Eeuwen geleden navigeerden zeelieden al op de sterren. Waarschijnlijk niet met een extreem hoge precisie maar het werkte. Misschien dat het team wetenschappers van het Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching, Duitsland, wel geïnspireerd raakten door dat idee. Astrofysicus Werner Becker en collega’s presenteren vandaag een systeem waarmee we in het hele zonnestelsel en ver daarbuiten kunnen navigeren op basis van signalen uit de sterren, van zogenoemde pulsars.
Natuurlijke GPS-bakens
Pulsars zijn neutronensterren die op twee punten sterke bundels van elektromagnetische straling genereren, bijvoorbeeld Röntgenstraling of radiogolven. Omdat neutronensterren vaak enorm snel om hun as tollen kan het zijn dat zo’n bundel steeds heel even richting de aarde schijnt. We nemen de ster dan waar als een serie korte elektromagnetische pulsen (vandaar de naam pulsar). Dat gebeurt met een extreem vaste regelmaat, soms zelfs preciezer dan een atoomklok. Daarnaast zijn er verspreid over het heelal veel pulsars te vinden. Al deze kenmerken maken ze de perfecte natuurlijke bakens voor een positioneringssysteem, aldus de Duitsers.
In vergelijking, het Amerikaanse GPS (Global Positioning System) of het in ontwikkeling zijnde Europese Galileo-systeem berusten op een aantal satellieten verspreid rond de aarde die op vaste tijden een puls uitzenden. Door de signalen van verschillende satellieten met elkaar te vergelijken kan een GPS-ontvanger op aarde berekenen hoe ver hij is verwijdert van elk van deze satellieten. Hoe langer het signaal (dat met de lichtsnelheid reist) er namelijk over heeft gedaan, des te verder is de ontvanger van de desbetreffende satelliet af. Alle afstanden gecombineerd geven uiteindelijk een positiebepaling.
Precies tot op enkele kilometers
Voor ruimtereizen kunnen de Röntgenpulsen van pulsars prima dienen als een kosmisch navigatiesysteem. Door de aankomsttijden van de pulsen te vergelijken met de voorspelde tijden van een referentielocatie kan de locatie van een ruimteschip tot op enkele kilometers precies bepaald worden. Op aarde lijkt dat misschien niet heel precies, maar op de schaal van het universum is dat best een prestatie.
‘Sondes en bemande capsules die naar andere planeten, bijvoorbeeld Mars, reizen kunnen aan de hand van dit systeem automatisch navigeren’, aldus onderzoeksleider Becker. Maar hij denkt ook al verder. ‘Ik vind het geweldig dat we nu al de techniek kunnen ontwikkelen waarmee ons nageslacht de weg naar andere sterren kan vinden.’