COLUMBUS, Ohio - Yttre rymden lyser med en ljus dimma av röntgenbelysning, som kommer från överallt på en gång. Men kika försiktigt in i dimman och svaga, regelbundna blips blir synliga. Det här är millisekund pulsars, stadsstora neutronstjärnor som roterar otroligt snabbt och avfyrar röntgenstrålar in i universumet med mer regelbundenhet än till och med de mest exakta atomklockorna. Och NASA vill använda dem för att navigera sonder och bemannade skepp genom djupa rymden.
Ett teleskop monterat på International Space Station (ISS), Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), har använts för att utveckla en helt ny teknik med praktiska tillämpningar på kort sikt: ett galaktiskt positioneringssystem, berättade NASA-forskaren Zaven Arzoumanian till fysiker Söndag (15 april) vid aprilmötet i American Physical Society.
Med denna teknik, "Du kan gänga en nål för att komma in i en bana runt månen på en avstängd planet istället för att göra en flyby," berättade Arzoumian till Live Science. Ett galaktiskt positioneringssystem kan också ge "en fallback, så att om en besättningsuppdrag tappar kontakten med jorden, skulle de fortfarande ha navigationssystem ombord som är autonoma."
Just nu är den typ av manövrar som navigatörer behöver för att sätta en sond i bana kring avlägsna månar gränsöverskridande. I det yttre rymdets enorma utsträckning är det bara inte möjligt att räkna ut ett fartygs plats exakt nog för att motordriva helt rätt. Det är en stor del av varför så många av de mest berömda planetuppdragen som NASA har lyckats - Voyager 1, Juno och New Horizons bland dem - har varit flybys, där rymdskepp har flygt nära, men bara förbi, stora planetobjekt.
Att förlita sig på jorden för navigering är också ett problem för besättningsuppdrag, sade Arzoumian. Om den signalen, som ansluter jorden och ett avlägset rymdfarkoster som en lång och snygg tråd, på något sätt går förlorad, skulle astronauter hårt pressas för att hitta vägen hem från Mars.
Så här fungerar det galaktiska positioneringssystemet
Ett galaktiskt positioneringssystem skulle gå långt mot att lösa det problemet, sa Arzoumian, även om han varnade för att han mer är en pulsarekspert än en navigatör. Och det skulle fungera mycket som GPS (Global Positioning System) på din smartphone.
När din telefon försöker bestämma sin plats i rymden, som Live Science tidigare har rapporterat, lyssnar den med sin radio på den exakta kryssningen av klocksignaler som kommer från en flotta GPS-satelliter i jorden omloppsbana. Telefonens GPS använder sedan skillnaderna mellan dessa fästingar för att räkna ut avståndet från varje satellit och använder den informationen för att triangulera sin egen plats i rymden.
Din telefons GPS fungerar snabbt, men Arzoumian sa att det galaktiska positioneringssystemet skulle fungera långsammare - ta den tid som krävs för att korsa långa sträckor av djup rymd. Det skulle vara ett litet, svängbart monterat röntgenteleskop, som skulle se mycket ut som den stora, skrymmande NICER som strimmats ner till sina barsta minimikomponenter. En efter en skulle den peka på åtminstone fyra millisekund pulsars och timing deras röntgen "fästingar" som en GPS gånger fästingarna på satelliter. Tre av dessa pulsars skulle berätta rymdskeppet om sitt läge i rymden, medan den fjärde skulle kalibrera sin interna klocka för att se till att den mätte de andra ordentligt.
Arzoumian konstaterade att det underliggande konceptet bakom det galaktiska positioneringssystemet inte är nytt. Den berömda Golden Record monterad på båda Voyager-rymdfarkoster innehöll en pulsarkarta som pekar alla utlänningar som en dag möter den tillbaka till planeten Jorden.
Men det här är första gången människor faktiskt använder pulsars för att navigera. Arzoumian sa redan att hans team har lyckats använda NICER för att spåra ISS genom rymden.
NASA: s Station Explorer för X-Ray Timing and Navigation (SEXTANT) -programmet, teamet bakom det galaktiska positioneringssystemet, hade som mål att spåra ISS till inom 10 mil (10 kilometer) under två veckor, sade Arzoumian.
"Vad demonstrationen tillbaka i november uppnådde var mer som 7 kilometer på två dagar," sade han.
Nästa mål för programmet är att spåra stationen till 3 km, sade han. Han sa att så småningom hoppas teamet att få under 0,6 miles av precision.
"Jag tror att vi kan komma utöver det, men jag vet inte hur långt," sade han.
Och det är allt i låg jordbana, sa han, med stationen som rullar i vilda, oförutsägbara cirklar och halva himlen blockerad av en jätteplanet, som täcker olika pulsars varje 45 minut. I djupa rymden, med ett funktionellt obegränsat synfält och där saker för det mesta rör sig i förutsägbara, raka linjer, sa han, kommer uppgiften att bli mycket lättare.
Arzoumian sa redan att andra team inom NASA har uttryckt intresse för att bygga det galaktiska positioneringssystemet i sina projekt. Han avböjde att säga vilket och ville inte tala för dem. Men det verkar troligt att vi kan se en sådan futuristisk enhet i aktion inom en mycket nära framtid.
