50 Millionen Lichtjahre entfernt a Quasar befindet sich im Zentrum der Galaxie NGC 4438, einer unglaublich hellen Licht- und Strahlungsquelle, die das Ergebnis eines supermassiven Schwarzen Lochs ist, das sich aktiv von Gas und Staub in der Nähe ernährt (und so ziemlich allem anderen, das sich zu nahe wagt). Milchstraßen, dieser Quasar – und andere ähnliche – sind die hellsten Objekte im sichtbaren Universum … so hell, dass sie von verschiedenen Erkundungsraumfahrzeugen als Leuchtfeuer für die interplanetare Navigation verwendet werden.
„Ich muss wieder zu den Meeren hinabsteigen, zum einsamen Meer und zum Himmel, Und alles, worum ich sie bitte, ist ein Großsegler und ein Stern, um sie zu steuern.“– John Masefield, 'Seefieber'
Weltraummissionen erfordern eine präzise Navigation, insbesondere bei der Annäherung an Körper wie Mars, Venus oder Kometen. Es ist oft notwendig, ein Raumschiff, das sich 100 Millionen km von der Erde entfernt befindet, auf nur 1 km genau zu lokalisieren. Um diese Genauigkeit zu erreichen, verwenden Experten Quasare – die hellsten bekannten Objekte im Universum – als Beacons in einer Technik, die als Delta-Differential One-Way Ranging oder Delta-DOR bekannt ist.
So funktioniert Delta-DOR (ESA)
Delta-DOR verwendet zwei Antennen an entfernten Orten auf der Erde (wie Goldstone in Kalifornien und Canberra in Australien), um gleichzeitig ein sendendes Raumfahrzeug zu verfolgen, um die Zeitdifferenz (Verzögerung) zwischen den an den beiden Stationen ankommenden Signalen zu messen.
Leider kann die Verzögerung durch verschiedene Fehlerquellen beeinflusst werden, z. B. durch die durch die Troposphäre, die Ionosphäre und das Sonnenplasma wandernden Funkwellen sowie durch Uhreninstabilitäten an den Bodenstationen.
Delta-DOR korrigiert diese Fehler, indem es einen Quasar verfolgt, der sich zur Kalibrierung in der Nähe des Raumfahrzeugs befindet – normalerweise innerhalb von zehn Grad. Die Richtung des gewählten Quasars ist durch astronomische Messungen bereits sehr gut bekannt, typischerweise auf näher als 50 Milliardstel Grad (ein Nanorad oder 0,208533 Millibogensekunde). Die Verzögerungszeit des Quasars wird von der des Raumfahrzeugs abgezogen, was die Delta-DOR-Messung liefert und eine erstaunlich hochpräzise Navigation über lange Distanzen ermöglicht.
„Quasar-Standorte definieren ein Referenzsystem. Sie ermöglichen es den Ingenieuren, die Genauigkeit der von Bodenstationen durchgeführten Messungen und die Genauigkeit der Richtung zum Raumfahrzeug auf eine Größenordnung von einem Millionstel Grad zu verbessern.“
– Frank Budnik, ESA-Flugdynamikexperte
Obwohl sich der Quasar in NGC 4438 also 50 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt befindet, kann er Ingenieuren helfen, eine 100 Millionen Kilometer entfernte Raumsonde mit einer Genauigkeit von mehreren hundert Metern zu positionieren. Jetztdas istein Stern, um sie zu steuern!
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Quelle: ESA-Operationen
