Progettato un sistema per la navigazione interstellare

L'astronomo Coryn AL Bailer-Jones ha realizzato un sistema per la navigazione interstellare che frutta le posizioni e lo spostamento della luce delle stelle, sia vicine che distanti, e ha dimostrato la fattibilità della navigazione autonoma dei veicoli spaziali che navigano ben oltre il nostro Sistema Solare

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La navigazione interstellare potrebbe sembrare oggi l’ultimo dei problemi che un astronomo deve risolvere, ma non possiamo dimenticare che da qualche anno, alcuni veicoli spaziali lanciati diverse decadi fa, navigano nello spazio mandando ancora dati scientifici ai loro costruttori.

Ora, grazie a un astronomo, nuove tecniche potranno essere utilizzate per la navigazione delle future sonde interstellari, che tra non molti anni solcheranno lo spazio profondo a caccia di enigmi da risolvere.

L’astronomo Coryn AL Bailer-Jones ha realizzato un sistema per la navigazione interstellare che frutta le posizioni e lo spostamento della luce delle stelle, sia vicine che distanti, e ha dimostrato la fattibilità della navigazione autonoma dei veicoli spaziali che navigano ben oltre il nostro Sistema Solare.

La navigazione interstellare potrebbe essere applicata ai futuri veicoli spaziali che si troveranno nella situazione della Voyager 1, che ha fatto il suo ingresso nello spazio interstellare nel 2012, e della, Voyager 2, che si è affacciata nello spazio interstellare nel 2018.

Questi due veicoli spaziali automatici, lanciati verso i giganti del sistema solare attorno alla fine degli anni ’70 del secolo XX, hanno attraversato l’eliopausa e ora navigano tra le stelle.



Il prossimo veicolo spaziale che lascerà il sistema solare sarà la New Horizons. È solo questione di tempo, anche la New Orizons, dopo il suo emozionante incontro con Plutone e il suo sistema di lune avvenuto pochi anni fa, si unirà alle vecchie Voyager e comincerà a studiare lo spazio iniziando la sua navigazione interstellare.

Attualmente, il veicolo spaziale New Horizons si trova a quasi 14 ore luce dalla Terra, il che significa che ci vogliono 28 ore per inviare un segnale e ricevere un messaggio;

Questo modo di comunicare non è certamente il migliore per governare un veicolo spaziale e con l’aumentare della distanza dalla Terra la comunicazione sarà sempre più problematica.

Compiere un viaggio interstellare diventa un’impresa anche dal punto di vista delle comunicazioni, i segnali infatti diventeranno sempre più fiochi e deboli quando dovranno viaggiare per anni.

Questo è quanto ha spiegato Bailer-Jones nel suo studio sulla navigazione interstellare, che è ora disponibile sul server di prestampa arXiv, dove attende la revisione tra pari dalla comunità scientifica.

Come spiega Bailer-Jones nel suo studio, viste le distanze alle quali si troveranno, i veicoli spaziali interstellari dovranno essere in grado di navigare in totale autonomia.

Dovranno inoltre utilizzare le informazioni a loro disposizione per prendere decisioni cruciali come modificare la propria rotta o accendere e utilizzare gli strumenti installati a bordo.

Bailer-Jones, che lavora al Max Planck Institute for Astronomy in Germania, non è il primo ad aver pensato a un sistema di navigazione interstellare.

Anche la NASA ha lavorato sulla navigazione interstellare tramite le pulsar, utilizzando le pulsazioni regolari di questi cadaveri stellari come base per un GPS galattico.

Questo metodo potrebbe funzionare abbastanza bene, ma potrebbe essere soggetto a errori a distanze maggiori, a causa della distorsione del segnale da parte del mezzo interstellare.

Bailer-Jones ha utilizzato un catalogo di stelle ed è stato in grado di dimostrare che è possibile calcolare le coordinate di un veicolo spaziale in sei dimensioni – tre nello spazio e tre in velocità – con un’elevata precisione, in base al modo in cui le posizioni di quelle stelle cambiano da il punto di vista del veicolo spaziale stesso.

Quando un veicolo spaziale si allontana dal Sole e inizia la navigazione, le posizioni osservate e le velocità delle stelle cambieranno rispetto a quelle osservate e misurate sulla Terra a causa della parallasse, dell’aberrazione e dell’effetto Doppler.

La parallasse è il fenomeno per cui un oggetto (o in questo caso una stella) sembra cambiare posizione rispetto ad altri oggetti presenti sullo sfondo se si cambia il punto di osservazione. Per calcolare la parallasse stellare si sfrutta il cambiamento di posizione dalla Terra durante la sua orbita.

La tecnica ricorre al diametro dell’orbita terrestre e richiede l’osservazione della stella a sei mesi di distanza per calcolarne lo spostamento apparente rispetto allo sfondo stellato. Più una stella è vicina al sistema solare, più grande è la sua parallasse.

L’aberrazione stellare è lo spostamento apparente di una stella sulla volta celeste, causata dalla rivoluzione della Terra attorno al Sole e dal valore finito velocità della luce.

Poiché questi effetti coinvolgono le posizioni relative dei due corpi, un terzo corpo (rappresentato dal veicolo spaziale) in una posizione differente osserverà una diversa disposizione delle stelle sullo sfondo della volta celeste.

Purtroppo è abbastanza complesso misurare le distanze dalle stelle, ma stiamo migliorando in tal senso. Il satellite Gaia è impegnato proprio ora in una missione che intende mappare la Via Lattea in tre dimensioni e ha già realizzato la mappa più accurata della galassia fino ad oggi conosciuta, contenente oltre un miliardo di stelle.

Cataloghi stellari per la navigazione

Bailer-Jones ha testato il suo metodo di navigazione interstellare utilizzando un catalogo di stelle simulato, quindi lo ha testato sulle stelle vicine catalogate dal satellite Hipparcos nel 1997.

Sebbene il catalogo realizzato da Hipparcos non sia accurato come il catalogo realizzato finora da Gaia, questo non è particolarmente importante: l’obiettivo di Bailer-Jones era quello di dimostrare che il sistema di navigazione interstellare possa funzionare.

Utilizzando appena 20 stelle, il sistema di navigazione interstellare può calcolare la posizione e la velocità di un veicolo spaziale entro 3 unità astronomiche con una velocità di 2 chilometri al secondo.

Questa precisione può essere migliorata inversamente alla radice quadrata del numero di stelle; con 100 stelle, la precisione è scesa a 1,3 unità astronomiche e 0,7 chilometri al secondo.

Esistono ancora dei problemi da risolvere. Il sistema di navigazione non ha considerato le stelle binarie, né ha considerato la strumentazione.

L’obiettivo era dimostrare che il sistema poteva funzionare, e Bailer-Jones ha compiuto il primo importante passo verso la sua realizzazione concreta.

È possibile che il sistema di navigazione ideato da Bailer-Jones possa essere accoppiato alla navigazione mediante pulsar in modo che i due sistemi possano essere in grado di minimizzare i difetti reciproci.

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