पल्सर भविष्य के स्वायत्त अंतरिक्ष यान का मार्गदर्शन कर सकता है
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हालांकि अंतरिक्ष मिशनों के लिए पृथ्वी के साथ डेटा संचार करना संभव है, प्रक्रिया कुछ भी लेकिन तेज है। मल्लाह 1, उदाहरण के लिए, पृथ्वी को वापस भेजने के लिए लगभग 19 घंटे लेता है, और यह अंतराल केवल बढ़ जाती है क्योंकि अंतरिक्ष यान आगे बढ़ जाता है। वास्तव में दीर्घकालिक, गहरे अंतरिक्ष मिशनों के लिए, सिग्नल को भेजने में महत्वपूर्ण समय लगता है जो इसे काटने नहीं जा रहा है। अंतरिक्ष यान को ग्राउंड नेविगेशन पर भरोसा किए बिना अपने स्वयं के प्रक्षेपवक्र को समायोजित करने की आवश्यकता होगी। जहां पल्सर आते हैं
पिछले सप्ताह, नासा के इंजीनियरों के एक समूह ने दिखाया कि एक्स-रे, एक खोज के माध्यम से पूरी तरह से स्वायत्त अंतरिक्ष नेविगेशन संभव है, एक खोज जो हमारे दृष्टिकोण को गहन अंतरिक्ष यात्रा में बदल सकती है। एक्स-रे टाइमिंग और नेविगेशन टेक्नोलॉजी (SEXTANT) प्रयोग के लिए स्टेशन एक्सप्लोरर के दौरान एक्स-रे मार्गदर्शन प्रणाली का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया था। मिलीसेकंड तक समयबद्ध पल्सर का उपयोग करते हुए, परीक्षण शिल्प ने एक्स-रे पर भरोसा करते हुए एक अंतरिक्ष वस्तु के स्थान को हजारों मील प्रति घंटे की गति से इंगित किया।
"यह प्रदर्शन भविष्य के गहरे अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए एक सफलता है," समाचार विज्ञप्ति में नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर और SEXTANT परियोजना प्रबंधक के एक एयरोस्पेस टेक्नोलॉजिस्ट जेसन मिशेल ने कहा। "पहली बार एक्स-रे नेविगेशन को पूरी तरह से स्वायत्त रूप से और अंतरिक्ष में वास्तविक समय में प्रदर्शित करने के लिए, हम अब आगे बढ़ रहे हैं।"
हालाँकि ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (GPS) पृथ्वी पर या कम-पृथ्वी की कक्षा में स्थित वस्तुओं को ट्रैक कर सकता है, लेकिन GPS नेविगेशन लंबी दूरी के अंतरिक्ष यान के लिए कोई विकल्प नहीं है क्योंकि इसका पृथ्वी-परिक्रमा उपग्रह नेटवर्क जल्दी से सिग्नल खो देता है क्योंकि शिल्प दूर से यात्रा करता है। पृथ्वी। गहरे अंतरिक्ष वाहनों को स्वायत्त रूप से ट्रैक करने के लिए, शोधकर्ताओं को एक मजबूत संकेत खोजने की आवश्यकता थी जो कई प्रकाश-वर्षों को फैलाने में सक्षम है। इसके लिए, शोधकर्ताओं ने पल्सर की ओर रुख किया - न्यूट्रॉन सितारों के तेजी से घूमने वाले कोर - क्योंकि वे लगभग हर जगह (विशेष रूप से गहरी जगह में) उपलब्ध हैं, और मजबूत एक्स-रे संकेतों का उत्सर्जन करते हैं।
अंतरिक्ष में एक्स-रे नेविगेशन की सटीकता और आसानी का परीक्षण करने के लिए, नासा के अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी मिशन निदेशालय द्वारा वित्त पोषित SEXTANT प्रयोग, नासा के न्यूट्रॉन-स्टार आंतरिक संरचना एक्सप्लोरर (NICER) के साथ मिलकर, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर एक बाहरी संलग्न भार ( आईएसएस)।
हम बहुत अच्छा विज्ञान कर रहे हैं और अंतरिक्ष स्टेशन का उपयोग उस विज्ञान को निष्पादित करने के लिए एक मंच के रूप में कर रहे हैं, जो बदले में एक्स-रे नेविगेशन को सक्षम करता है, ”एनआईसीईआर के लिए मुख्य अन्वेषक ने कहा, गोडार्ड के कीथ गेंड्रेयू। "प्रौद्योगिकी मानवता को नेविगेट करने और आकाशगंगा का पता लगाने में मदद करेगी।"
