниками, а также пульсарами с одной платформы, демонстрирующие навигационные пульсары, называемые XNAV. Даная концепция была выдвинута учеными после открытия этих объектов еще в 1967 году.
Пульсары предлагают новые революционные навигационные решения, за счет их быстрого вращения и мощных лучей света, которые исходят от магнитных полюсов. На Земле эти лучи воспринимаются как вспышки света, которые моргают и потухают по мере своей пульсации. Из-за частых и предсказуемых пульсаций, ученые могут обеспечить высокоточное время, так же как атомно-тактовые сигналы подаются через 26-спутник, находящийся под военным управлением GPS. Однако в отличие от сигналов GPS, которые направлены на Землю, пульсары могут быть доступны в любом режиме полета, от низкой околоземной до межпланетной науки, делая данную технологию идеальной для путешествий по Солнечной системе и за ее пределами.
От причала на МКС, миссия NICER/SEXTANT будет использовать комплект из 56 рентгеновских телескопов, кремниевые детекторы и другие передовые технологии для обнаружения рентгеновских фотонов, пульсирующие в мощные пучки света, чтобы рассчитать их время прибытия. С помощью этих измерений, система сможет склеить на борту полностью автономные навигационные решения, при этом используя специально разработанные алгоритмы.
Рентгеновские навигации имеют огромный потенциал стать главной технологией для исследования дальнего космоса и важным аргументом для Сети дальней космической связи НАСА. Об этом сообщил один из разработчиков Луки Винтерниц, а также сотрудник Годдард КАСА, на счету у которого разработка другой усовершенствованной навигационной технологии – навигатор приемник, который фиксирует сигналы GPS даже в непредназначенных для этого условиях, то есть в среде с низким сигналом.
С победой Explorer, команда NICER/SEXTANT займется разработкой и интеграцией телескопа, связанного оборудования и программного обеспечения. Но, как и все космические аппараты, которые тестируются по нескольку раз, все равно до конца не могут быть доскональными, представляя для ученых другой набор проблем. Как сообщил Винтерниц, они несмотря ни на что должны испытать эту технологию. Ученые заявляют, что у них есть GPS созвездия тренажеров, которые делают наши GPS-приемники, находящиеся на орбите; но науке нужно что-то на подобии приемника XNAV.
Имитация пульсаций пульсара
По своей сути представленный Пульсар-On-A-Table делает то же самое, то есть имитирует настоящие пульсации. Он использует несколько развитой навигации Годдарда и орбиты определения программных средств, а также специализированное оборудование, для того чтобы имитировать вращение пульсара, его расположение на небе, размеры орбитальной станции, и другие параметры, которые необходимы для моделирования условий и среды, с которыми столкнется миссия NICER/SEXTANT во время разработки навигационного решения. Как заявил Винтерниц, можно изменить несколько параметров во время тестовых испытаний и в конце добавить оборудования в петле, для полного набора тестов.
Главный компонент GXNLT – это модулированный источник рентгеновского излучения Годдарда, который излучает рентгеновские фотоны с быстро меняющейся интенсивностью, включаясь и выключаясь несколько раз в секунду, тем самым имитируя пульсации целевой звезды. Каждый такой фотон проходит через маленький канал и падает на кремниевые детекторы, где получает временную отметку. Фотон события сгруппировываются в пакеты и обрабатываются по определенному алгоритму для извлечения широты время прибытия и доплеровских измерений. Полученный набор инструментов впоследствии использует эти измерения, чтобы оценить положение орбитальной позиции – в конечном счете, все это необходимо для формулировки навигационного решения.
Подспутниковые расчеты команда будет брать в качестве сравнения с бортовым приемником GPS, который разработан на основе навигационного приемника Годдарда. Две миссия НАСА будут использовать в своей работе навигационную технологию, чтобы получить GPS сигналы в условиях и местах со слабым сигналом. Эксперименты с тестового стенда показали, что NICER/SEXTANT после развертывания продемонстрирует в режиме реального времени расчеты с субкилометровой точностью, как сообщил Винтерниц.
