Navegar en el espacio es un asunto complicado. El método habitual depende de estaciones de rastreo en la Tierra para calcular la distancia de una nave espacial mediante ondas de radio, un proceso que tiene un margen de error de un metro o dos.

Esto vale para la distancia radial, pero calcular la posición angular de una nave espacial es mucho más difícil por la resolución angular limitada de las antenas de radio. La tecnología actual produce una incertidumbre de unos cuatro kilómetros por unidad astronómica de distancia entre la Tierra y la nave.

Para una nave que esté a la distancia de Plutón, eso supone una incertidumbre de 200 kilómetros y a la distancia de la Voyager 1, la incertidumbre es de 500 kilómetros.

Así pues, está claro que el que una nave pudiera calcular su propia posición con precisión sería útil.

Ayer, Werner Becker y un par de compañeros del Instituto Max Planck de Radioastronomía (Alemania) han resuelto los detalles prácticos de un sistema de navegación autónomo para naves espaciales usando señales de púlsar. Afirman que la tecnología que se está desarrollando ahora podría permitir a las naves calcular su posición con un margen de error de cinco kilómetros en cualquier punto del sistema solar.

La idea de usar los púlsares para navegar en el espacio se contempla desde hace varias décadas. Pero Becker y sus compañeros afirman que los análisis anteriores se han visto dificultados por el conocimiento limitado de los púlsares y la tecnología relativamente grande de la que se disponía para detectarlos. Ambas cosas han cambiado drásticamente en los últimos años.

Para empezar, el número de pulsos conocidos está creciendo significativamente. Los astrónomos conocen más de 2.000 púlsares y se espera que la próxima generación de radio observatorios revele decenas de miles más.

La idea básica detrás de este sistema de navegación interplanetario es usar las señales de estos púlsares de la misma forma que nosotros usamos los satélites GPS para navegar en la Tierra. Midiendo el tiempo de llegada de los pulsos desde al menos tres púlsares distintos y comparándolo con su tiempo estimado de llegada, se puede calcular la posición en un espacio tridimensional.

(Puesto que los púlsares producen un flujo de pulsos idénticos, se puede generar un número ilimitado de soluciones ambiguas al hacer esto. Pero Becker y compañía señalan que estas se pueden eliminar constriñendo las soluciones a un volumen finito en torno a la supuesta localización).

Que este sistema sea factible depende de toda una serie de importantes factores prácticos, determinados en gran medida por la longitud de onda de la radiación púlsar que el sistema de navegación esté diseñado para detectar. Esto determina el área de recepción de la antena, el consumo energético, el peso del sistema de navegación y por su puesto, su coste.

Becker y compañía calculan que para ondas de 21 centímetros, la nave espacial necesitaría una antena con un área de recepción de 150 metros cuadrados.

Pero explican que una mejor idea es usar púlsares que emiten rayos X, puesto que la tecnología para recibir y centrar rayos X ha mejorado de forma drástica en los últimos años.

Una medida del rendimiento de los espejos de rayos x es su masa. El espejo usado en el Observatorio de Rayos X Chandra lanzado en 1999, tenía una masa de 18,5 toneladas por metro cuadrado de área de recepción efectiva. En comparación, la óptica de vanguardia de microporos que se fabrica en la actualidad tiene una masa de solo 25 kilogramos para la misma área de recepción.

Así, tiene sentido usar óptica de rayos X para la navegación mediante púlsares, según Becker y sus compañeros. "Usando las señales de rayos X de púlsares de milisegundos calculamos que la navegación sería posible con una precisión de ±5 km en el sistema solar y más allá", afirman.

Es posible que esta precisión no sea necesaria para la mayoría de las misiones previstas a corto plazo. Sin embargo, Becker y sus colegas son optimistas sobre su potencial futuro: "Ya queda claro en la actualidad que esta técnica de navegación encontrará su aplicación en la astronáutica del futuro. Como dicen, hasta el infinito y más allá....

Ref: arxiv.org/abs/1305.4842: Navegación Autónoma Mediante Púlsares