NICER ने जून 2017 में ISS तैनाती के बाद से न्यूट्रॉन सितारों के विभिन्न पहलुओं का अध्ययन किया है, और यह वर्तमान में अपने 52 एक्स-रे दूरबीनों और सिलिकॉन-रिफ्ट डिटेक्टरों का उपयोग कर रहा है ताकि विकिरण का अध्ययन किया जा सके कि पल्सर विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम में निकलता है। पल्सर विकिरण प्रकाश के संकीर्ण बीम के रूप में हमारे पास आता है जो कि प्रकाश की चमक के समान होता है जब वे हमें प्रकाश स्तंभ की तरह उत्सर्जित करते हैं। जीपीएस में 'परमाणु-घड़ी संकेतों' की तुलना में उनके धड़कन प्रकृति में भी अनुमानित हैं, जो उन्हें अत्यधिक सावधानीपूर्वक समय के साथ काम करने में सक्षम बनाते हैं। वास्तव में, वे इतने पूर्वानुमानित हैं कि एक मिलीसेकंड पल्सर की धड़कन के लिए आने वाले समय का अनुमान भविष्य में वर्षों में लगाया जा सकता है, माइक्रोसेकंड में समय की सटीकता के साथ।
SEXTANT प्रयोग के दौरान, शोधकर्ताओं ने चार मिलीसेकंड पल्सर लक्ष्यों को चुना और NICER को तैनात किया, ताकि यह प्रकाश के संकीर्ण बीमों के भीतर एक्स-रे का पता लगा सके। टाइमिंग डेटा प्राप्त करने के लिए, एनआईसीईआर ने दो दिन की अवधि में 78 माप एकत्र किए। इन्हें तब SEXTANT के ऑनबोर्ड एल्गोरिदम में खिलाया गया था, जो एक नेविगेशनल समाधान बना रहा था जिसने NICER की कक्षीय स्थिति का खुलासा किया था। तब समाधान NICER के ऑनबोर्ड GPS- व्युत्पन्न स्थान की तुलना में था।
हालांकि एनआईसीईआर पृथ्वी के सापेक्ष 17,500 मील प्रति घंटे (28,164 किलोमीटर प्रति घंटे) की गति से आईएसएस पर यात्रा करता है, इस अध्ययन का उद्देश्य एनआईसीईआर के स्थान को 10-मील (16-किलोमीटर) के दायरे में इंगित करना है। इस तरह की सटीकता के साथ शिल्प का पता लगाने के लिए टीम को दो सप्ताह आवंटित किए गए थे, लेकिन केवल आठ घंटों के बाद दिए गए त्रिज्या के भीतर इसके स्थान का पता लगाने में सक्षम था। शिल्प के वास्तविक स्थान के तीन मील के भीतर होने वाले प्रयोग के शेष से डेटा के एक संकेत हिस्से के साथ, वहां से स्थान सटीकता में सुधार हुआ। हालांकि तीन मील की दूरी पर यह सटीक नहीं लग सकता है, यह वस्तुओं के बीच की विशाल दूरी के कारण गहन अंतरिक्ष यात्रा के लिए पर्याप्त है, जो आमतौर पर लाखों मील दूर हैं।
अब जब शोधकर्ताओं ने एक्स-रे नेविगेशन साबित कर दिया है, तो टीम 2018 में बाद में एक अतिरिक्त प्रयोग की प्रत्याशा में सॉफ़्टवेयर को अपडेट करने और सुधारने पर काम करना शुरू कर देगी। वे उपकरणों के आकार को कम करने, बिजली की आवश्यकताओं को कम करने, और संवेदनशीलता में सुधार। लक्ष्य एक्स-रे नेविगेशन तकनीक को सभी अंतरिक्ष मिशनों के लिए आसानी से उपलब्ध कराना है जो जमीनी संचार के बिना स्वायत्त नेविगेशन से लाभान्वित हो सकते हैं।
“यह सफल प्रदर्शन एक नई स्वायत्त नेविगेशन क्षमता के रूप में एक्स-रे पल्सर नेविगेशन की व्यवहार्यता को मजबूती से स्थापित करता है। हमने दिखाया है कि इस तकनीक का एक परिपक्व संस्करण सौर मंडल के भीतर और उसके बाहर कहीं भी गहरे स्थान की खोज को बढ़ा सकता है, ”मिशेल ने कहा। “यह पहले एक भयानक तकनीक है।
