Пульсар-навигация: как управлять самолетом при помощи звезд

Пульсар-навигация: как управлять самолетом при помощи звезд

В былые времена корабли плавали по морям и океанам, ориентируясь на звезды. В условиях хорошей видимости это был самый точный и надежный способ навигации. Сегодня этот метод заменила технология GPS. Но звезды готовят своей возвращение в виде так называемой пульсар-навигации.

Впервые возможность появления навигации, основанной на космическом излучении, начала обсуждаться в 2000-х годах. Пульсары - это вращающиеся нейронные звезды, которые распространяют электромагнитное излучение от своих магнитных полюсов, а поскольку магнитные полюса находятся не на одной оси вращения, пучки расходятся по пространству с каждым оборотом. Около тысячи известных науке пульсаров распространяют свои волны на Землю. Это создает стабильные импульсы с периодами от 1,4 миллисекунд до 8,5 секунд. Согласно исследованию Национальной аэрокосмической лаборатории (NAL) в Амстердаме 2014 года, сигналы пульсаров и их известные расположения могут использоваться для создания альтернативы GPS. Исследователи назвали это пульсар-навигацией и, в основном, она предназначается для самолетов.
Так как спутники здесь не требуются, пульсар-навигация может быть надежной и относительно недорогой. Тысяча известных пульсаров равномерно рассеяны по небу. Их сигналы можно получить в любой момент времени, независимо от погоды. И хотя сигналы иногда нарушаются искусственными шумами, специально вывести их из строя очень трудно. Пульсары использовать гораздо более широкий диапазон частот по сравнению со спутниками GPS, которые широко известны и легко могут быть искажены.

Пульсар-навигация: как управлять самолетом при помощи звезд

Эта технология станет первым непосредственно практическим применением радиотелескопов, хотя проектирование антенны для приема сигналов не простая задача. Сигналы пульсаров в миллион раз слабее, чем сигналы GPS. Они легко теряются в фоновом шуме и излучении собственных телекоммуникационных и электромагнитных устройств. До недавнего времени только крупные радиотелескопы могли отличить импульсы от шума. Эти телескопы используют фазированную антенную решетку, чтобы наблюдать сразу несколько частот определенного направления.
Чтобы решить эту проблему, NAL собрал консорциум исследователей из европейских университетов и научно-исследовательских лабораторий в различных областях – от аэрокосмических специалистов до специалистов по обработке сигнала. Их целью является создание миниатюрной фазированной антенной решетки, способной принимать сигналы пульсара. Они уже достигли достоверной локализации после улучшения конструкции антенны и алгоритма обработки сигнала. Используя пульсары с периодами, измеряемыми миллисекундами, консорциум смог принять около тысячи образцов в секунду. Это позволило точно отличать пульсар от фонового шума.
Исследователи надеются уже в ближайшем времени продемонстрировать практические доказательства того, что пульсар-навигация дает лучшие результаты, чем GPS. Исследовательский проект является частью программы разработки воздушного транспорта European FP7.
Напомним, что в марте DARPA объявили о разработке некой формы GPS-навигации без использования спутников.

По теме:

  • О новинках DARPA
Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top