Si vous voulez savoir où vous êtes dans l’espace, vous feriez mieux d’apporter une carte. Mais c’est un peu plus compliqué que de conduire un fusil de chasse lors d’un road trip en famille.
La navigation des engins spatiaux au-delà de l’orbite terrestre est généralement effectuée par le contrôle de mission. Une série de réseaux de communication radio à travers la planète, connue sous le nom de Deep Space Network, permet aux opérateurs de se connecter avec des sondes spatiales et de mettre à jour leur statut de navigation. Le système fonctionne, mais il pourrait être meilleur. Et si un vaisseau spatial pouvait déterminer sa position de manière autonome, sans avoir besoin de téléphoner à la maison ? C’est le rêve des ingénieurs en aérospatiale depuis longtemps, et il est sur le point de se concrétiser.
Les pulsars sont la clé.
Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation – les noyaux ultra-denses d’étoiles supergéantes explosées – qui émettent des jets de rayonnement électromagnétique depuis leurs pôles. Ils agissent comme des phares interstellaires qui envoient à plusieurs reprises des signaux radio sur la Terre à un rythme fiable. Le premier pulsar a été découvert par Jocelyn Bell en 1967 et a été surnommé LGM-1 (Little Green Men 1), car jusqu’à ce qu’un deuxième soit découvert, l’intelligence extraterrestre ne pouvait être exclue comme cause du pulsar. Maintenant, nous en connaissons des milliers et sommes convaincus qu’il s’agit de phénomènes naturels.
Parce que les faisceaux de pulsars sont si prévisibles, ils peuvent être utilisés pour une sorte de triangulation, dans laquelle un vaisseau spatial recevant des signaux de pulsars qui se chevauchent devrait être capable de déterminer sa position dans l’espace à environ 5 à 10 kilomètres.
Le fondement théorique de cette méthode est solide. À tel point que les disques dorés (capsules temporelles de la Terre et de la culture humaine) qui étaient fixés sur le côté des engins spatiaux Voyager et Pioneer dans les années 1970 indiquaient graphiquement la position de notre soleil par rapport à 14 pulsars, juste au cas où des LGM tomberaient dessus. le vaisseau spatial et que vous voulez nous rendre visite ici sur Terre. Nous leur avons donné des instructions.
Mais si les pulsars sont une forme de navigation si efficace, pourquoi ne sont-ils pas déjà utilisés ? Après tout, des études sur le sujet sont en cours depuis les années 1970, lorsque le Jet Propulsion Lab a commencé à étudier cette perspective.
Dans toutes les missions spatiales, l’une des principales considérations est le poids. Il est coûteux de lancer des choses dans l’espace, donc chaque kilogramme sur chaque véhicule doit compter. Tout système de navigation pulsar fonctionnel devrait être très petit et très léger, sinon des instruments scientifiques importants ou du carburant pour la propulsion pourraient devoir être réduits pour compenser cela. Il s’agit d’un obstacle important à la conception d’un système de navigation pulsar viable. Les pulsars sont généralement des sources ponctuelles incroyablement faibles, ce qui les rend difficiles à détecter sans équipement puissant (lourd), en particulier dans les fréquences radio.
Heureusement, il existe une solution qui pourrait rendre cela faisable, et c’est d’utiliser un télescope à rayons X à la place. Ceux-ci peuvent être plus petits et plus légers, et peuvent toujours capter des signaux pulsars aussi bien qu’une antenne radio.
Ces dernières années, les astronomes ont travaillé sur l’amélioration des méthodes par lesquelles un vaisseau spatial traite les signaux de pulsar, augmentant l’efficacité du système et réduisant les marges d’erreur. Le matériel a même été testé sur la Station spatiale internationale, où l’expérience NICER/SEXTANT, de la taille d’une machine à laver, suit avec succès l’emplacement de la station à l’aide de pulsars depuis 2018. Désormais, les équipes travaillent au développement d’un matériel encore plus compact pour les missions dans l’espace lointain. . Une prépublication publiée sur ArXiv le mois dernier décrit un prototype d’unité de navigation appelée PODIUM, qui ne pèsera que 6 kg, utilisera 20 W de puissance et tiendra dans une boîte de 15 cm sur 24 cm sur 60 cm. Les premiers résultats sont prometteurs. PODIUM devrait être capable de déterminer la position d’un engin spatial dans un rayon d’environ 10 km, en utilisant les signaux de rayons X d’un catalogue de pulsars.
Bientôt, ces prototypes pourraient devenir réalité, guidant la prochaine génération de sondes spatiales vers leurs destinations. Ils sont susceptibles de guider également des engins spatiaux classés par l’homme, la prochaine station spatiale Lunar Gateway de la NASA devant être équipée d’un système de navigation pulsar. Nous sommes à l’aube de la navigation autonome dans l’espace lointain : comme le GPS, mais pour la galaxie. Maintenant, si seulement nous avions des moteurs de distorsion…