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हालांकि अंतरिक्ष मिशनों के लिए पृथ्वी के साथ डेटा संचार करना संभव है, प्रक्रिया कुछ भी लेकिन तेज है। मल्लाह 1, उदाहरण के लिए, पृथ्वी को वापस भेजने के लिए लगभग 19 घंटे लेता है, और यह अंतराल केवल बढ़ जाती है क्योंकि अंतरिक्ष यान आगे बढ़ जाता है। वास्तव में दीर्घकालिक, गहरे अंतरिक्ष मिशनों के लिए, सिग्नल को भेजने में महत्वपूर्ण समय लगता है जो इसे काटने नहीं जा रहा है। अंतरिक्ष यान को ग्राउंड नेविगेशन पर भरोसा किए बिना अपने स्वयं के प्रक्षेपवक्र को समायोजित करने की आवश्यकता होगी। जहां पल्सर आते हैं
पिछले सप्ताह, नासा के इंजीनियरों के एक समूह ने दिखाया कि एक्स-रे, एक खोज के माध्यम से पूरी तरह से स्वायत्त अंतरिक्ष नेविगेशन संभव है, एक खोज जो हमारे दृष्टिकोण को गहन अंतरिक्ष यात्रा में बदल सकती है। एक्स-रे टाइमिंग और नेविगेशन टेक्नोलॉजी (SEXTANT) प्रयोग के लिए स्टेशन एक्सप्लोरर के दौरान एक्स-रे मार्गदर्शन प्रणाली का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया था। मिलीसेकंड तक समयबद्ध पल्सर का उपयोग करते हुए, परीक्षण शिल्प ने एक्स-रे पर भरोसा करते हुए एक अंतरिक्ष वस्तु के स्थान को हजारों मील प्रति घंटे की गति से इंगित किया।
"यह प्रदर्शन भविष्य के गहरे अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए एक सफलता है," समाचार विज्ञप्ति में नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर और SEXTANT परियोजना प्रबंधक के एक एयरोस्पेस टेक्नोलॉजिस्ट जेसन मिशेल ने कहा। "पहली बार एक्स-रे नेविगेशन को पूरी तरह से स्वायत्त रूप से और अंतरिक्ष में वास्तविक समय में प्रदर्शित करने के लिए, हम अब आगे बढ़ रहे हैं।"
हालाँकि ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (GPS) पृथ्वी पर या कम-पृथ्वी की कक्षा में स्थित वस्तुओं को ट्रैक कर सकता है, लेकिन GPS नेविगेशन लंबी दूरी के अंतरिक्ष यान के लिए कोई विकल्प नहीं है क्योंकि इसका पृथ्वी-परिक्रमा उपग्रह नेटवर्क जल्दी से सिग्नल खो देता है क्योंकि शिल्प दूर से यात्रा करता है। पृथ्वी। गहरे अंतरिक्ष वाहनों को स्वायत्त रूप से ट्रैक करने के लिए, शोधकर्ताओं को एक मजबूत संकेत खोजने की आवश्यकता थी जो कई प्रकाश-वर्षों को फैलाने में सक्षम है। इसके लिए, शोधकर्ताओं ने पल्सर की ओर रुख किया - न्यूट्रॉन सितारों के तेजी से घूमने वाले कोर - क्योंकि वे लगभग हर जगह (विशेष रूप से गहरी जगह में) उपलब्ध हैं, और मजबूत एक्स-रे संकेतों का उत्सर्जन करते हैं।
अंतरिक्ष में एक्स-रे नेविगेशन की सटीकता और आसानी का परीक्षण करने के लिए, नासा के अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी मिशन निदेशालय द्वारा वित्त पोषित SEXTANT प्रयोग, नासा के न्यूट्रॉन-स्टार आंतरिक संरचना एक्सप्लोरर (NICER) के साथ मिलकर, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर एक बाहरी संलग्न भार ( आईएसएस)।
हम बहुत अच्छा विज्ञान कर रहे हैं और अंतरिक्ष स्टेशन का उपयोग उस विज्ञान को निष्पादित करने के लिए एक मंच के रूप में कर रहे हैं, जो बदले में एक्स-रे नेविगेशन को सक्षम करता है, ”एनआईसीईआर के लिए मुख्य अन्वेषक ने कहा, गोडार्ड के कीथ गेंड्रेयू। "प्रौद्योगिकी मानवता को नेविगेट करने और आकाशगंगा का पता लगाने में मदद करेगी।"
