Древний метод моряков помог зонду New Horizons найти себя вдали от Земли
Ученые NASA опробовали новый метод навигации в дальнем космосе — ориентацию по звездам. Объектом эксперимента стал межпланетный зонд New Horizons («Новые горизонты»), который прямо сейчас летит к границе Солнечной системы, находясь в девяти миллиардах километров от Земли. Для определения положения космический аппарат использовал эффект звездного параллакса, для этого ему не понадобилось никакого специального оборудования. Погрешность составила всего 40 миллионов километров — по словам специалистов, это «отличный» результат.
Ориентирование по звездам люди освоили еще в древности. Особенно ценным это умение оказалось для моряков: в условиях, когда никаких компасов, карт и GPS еще не существовало, единственным надежным ориентиром в ночном океане были светила. Главным небесным маяком для морских путешественников служила яркая звезда в созвездии Малой Медведицы. Ее положение на небе было почти неизменным, что позволяло не только определять направление, но и рассчитывать, сколько времени осталось до конца плавания — исходя из высоты этой звезды над горизонтом.
В древности ее называли Финикийской (ученые полагают, что первыми, кто научился ориентироваться по звездам, были финикийцы), затем — Путеводной и наконец — Полярной. Сегодня для навигации в основном применяют GPS и цифровые карты, хотя некоторые моряки продолжают использовать звезды как дополнительный способ навигации.
Что касается космического пространства, то для того, чтобы осуществлять навигацию аппарата, находящегося вдали от нашей планеты, производятся сложные вычисления с применением радиосигналов и атомных часов. Пока зонд находится в относительной близости к Земле, это не составляет большой проблемы, но в условиях межзвездных перелетов ему придется полагаться только на себя и на свое оборудование.
Один из таких дальних странников — зонд «Новые горизонты» (New Horizons), который должен вылететь за границы Солнечной системы: по расчетам ученых, он покинет пояс Койпера между 2028 и 2029 годами. В июле 2015 года он пролетел мимо Плутона и его спутников, а в 2019 году — мимо Аррокота (объекта пояса Койпера). С тех пор он продолжает удаляться от Солнца и сейчас находится на расстоянии 9,1 миллиарда километров от Земли.
Именно на «Новых горизонтах» специалисты NASA и опробовали древний метод мореплавателей — ориентирование по звездам. Чтобы вычислить координаты зонда в пространстве, команда New Horizons обратилась к атласу звезд, составленному при помощи европейской космической обсерватории Gaia («Гайа»). Этот каталог является наиболее точным на сегодняшний день — в нем содержатся данные о скорости светил Млечного Пути, их пространственном положении и векторе движения.
За основу ученые взяли две ближайшие к нам звезды — Проксиму Центавра и Вольф 359, которые удалены от Земли на расстояние 4,2 светового года и 7,8 светового года соответственно. Изображения обоих светил были получены в один день — чтобы не допустить погрешности. Для определения положения «Новых горизонтов» в космосе использовался так называемый эффект звездного параллакса. Учитывая, что «Гайя» и «Новые горизонты» находятся в разных областях космоса, они смотрят на две звезды с разных позиций. То есть с точки зрения межпланетного странника Проксима Центавра и Вольф 359 несколько смещаются относительно своего положения на земном небе.
Именно этими различиями и воспользовались специалисты. Сопоставив снимки двух звезд, сделанные Gaia и New Horizons, они смогли рассчитать положение последнего относительно звезд с погрешностью 40 миллионов километров. По словам ученых, это отличный результат, учитывая, что тестируется новый метод навигации (на основе звездного параллакса) на комическом аппарате, который находится в 60 раз дальше от Солнца, чем Земля.
Все вычисления команда выполнила самостоятельно — на «Новых горизонтах» нет соответствующего оборудования. Но зато есть бортовая камера LORRI, которая ранее использовалась для получения изображений Плутона и Аррокота. С ее помощью и были сделаны снимки двух ближайших звезд. Эксперимент показал, что определять положение зонда в межзвездном пространстве можно и при наличии довольно скромного оборудования, причем с достаточной точностью.
«New Horizons находятся так далеко, что ближайшие звезды заметно сместились по сравнению с тем, как мы видим их с Земли. Зная положение двух звезд, зафиксированное New Horizons, мы можем определить, где находится космический аппарат. Этот метод можно будет использовать в межзвездных путешествиях», — подчеркнул Тод Лауэр ведущий автор исследования, принятого к публикации в The Astronomical Journal и доступного на arXiv.
По его словам, полученные с помощью LORRI измерения были в пределах ожидаемой погрешности, но в будущих миссиях в дальний космос ученые рассчитывают повысить надежность метода. Продемонстрированная навигация по звездам не так точна, как отслеживание аппарата с Земли, но может оказаться полезной для полетов в самые дальние уголки Солнечной системы и за ее пределы, резюмировал главный исследователь New Horizons Алан Стерн.
Самое популярное
