Особенности космической навигации
Если мы хотим лететь к звёздам, то нам крайне необходимо раз-работать систему космической навигации, которая позволит гарантированно прилететь туда, куда надо. А вот с этим у нас большие проблемы. На первый взгляд кажется, что космос стабилен и в этом нет проблем. Рассчитал действительное положение космических объектов и полетел. На самом деле всё не так радужно как кажется.
Начнём с того, что положение космических объектов мы с вами определяем кажется, достаточно точно. Однако, низкая погрешность измерений, ориентировочно до 5%, в масштабах космических расстояний даёт нам огромный разброс точек координат. Так проведя несложные вычисления мы с вами при погрешности 5% и расстоянии 5 св.лет получим разброс вокруг искомой точки в 0,25 св.года, а при расстоянии 500 лет это уже 25 световых лет. То есть "куда" лечу не совсем понятно, потому, что "хочу" становится неопределённым.
Вторая проблема это искривление пространства-времени, и чем больше скорость тем оно больше, но в этом занимательном процессе участвует и ещё одна замечательная составляющая, поле тяготения космических объектов. При малой массе это терпимо, но при массах близких к нейтронным звёздам, а тем более "чёрные дыры", навигация становится интересным процессом с непредсказуемым результатам. Глубину "попадания" можно оценить по фотографиям гравитационных линз.
Кроме этого существует ряд дополнительных факторов оказывающих существенное влияние на сам полёт. Так из физических явлений можно выделить как ключевой процесс торможения и разгона. Если с разгоном мы с вами ещё более менее знаем, что делать, то с торможением проблема. Для того, что бы оказаться в искомой точке, нам надо будет затормозить в нужное время и в нужном месте. Для этого необходимо определить эту самую точку торможения.
Это далеко не все проблемы которые нам надо решить на пути к стройной системе космической навигации. Каким же образом мы их будем решать? Прежде всего нам необходимы опорные точки. К которым есть только одно, основное требование - неизменность. Таким требованиям в космосе отвечает очень мало объектов.
Первый вариант - опорные точки это плоскость галактического диска, Солнце и центр галактики. В основе так же широта и долгота. Отсчёт ведётся от Солнца и получается эдакая паутина, наложенная на нашу галактику, шаг отсчёта 5000 св.лет. Пока имеет очень большую ошибку.
Ещё один вариант использовать в качестве ориентиров пульсары. Это очень стабильные и долго живущие объекты с уникальными характеристиками. Расположение которых (относительно) не меняется тысячелетиями. Их можно использовать как маску для построения траектории полёта. НАСА в 2017 году доказало возможность ориентироваться. Точность измерения составила 4 км для наших скоростей.
Ещё один вариант, это автономная система координат. Разработчик Джозеф Гуин, он предлагает использовать камеры отслеживающие положение ближайших объектов в динамике и просчитывающих траекторию.
В 2021 году, были проведены исследования, которые показали, что для точного позиционирования достаточно 6 показателей, три это скорость и три, это космические объекты. В основу метода положено измерение параллакса для пары звёзд, и изменения скорости. Вот так всё просто, чистая геометрия. Автор Бейлер Джонс.
Что же мы сейчас используем? Конечно мы не вышли пока в глубокий космос, однако проблемы уже назревают. Викинги, Пионер улетели достаточно далеко и мы теряем с ними связь. Сейчас мы используем дальнюю космическую связь и ряд расчётных параметров, основанных на скорости света, но этого недостаточно даже сейчас.
В общем разработки есть, но у них у всех масса недостатков, а в частности конечная скорость передачи информации и точность расчёта координат. Так, что пока не изобретём перемещение в под пространстве, похоже с места не сдвинемся.
Фото гравитационной линзы. Дуги в центре, это искажённые объекты дальнего космоса.