NICER ने जून 2017 में ISS तैनाती के बाद से न्यूट्रॉन सितारों के विभिन्न पहलुओं का अध्ययन किया है, और यह वर्तमान में अपने 52 एक्स-रे दूरबीनों और सिलिकॉन-रिफ्ट डिटेक्टरों का उपयोग कर रहा है ताकि विकिरण का अध्ययन किया जा सके कि पल्सर विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम में निकलता है। पल्सर विकिरण प्रकाश के संकीर्ण बीम के रूप में हमारे पास आता है जो कि प्रकाश की चमक के समान होता है जब वे हमें प्रकाश स्तंभ की तरह उत्सर्जित करते हैं। जीपीएस में 'परमाणु-घड़ी संकेतों' की तुलना में उनके धड़कन प्रकृति में भी अनुमानित हैं, जो उन्हें अत्यधिक सावधानीपूर्वक समय के साथ काम करने में सक्षम बनाते हैं। वास्तव में, वे इतने पूर्वानुमानित हैं कि एक मिलीसेकंड पल्सर की धड़कन के लिए आने वाले समय का अनुमान भविष्य में वर्षों में लगाया जा सकता है, माइक्रोसेकंड में समय की सटीकता के साथ।
SEXTANT प्रयोग के दौरान, शोधकर्ताओं ने चार मिलीसेकंड पल्सर लक्ष्यों को चुना और NICER को तैनात किया, ताकि यह प्रकाश के संकीर्ण बीमों के भीतर एक्स-रे का पता लगा सके। टाइमिंग डेटा प्राप्त करने के लिए, एनआईसीईआर ने दो दिन की अवधि में 78 माप एकत्र किए। इन्हें तब SEXTANT के ऑनबोर्ड एल्गोरिदम में खिलाया गया था, जो एक नेविगेशनल समाधान बना रहा था जिसने NICER की कक्षीय स्थिति का खुलासा किया था। तब समाधान NICER के ऑनबोर्ड GPS- व्युत्पन्न स्थान की तुलना में था।
हालांकि एनआईसीईआर पृथ्वी के सापेक्ष 17,500 मील प्रति घंटे (28,164 किलोमीटर प्रति घंटे) की गति से आईएसएस पर यात्रा करता है, इस अध्ययन का उद्देश्य एनआईसीईआर के स्थान को 10-मील (16-किलोमीटर) के दायरे में इंगित करना है। इस तरह की सटीकता के साथ शिल्प का पता लगाने के लिए टीम को दो सप्ताह आवंटित किए गए थे, लेकिन केवल आठ घंटों के बाद दिए गए त्रिज्या के भीतर इसके स्थान का पता लगाने में सक्षम था। शिल्प के वास्तविक स्थान के तीन मील के भीतर होने वाले प्रयोग के शेष से डेटा के एक संकेत हिस्से के साथ, वहां से स्थान सटीकता में सुधार हुआ। हालांकि तीन मील की दूरी पर यह सटीक नहीं लग सकता है, यह वस्तुओं के बीच की विशाल दूरी के कारण गहन अंतरिक्ष यात्रा के लिए पर्याप्त है, जो आमतौर पर लाखों मील दूर हैं।
अब जब शोधकर्ताओं ने एक्स-रे नेविगेशन साबित कर दिया है, तो टीम 2018 में बाद में एक अतिरिक्त प्रयोग की प्रत्याशा में सॉफ़्टवेयर को अपडेट करने और सुधारने पर काम करना शुरू कर देगी। वे उपकरणों के आकार को कम करने, बिजली की आवश्यकताओं को कम करने, और संवेदनशीलता में सुधार। लक्ष्य एक्स-रे नेविगेशन तकनीक को सभी अंतरिक्ष मिशनों के लिए आसानी से उपलब्ध कराना है जो जमीनी संचार के बिना स्वायत्त नेविगेशन से लाभान्वित हो सकते हैं।
“यह सफल प्रदर्शन एक नई स्वायत्त नेविगेशन क्षमता के रूप में एक्स-रे पल्सर नेविगेशन की व्यवहार्यता को मजबूती से स्थापित करता है। हमने दिखाया है कि इस तकनीक का एक परिपक्व संस्करण सौर मंडल के भीतर और उसके बाहर कहीं भी गहरे स्थान की खोज को बढ़ा सकता है, ”मिशेल ने कहा। “यह पहले एक भयानक तकनीक है।
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