Крошечный спутник научился ориентироваться по пульсарам экспресс
Крабовидная туманность мерцает рентгеновскими вспышками тридцать раз в секунду. Это бьётся пульсар — мёртвая звезда, которая вращается и шлёт нам импульсы, как маяк. Японский спутник NinjaSat размером с коробку из-под обуви ловил эти вспышки, чтобы понять, где он находится.
Навигация по пульсарам напоминает старый способ моряков определять долготу по звёздам. Только вместо звёзд — рентгеновские импульсы, а вместо секстанта — два газовых счётчика, которые регистрируют фотоны с энергией до 50 килоэлектронвольт. Спутник наблюдал пульсар несколько раз в разное время года, каждый раз по несколько часов. Потом данные отправили на Землю и сравнили с точным положением со спутниковой навигации.
Оказалось, что вдоль направления на пульсар спутник определял себя с ошибкой не больше сорока километров. А в трёх измерениях ошибка плавала от двадцати семи до трёхсот семидесяти километров — всё зависело от того, под каким углом плоскость орбиты спутника была повёрнута к пульсару в момент наблюдения. Летом геометрия лучше, зимой хуже — примерно как с солнечными батареями на крыше.
Так впервые доказали, что даже крошечный спутник может ориентироваться по пульсарам. В будущем такие маяки помогут аппаратам летать в дальний космос, где сигналы обычной навигации слишком слабы.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.14166
This study demonstrated the pulsar navigation capability of the CubeSat X-ray observatory NinjaSat, which is equipped with two Gas Multiplier Counters (GMCs). The GMCs are sensitive to the 2-50 keV energy band and have an effective area of 16 cm^2 per module at 6 keV. We verified the timing accuracy by observing the Crab Pulsar and confirmed stable timing performance within 100 microseconds. To demonstrate pulsar navigation, we applied a method that optimizes orbital parameters to maximize the significance of the pulsar X-ray pulse profile, known as the Significance Enhancement of Pulse-profile with Orbit-dynamics (SEPO) method. We observed the Crab Pulsar with a total exposure of approximately 100 ks at different epochs and analyzed the data transmitted to the ground. By comparing the optimized orbit with the satellite position derived from Global Positioning System data, we quantitatively evaluated the navigation performance. The results show that the position component along the Crab line of sight was consistently constrained within approximately 40 km, and the three-dimensional position error ranged from 27 to 370 km depending on the observation epoch. These results demonstrate the feasibility of applying a CubeSat-class X-ray observatory to pulsar navigation and provide the first experimental verification that the accuracy of the SEPO method depends on the seasonal geometry between the orbital plane and the pulsar direction.
Пульсар в Крабовидной туманности делает 30 оборотов в секунду — быстрее, чем лопасти кухонного блендера.
В сериале «Звёздный путь» звездолёты используют пульсары как галактические маяки — теперь это становится реальностью даже для небольших спутников.