Потеряшек не будет: зонд NASA «Новые горизонты» нашёл себя среди звёзд без помощи с Земли

На базе зонда NASA «Новые горизонты» (New Horizons), который удалился от Земли на 9 млрд км и со временем покинет нашу систему, был опробован новый метод навигации в пространстве: как и тысячи лет в истории земного мореплавания, космический аппарат ориентировался по звёздам. Погрешность определения положения составила всего 40 млн км, что в ситуации зонда можно считать попаданием в яблочко.

Источник изображения: NASA

Сегодня навигация космических аппаратов вдали от Земли осуществляется с помощью сложных расчётов с использованием радиосигналов и атомных часов. Основная работа происходит в вычислительных залах космических агентств. Всё это хорошо, пока космические аппараты находятся в пределах относительно небольших задержек связи с Землёй, но во время межзвёздных перелётов космическим кораблям придётся надеяться только на себя.

Эксперимент по ориентированию в пространстве зонда «Новые горизонты» показал, что такая навигация возможна даже при довольно скромном оборудовании. В частности, для определения его положения была использована бортовая камера LORRI, которая служила как штатной камерой для съёмки объектов, так и инструментом для выравнивания по звёздам направления зонда.

За основу для вычисления координат зонда в пространстве был взят атлас звёзд, составленный европейской астрометрической обсерваторией «Гайя» (Gaia). Эта обсерватория, работая на орбите Земли, составила наиболее точный на сегодня каталог звёзд в Млечном Пути, включая данные об их пространственном положении, скорости и векторе движения.

Очевидно, что видимое расположение ближайших звёзд с позиций «Гайя» и «Новых горизонтов» будут отличаться, что называется явлением параллакса. Это как по очереди закрывать левый и правый глаз, рассматривая расположенные недалеко предметы. Используя эти различия, можно рассчитать координаты зонда, для чего достаточно сделать снимок звёздного неба с нужными звёздами и сравнить его с базовым изображением, сделанным у Земли.

Для определения координат зонда «Новые горизонты» учёные использовали видимые положения таких двух ближайших к нам звёзд, как Проксима Центавра и Вольф 359, изображения которых были получены в один и тот же день, ведь Земля тоже движется по орбите и снимки в разные дни внесли бы большую погрешность в расчёты.

Все вычисления учёные проделали сами. На «Новых горизонтах» нет нужного оборудования. Однако работа показала, что достаточно точная навигация в межзвёздном пространстве возможна при наличии довольно простого бортового оборудования, что в будущем может получить развитие и заменит традиционную навигацию с обязательной связью с центром управления полётами.