¿Cómo podría referenciarse la ubicación de la Tierra en términos estelares?

Como la parte inferior izquierda de la imagen de abajo .

Definir un conjunto de púlsares describiendo las proporciones entre sus frecuencias. Defina las distancias desde cada uno de ellos. Esto identifica de manera única un punto en el espacio, y los púlsares son "balizas" muy eficientes reconocibles desde muy lejos.

Esto determinaría la posición del Sol. En cuanto a la Tierra, tercer planeta, fácil.

Sospecho que navegar a una galaxia se haría conociendo las características de la galaxia. Hay algunas maneras de hacerlo, pero dependiendo de la resolución orbital, la forma, las características del púlsar, el centro de las características del agujero negro de la galaxia o incluso elementos más genéricos como este artículo de Wikipedia sugiere que caracterizarían una galaxia. Esto funcionaría relativamente lejos para identificar la Vía Láctea.

Dentro de una galaxia el problema es mucho más fácil. Los púlsares tienen una frecuencia única, y hay suficientes para que uno pueda usarlos para encontrar dónde está uno en el espacio y, como resultado, dónde está la Tierra. Esencialmente, toma cien de estos marcadores y traza los ángulos entre sí, ejecuta un solucionador lineal para determinar dónde se encuentra. Sospecho que la precisión práctica de estos es tal que una vez que los haya usado, puede encontrar dónde el Sol está lo suficientemente cerca como para enviar una nave allí y detectar la Tierra a través de medios visuales.

La navegación terrestre implica dos determinaciones de ubicación: la ubicación de su destino y su ubicación actual.

Para determinar la ubicación necesita un sistema de coordenadas. El sistema de coordenadas que creamos para la navegación terrestre usa latitud y longitud. El origen de la latitud de la Tierra se establece en el ecuador, mientras que el origen de la longitud de la Tierra se establece en el observatorio de Greenwich en el Reino Unido. Es probable que los viajes espaciales impliquen algún sistema de origen inventado similar, dependiendo de la escala del viaje. Para los vuelos espaciales interplanetarios, la NASA usa varios sistemas de coordenadas diferentes que se describen aquí . Los vuelos espaciales interestelares, los viajes dentro de la galaxia, pueden usar el mismo sistema de coordenadas galácticas que usan los astrónomos, o puede usar un sistema de coordenadas ajustado con el centro galáctico como origen. Del mismo modo, los vuelos espaciales intergalácticos pueden usar el sistema de coordenadas supergalácticoque usan los astrónomos, o puede usar una versión modificada.

Cuando navegamos en la Tierra, las ubicaciones de la mayoría de los destinos se determinan mediante un software de búsqueda, en realidad solo buscamos las coordenadas GPS y las ingresamos en nuestro GPS si el destino no tiene nombre. La determinación de la ubicación de los destinos en los vuelos espaciales de larga distancia probablemente será similar. Se ingresará un destino en la computadora de navegación, que encontrará la ubicación en su base de datos.

Los satélites en órbita terrestre a menudo utilizan rastreadores de estrellas para determinar la orientación (actitud) del satélite. Es posible que las naves interestelares estén equipadas con telescopios y computadoras que determinen la ubicación en función de la disposición de las estrellas en nuestra galaxia y otras galaxias.

Cualquiera que sea el sistema de coordenadas, la navegación de vuelos espaciales requerirá más información que los sistemas GPS. En la Tierra, las coordenadas son relativamente fijas (el movimiento tectónico suele ser insignificante en las escalas de tiempo humanas). En el espacio, las diversas velocidades orbitales de los diferentes cuerpos hacen que las ubicaciones de cada destino cambien con respecto a los demás a lo largo del tiempo. Debido a esto, las computadoras de navegación de vuelos espaciales tendrán que recalcular periódicamente las ubicaciones de los destinos en sus bases de datos y tener en cuenta la mecánica orbital adicional a medida que traza un rumbo hacia el destino solicitado.

El problema de la navegación en el espacio es, al menos por ahora, volver a lo básico: Navegar por las estrellas.

Primero atengámonos a la variante interestelar. El GPS funciona triangulando su posición desde al menos 3 satélites, mientras que en el aire, como un avión o una nave espacial, necesita al menos 4 satélites para señalar su posición. Como dijo Uwe en los comentarios, incluso en el espacio por encima de la órbita geoestacionaria, por lo que por encima de los satélites GPS, es posible obtener su posición a partir de ellos. Pero cuanto mayor es la distancia a los satélites, se vuelve más y más difícil, ya que la señal GPS se dirige hacia la superficie.

En el espacio interestelar de la vía láctea, el receptor necesitaría saber dónde estaba el emisor en el momento en que se envió la señal y cuánto tiempo viajó la señal. Entonces tienes interferencias de señal y señales incorrectas de estrellas y así sucesivamente. También necesitarías señales de muchas direcciones diferentes, muchas de toda la galaxia. Si asume que viaja a velocidades relativistas, tiene un corrimiento al rojo y un corrimiento al azul que complican aún más las cosas.

La única opción confiable serían las estrellas que ves, probablemente púlsares, para orientarte, pero a medida que navegas a través de ellas, también otras galaxias, ya que son las estrellas fijas para ti, mientras que las estrellas y los púlsares funcionarían como una especie de reemplazo del faro.

El viaje intergaláctico es aún peor, ya que solo tienes las galaxias como referencia.

Las estrellas serían la salida de la autopista, ya que no puedes detectar los planetas por sí mismos. Así que apuntarías a su estrella y luego buscarías los planetas que orbita.

Lo que podemos esperar es un detector de masas, algo para detectar masas gravitacionales directamente a distancia. Eso permitiría encontrar planetas, agujeros negros y tal vez incluso un cúmulo de materia oscura. Y así también podrías navegar a través de ellos.

Suponiendo que el viaje espacial fuera posible (a otras galaxias mucho más allá de la nuestra, por ejemplo), ¿cómo se representaría la ubicación de la Tierra para que los pilotos pudieran encontrar el camino de regreso?

La galaxia de Andrómeda está a 2,5 millones de años luz de la Tierra, por lo que un viaje de ida y vuelta, incluso a velocidades cercanas a la de la luz, llevará al menos 5 millones de años de tiempo terrestre. El tiempo adecuado a bordo de la nave, teniendo en cuenta la dilatación del tiempo relativista, seguirá siendo de millones de años. Si los pilotos son seres humanos, entonces parece poco probable que ellos mismos encuentren el camino de regreso. Tendrían que ser sus descendientes lejanos, o una sonda automática, los que regresarían.

Las órbitas de las estrellas en nuestra galaxia son caóticas en escalas de tiempo de aproximadamente$10^9$años _ Si la nave espacial puede viajar lo suficientemente cerca de la velocidad de la luz, y la galaxia que se visita no está demasiado lejos, entonces, en teoría, la nave debería poder regresar en menos de esta cantidad de tiempo. Así que me parece que el método más simple para encontrar nuestro sistema solar nuevamente sería llevar consigo un atlas estelar de los parámetros orbitales de las estrellas en nuestra galaxia y ejecutar una simulación. Si ha regresado a su hogar en la Vía Láctea después de 73,088 millones de años, ejecuta una simulación y descubre cómo debería verse la galaxia. Haga coincidir eso con lo que está viendo y navegue hasta donde se simula que el sol terminó.