Sulla Terra, il GPS del tuo telefono si affida a satelliti che trasmettono segnali con precisione millimetrica. Nello spazio profondo, lontano da qualsiasi rete di satelliti terrestri, gli scienziati stanno sperimentando un sistema di navigazione completamente diverso: basato su stelle morte che ruotano vorticosamente.
Fari cosmici incredibilmente precisi
Le pulsar sono stelle di neutroni, cioè i resti densissimi di stelle esplose, che ruotano velocissime su se stesse emettendo fasci di onde radio dai loro poli magnetici. Quando uno di questi fasci punta verso la Terra durante la rotazione, riceviamo un impulso regolare, un po' come il lampo periodico di un faro marino. Alcune pulsar ruotano centinaia di volte al secondo, con una regolarità temporale così precisa da rivaleggiare con i migliori orologi atomici costruiti dall'uomo.
Perché il GPS terrestre non funziona nello spazio profondo
Il sistema satellitare GPS che usiamo sulla Terra funziona benissimo vicino al nostro pianeta, ma diventa completamente inutile per una sonda diretta verso Marte o oltre: i segnali dei satelliti GPS sono infatti concepiti per coprire solo l'area vicina alla Terra, e diventano troppo deboli o del tutto assenti a distanze planetarie. Le sonde nello spazio profondo devono quindi affidarsi ad altri metodi, come la comunicazione diretta con le antenne del Deep Space Network sulla Terra, che però richiede tempo e risorse limitate.
Come funzionerebbe una vera "bussola" a pulsar
Il principio alla base di questo sistema è simile a quello del GPS terrestre, ma usa le pulsar al posto dei satelliti artificiali. Una sonda dotata di uno speciale rilevatore di raggi X misurerebbe con precisione il momento esatto in cui riceve gli impulsi da almeno tre o quattro pulsar diverse, conosciute e catalogate in anticipo. Confrontando questi tempi di arrivo con quelli previsti se la sonda si trovasse in un punto di riferimento noto, un computer di bordo potrebbe calcolare autonomamente la propria posizione esatta nello spazio, senza bisogno di alcuna comunicazione con la Terra.
- Usa satelliti artificiali vicini alla Terra
- Copertura limitata alle vicinanze del pianeta
- Già in uso quotidiano da decenni
- Usa stelle di neutroni lontanissime
- Funzionerebbe ovunque nello spazio profondo
- Ancora in fase sperimentale
Il grande vantaggio dell'autonomia
Il beneficio più importante di un sistema di navigazione basato sulle pulsar sarebbe l'indipendenza completa dalla Terra: una sonda diretta verso i confini del Sistema Solare, o persino verso un'altra stella in un lontano futuro, potrebbe calcolare autonomamente la propria posizione senza dover aspettare un segnale di conferma dalla Terra, che a quelle distanze può richiedere ore o addirittura giorni per il solo viaggio di andata. Questo renderebbe le missioni future molto più rapide da gestire e potenzialmente più sicure in caso di problemi improvvisi.
Domande frequenti
La navigazione a pulsar è già usata dalle missioni spaziali reali?
È stata dimostrata con successo in via sperimentale dalla missione NICER della NASA, ma non è ancora diventata uno standard operativo per le missioni spaziali attuali.
Quante pulsar servono per calcolare una posizione precisa?
Generalmente servono almeno tre o quattro pulsar diverse e ben conosciute, osservate contemporaneamente, per ottenere un calcolo di posizione sufficientemente accurato in tre dimensioni.
Le pulsar usate per la navigazione potrebbero mai smettere di funzionare?
Le pulsar rallentano lentissimamente nel corso di milioni di anni, ma su scale temporali rilevanti per le missioni spaziali umane restano affidabilissime e praticamente costanti come riferimento.
Sintesi finale
Le pulsar, resti stellari che ruotano vorticosamente emettendo impulsi regolarissimi, potrebbero un giorno diventare il sistema di navigazione universale per le missioni nello spazio profondo, permettendo alle sonde di calcolare la propria posizione senza dipendere dalla comunicazione con la Terra. Un'idea già testata con successo, in attesa di diventare realtà operativa.
Fonti e approfondimenti
Questo articolo è basato su risorse divulgative di NASA (nasa.gov) sulla missione NICER e sulla navigazione a pulsar. Per approfondire: NASA, "NICER Mission" (nasa.gov/nicer); NASA, "Pulsar Navigation" (science.nasa.gov).
