Műholdnavigáció pulzárokkal
(Rovat: Kína a világűrben, Navigáció és térképészet - 2016.11.12 14:15.)

Először egy most indított kínai kísérleti műholddal próbálják ki a gyakorlatban a röntgenpulzárok megfigyelésén alapuló navigációt a világűrben.

Az XPNAV-1 műhold az új Hosszú Menetelés-11 hordozórakétával indult, magyar idő szerint november 10-én, 0:42-kor. A szilárd hajtóanyagú rakétatípus tavaly szeptemberben mutatkozott be, a mostani volt a második repülése. Ezúttal Kína északnyugati részéről, Csiucsüanból (Jiuquan) emelkedett fel. A fő teher, a bő 200 kg tömegű, innovatív XPNAV-1 mellett négy kínai nanoműhold (CubeSat) is Föld körüli pályára jutott. Poláris pályán, a felszín felett kb. 500 km-es magasságban keringenek. Az XPNAV-1 gyártója a China Aerospace Science and Technology (CAST).

Az XPNAV-1 és „utastársai” indítása egy Hosszú Menetelés-11 rakétával. (Kép: CCTV)

A pulzárok gyorsan forgó, erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillagok. E különleges, rendkívül kompakt égitesteket eredetileg a rádiótartományban fedezték fel, az 1960-as évek végén. Ezeknek a korábban szupernóva-robbanásokban keletkezett neutroncsillagoknak a forgástengelye és a mágneses tengelye nem esik egybe. Így megfelelő geometriai elrendezésnél, amikor a mágneses tengely iránya épp a Föld irányával esik egybe, az itteni megfigyelő számára az égitest pulzálni látszik. A pulzárok általában röntgentartományban is megfigyelhetők, és óramű pontossággal működnek. A felvillanásaik közötti idő általában a másodperc nagyságrendjébe esik. De vannak ennél gyorsabb, ún. milliszekundumos pulzárok is. Ezek jeleinek ismétlődési pontossága túlszárnyalja az atomórákét is.

Hogyan lehet felhasználni a röntgenpulzárokat űreszközök navigációjára? A röntgensugárzás periodikus váltakozásának frekvenciája egyedi, jellemző az adott pulzárra, amelynek pedig a pozícióját pontosan ismerjük az égen. Több irányból megfigyelve az ezekből az ismert pulzárokból beérkező sugárzást egy műhold fedélzetén, háromszögeléssel meghatározható az űreszköz helyzete. Sok szempontból hasonlít ez a GPS-es navigációra, ahol különböző irányokban látszó műholdakról érkezik a rádiójel. A pulzárok azonban „természetes” viszonyítási pontokat jelentenek az égen. A helyzet meghatározására akkor is alkalmasak, ha netán teljesen kiesnének a navigációs műholdrendszerek, vagy egyszerűen az űreszköz sokkal magasabban kering azoknál. Sőt a módszer a bolygóközi térben is alkalmazható, ahová a Föld körül keringő navigációs műholdak jelei már végképp nem érnek el. (A Föld felszínén a pulzáros módszert nem lehet navigációra használni. A röntgensugarak nem hatolnak át a légkörön, a rádiópulzárok megfigyeléséhez pedig nagy méretű, érzékeny antennákra van szükség, mobil eszközökkel az nem megy.)

Fantáziakép egy röntgenpulzárról. (Kép: ESA)

A kínai kísérleti pulzáros navigációs műhold két röntgenérzékelővel repül. Ha a módszer beválik, teljesen autonóm módon is meg lehet oldani a jövőbeli űreszközök navigációját. Nem csak a kínaiak terveznek ilyen kísérletet, de a jelek szerint ők jutottak el először a gyakorlati próbáig. A NASA jövőre juttatja fel a Nemzetközi Űrállomásra a NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) nevű röntgencsillagászati berendezését, amelynek egyik célja szintén a röntgenpulzárokra támaszkodó navigáció kipróbálása lesz.

Az XPNAV-1-gyel együtt indított kisebb holdak közül a 8 kg tömegű, 6 egységes (6U), Hsziaohsziang-1 (Xiaoxiang-1) nevű CubeSat új típusú stablizáló rendszert próbál ki, amit a jövő földmegfigyelő műholdjaiban alkalmazhatnak. Három Lisuj-1 (Lishui-1) műhold kereskedelmi távérzékelő feladatokra készült.