Космический аппарат NASA New Horizons успешно выполнил первый практический тест звездной навигации в дальнем космосе. Находясь на расстоянии более 8,8 миллиардов километров от Земли и двигаясь через пояс Койпера, миссия использовала явление звездного параллакса для определения своего местоположения по отношению к двум ближайшим звездам — Проксиме Центавра и Wolf 359.
Эксперимент убедительно показал, что межпланетный зонд способен самостоятельно устанавливать свое местоположение в отдаленных районах Солнечной системы, не прибегая к радиосвязи с Землей.
Сравнив изображения, полученные аппаратом New Horizons и наземными обсерваториями, ученые зафиксировали незначительное видимое угловое смещение звезд, обусловленное наблюдением с двух удаленных точек в космическом пространстве. Этот эффект, известный в астрономии как параллакс, ранее не использовался в столь удаленных условиях. Полученные данные продемонстрировали, что даже при использовании инструментов, не предназначенных для этой цели, местоположение аппарата можно вычислить с точностью до примерно 6,6 миллиона километров.
Несмотря на то, что тест не показал высокой точности астрометрических измерений, он имеет большую демонстрационную ценность. Способность определять положение зонда в дальнем космосе, анализируя расположение звёзд вокруг него, открывает возможности для автономной навигации в будущих миссиях, выходящих за пределы Солнечной системы.
Параллакс как инструмент космической навигации
Эксперимент основан на принципе параллакса, который проявляется как видимое смещение звезды при наблюдении из двух различных точек пространства. В качестве целей были выбраны Проксима Центавра (находящаяся на расстоянии 4,2 световых года от Земли) и Вольф 359 (расположенная в 7,86 световых годах), поскольку это одни из ближайших и достаточно ярких объекты для обнаружения приборами зонда.
Сопоставление изображений, полученных аппаратом New Horizons и сделанных на Земле, обеспечило определение местоположения зонда с точностью, близкой к погрешности в 66 сантиметров на расстоянии между Нью-Йорком и Лос-Анджелесом.
Несмотря на концептуальную простоту, реализация метода требует подходящих условий для наблюдений и аккуратных вычислений. Благодаря использованию трехмерной модели локального звездного окружения, команде удалось перевести данные о параллаксах в оценку местоположения зонда. Ключевым достоинством этой методики является возможность определения позиции в космическом пространстве, основываясь исключительно на астрономических наблюдениях, без необходимости прямой связи с Землей.
Несмотря на то, что текущая точность пока не позволяет использовать этот метод в навигации, проведенный эксперимент показал его потенциал. Использование специализированного оборудования, увеличение времени экспозиции или создание сети опорных звезд может существенно улучшить точность измерений.
Новый этап для New Horizons
Основная цель эксперимента заключалась не в сборе научных данных, а в демонстрации эффекта параллакса с борта зонда, движущегося в направлении межзвездного пространства. По словам ведущего автора исследования Тода Лауэра из NOIRLab, задача состояла в том, чтобы показать, что данный метод эффективен и в таких условиях.
После завершения основной миссии, включавшей пролёт мимо Плутона в 2015 году и объекта Аррокот в 2019 году, New Horizons продолжает своё движение. В настоящее время аппарат находится во внешних областях гелиосферы и в ближайшие годы, подобно зондам Voyager, пересечёт границу, известную как termination shock, за которой начинается межзвездное пространство.
Полученные данные с каждого нового наблюдения зонда позволяют глубже изучать гелиосферу, а такие эксперименты доказывают его важность для тестирования современных технологий.