Uzay Araçları İçin Navigasyon Sistemi

Haziran 2017’de Uluslararası Uzay İstasyonu’nda göreve başlayan NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) uzay aracının amacı nötron yıldızlarıyla ilgili ölçümler yapmak. Bu görev sırasında gerçekleştirilecek deneylerden birinde X-ışını pulsarları kullanılarak uzay araçlarının konumunun belirlenmesi amaçlanıyor.
Bilim insanları bu amaçla bir devrini milisaniye ölçeğinde tamamlayan dört farklı pulsara odaklandı. Pulsardan yayılan radyasyon atımları arasındaki zaman farkı belirlenerek -ışığın bir saniyede katettiği mesafe bilindiğinden- ölçüm yapılan noktanın pulsara olan uzaklığı tespit edildi.
Bilim insanları elde ettikleri sonuçların doğruluğunu, yeryüzündeki radyo teleskopları ile yapılan ölçümlerle karşılaştırdı. Uzay aracının üzerine yerleştirilen sistem sayesinde uzay aracının konumunun otonom ve gerçek zamanlı olarak tespit edilmesi hedefleniyor.
ABD Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi’nden (NASA) bilim insanları uzayın derinliklerinde hareket eden uzay araçlarının konumunu belirleyebilmek için pulsarları yani atarcaları kullanan bir sistem geliştirdi.
Küresel konumlandırma sistemi (GPS) yeryüzünde bulunduğumuz konumu bir metreden daha düşük hata ile belirleyebiliyor. Uzay araçlarının konumunu belirleyebilmek içinse günümüzde radyo dalgaları kullanılıyor. Ancak Güneş Sistemi’nin çok uzak noktalarında örneğin Satürn’ün yörüngesinin ötesinde hareket eden uzay araçlarının konumlarını yeterli hassasiyetle belirleyebilmek hayli zor.
Pulsarlar
Nötron yıldızları, ömürlerinin sonuna gelen büyük kütleli (Güneş’ten 10-30 kat daha büyük) yıldızların çekirdeklerinin kütleçekim etkisiyle içe çökmesi sonucu oluşan çok yoğun nesnelerdir. Bazı nötron yıldızları kendi etraflarında çok yüksek hızlarla dönebilir.
Nötron yıldızları çok güçlü manyetik alana sahiptir. Nötron yıldızlarının manyetik kutuplarından yüksek enerjili parçacıklar ve radyasyon yayılabilir. Ancak nötron yıldızlarının dönme ekseni ile manyetik alan ekseni birbiriyle çakışmadığı için nötron yıldızından yayılan radyasyon, bir deniz fenerinden yayılan ışık gibi, dönerek hareket eder. Eğer nötron yıldızının manyetik kutbu görüş hizamızdaysa, nötron yıldızından yayılan radyasyon düzenli aralıklarla bize ulaşır.
Pulsarlar saniyede birkaç kez ila birkaç yüz kez kendi etraflarında dönebilir. Kendi etrafında çok hızlı dönen pulsarlar milisaniye pulsarları -bir devrini milisaniye süresinde tamamlayan pulsarlardır- olarak isimlendirilir.