Icon up Overzicht

Navigeren op pulsars (Exaktueel)

Onderwerp: Signaalverwerking

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.

In het technisch weekblad schreef de bekende wetenschapsjournalist Govert Schilling een artikel over het navigeren van satellieten. Hij beschrijft een experiment van NASA om hiervoor pulsars te gebruiken. Pulsars zijn roterende sterren die korte pulsen van radio- en röntgenstraling uitzenden. Per seconde kunnen dat er tien tot wel honderd zijn.

Het experiment is gedaan met een röntgentelescoop aan boord van het ruimtestation ISS. Gedurende twee etmalen zijn met grote nauwkeurigheid de aankomsttijden gemeten van de röntgenpulsen van vijf pulsars in de ruimte. Daarmee kon de   positie van het ISS worden bepaald tot op minder dan 10 km nauwkeurig.

‘De techniek is vergelijkbaar met GPS’, aldus de projectleider op een groot sterrenkundecongres in Washington D.C. ‘Met GPS bepaal je je positie op basis van de radiosignalen van drie of meer satellieten; wij gebruiken de röntgensignalen van pulsars.’

De positie van een ruimtesonde wordt nu bepaald door de reistijd van radiosignalen op te meten. ‘Dan weet je heel nauwkeurig de afstand’, zegt de projectleider. ‘Met de techniek van de pulsars wordt de ruimtelijke positie bepaald. We hopen in de komende tijd de positie te kunnen bepalen op 1 km nauwkeurig.

Opdrachten

Het nieuwe systeem wordt vergeleken met de GPS. In het artikel staat dat de positie bij GPS bepaald wordt door radiosignalen van drie of meer satellieten.

a) Wat wordt bij GPS gemeten en hoe wordt daarmee de positie bepaald?

b) Waarom wordt de nauwkeurigheid groter, als van meer satellieten gebruik gemaakt wordt?

In dit nieuwe systeem worden pulsars in de ruimte benut die de functie hebben van de satellieten bij GPS.

c) Welke eigenschap van pulsars, die in het artikel staat, maakt dat ze geschikt zijn voor positiebepaling?

In het artikel staat iets over de nauwkeurigheid van de positiebepaling.

d) Maak op basis daarvan een schatting van de nauwkeurigheid in de tijdmeting.

In het artikel wordt verteld hoe de positie van een ruimtesonde bij Pluto bepaald wordt.

e) Leg uit wat de bron van onnauwkeurigheid in deze positiebepaling is.

Als je meer wilt weten, kun je ook een ander artikel over dit onderwerp lezen uit het tijdschrift: De Ingenieur.