No hay puntos de referencia en el espacio exterior.

¡Pero hay! Tenemos una idea bastante buena de dónde están las estrellas y las galaxias en este momento, y dónde estarán en los próximos milenios. Por ejemplo, este es el mapa de las estrellas más cercanas a nuestro sol a lo largo del tiempo:

También tenga en cuenta que las placas de pioneros (NSFW) tienen un conjunto de coordenadas a la Tierra basadas en la posición de algunos púlsares:

El patrón radial a la izquierda de la placa muestra 15 líneas que emanan del mismo origen. Catorce de las líneas tienen números binarios largos correspondientes, que representan los períodos de los púlsares, utilizando la frecuencia de transición de giro del hidrógeno como unidad. Dado que estos períodos cambiarán con el tiempo, la época del lanzamiento se puede calcular a partir de estos valores.

Las longitudes de las líneas muestran las distancias relativas de los púlsares al Sol. Una marca de verificación al final de cada línea da la coordenada Z perpendicular al plano galáctico.

Si se encuentra la placa, solo algunos de los púlsares pueden ser visibles desde la ubicación de su descubrimiento. Mostrar la ubicación con hasta 14 púlsares proporciona redundancia para que la ubicación del origen se pueda triangular incluso si solo se reconocen algunos de los púlsares.

Siempre que pueda encontrar algunas estrellas conocidas de galaxias y calcular el tiempo que pasó viajando, debería poder triangular su posición actual en relación con el lugar de donde vino y hacia dónde quiere ir.

Cuásares:

De hecho, hay puntos de referencia en el espacio exterior. Los cuásares son objetos muy brillantes (en su origen) pero muy distantes, visibles desde el borde del universo. Tan distantes que cualquier viaje local (o incluso intergaláctico) no distorsionará su configuración.

No hay tantos que uno pueda perderse entre ellos, sin embargo, hay suficientes que proporcionan una muy buena orientación tridimensional del espacio para el observador.

DE ACUERDO. Entonces sabemos qué dirección es dónde. Esto todavía no nos dice dónde estamos.

Necesitamos otros puntos de referencia más cercanos. Afortunadamente, los tenemos:

• El núcleo de nuestra Vía Láctea
• varias galaxias cercanas.

Con la orientación absoluta proporcionada por los Quasars, y la dirección del núcleo galáctico, y el desplazamiento relativo de las galaxias cercanas en relación con el núcleo, podemos determinar nuestra posición con una precisión de parsecs de un solo dígito en cualquier lugar dentro de la Galaxia. La única razón por la que no podemos obtener una precisión aún mejor, hasta unas pocas UA, es que ni el núcleo galáctico ni las galaxias cercanas son fuentes puntuales. Necesitamos estimar dentro de una pequeña fracción de grado dónde está su "medio", y esto introduce un poco de borrosidad en las mediciones.

Cualquier navegación mejor que esta requerirá mapas estelares de la región apropiada, por supuesto.

El único momento en que la navegación celestial como esta fallaría es cuando la vista óptica del espacio circundante está oscurecida. Es decir, en una nebulosa muy densa, etc.

Pero si puedes ver el cielo, ver las estrellas... Puedes señalar tu ubicación.

Sobre púlsares: a la gente le encanta proponer el uso de púlsares para la navegación.
Los púlsares son estrellas de neutrones que emiten señales de radiofrecuencia pulsadas a medida que giran, con extrema precisión. Entonces, naturalmente, uno querría usarlos para la navegación.
Y si está limitado a velocidades sublumínicas, funcionará bien. Nunca irá lo suficientemente lejos, y nunca pasará por alto el tiempo viajando demasiado rápido, para que estas señales se desvíen. ¡Buenas, precisas, ruidosas balizas de radio!

Pero en un universo con capacidad FTL, se vuelven peor que inútiles.
El problema es que un púlsar reduce rápidamente la velocidad de giro. Para un púlsar recién fabricado con una frecuencia de pulso de 1 a 10 ms, la velocidad de desaceleración p-punto es a una velocidad de$10^{-10}$segundos por segundo Esto significa que cada aproximadamente 120 días, la frecuencia del pulso disminuye en 1 ms. Para un Pulsar más lento en el rango de 30 ms, el punto p es de aproximadamente$10^{-12}$a$10^{-13}$, después de lo cual la desaceleración permanece aproximadamente constante hasta la "muerte" de Pulsar, donde el campo magnético es tan débil que los pulsos se vuelven débiles y borrosos. Un púlsar de 30 ms se ralentizará a 60 ms en aproximadamente 1000-10000 años.

Si vuela a velocidades FTL hacia un púlsar, verá luz "más nueva" del púlsar. En efecto, el púlsar parecerá más antiguo y más lento. Como solo podías reconocerlo por la velocidad de sus pulsaciones, ahora parecerá ser un púlsar diferente, ¡y te perderás en el espacio!

"No hay puntos de referencia en el espacio exterior y los métodos tradicionales, como el uso de constelaciones, no funcionarían porque un grupo de estrellas no se vería igual desde diferentes direcciones". En realidad, eso no es cierto... hay algunos cuerpos celestes que tienen cualidades tan únicas que se pueden identificar desde casi cualquier dirección. Algunos sistemas de navegación propuestos para Wayfinders interestelares serían un sistema que busca el pulso de varios púlsares conocidos para orientarse en cuanto a dónde están en verso.

Los púlsares son estrellas compactas altamente magnetizadas (estrellas de neutrones o enanas blancas). Debido a estas características, emiten un fuerte haz de radiación electromagnética una vez durante un período de tiempo constante. Estos pulsos no solo son de varios tipos diferentes de emisiones electromagnéticas, sino que el período de tiempo entre los púlsares modernos conocidos varía de 1,4 milisegundos a 118 segundos... y son tan precisos que varios pulsos son medidas de tiempo más precisas que los relojes atómicos.

Por lo tanto, un sistema de navegación FTL podría orientarse buscando múltiples púlsares conocidos y calculando el delta de los puntos x, y y z en el espacio para Sol/Tierra, que estaría en el punto de (0,0,0) de un 3 gráfico dimensional (muy parecido a cómo usamos la triangulación para ayudar a mapear dónde estamos con los sistemas GPS).

No solo es muy plausible, sino que ya hemos usado este sistema para mostrar dónde estamos en el mapa. Tanto las placas de Pioneer como los discos de oro de Voyager incluyen un mapa estelar rudimentario grabado en ellos. Muestran la ubicación relativa de la Tierra para 14 púlsares conocidos diferentes, así como la firma de tiempo única de cada púlsar. Estos mapas están destinados a identificar a los extraterrestres de dónde provienen las sondas en caso de que se encuentren con ellas en sus viajes espaciales. No se dieron otras características porque este era un mapa muy confiable desde nuestro entendimiento.

Tus naves nunca están en el espacio exterior.

En Star Trek, parece que cuando viajan a velocidades warp están en el espacio real hasta cierto punto porque salen de warp y están en el espacio exterior. Menos seguro sobre el hiperespacio para Star Wars: ¿la gente se cae del hiperespacio?

En cualquier caso, su gente tiene FTL, lo que significa que atraviesan el hiperespacio o alguna dimensión extraespacial comparable. Trazan un curso de A a B antes de dar el salto. Tal vez usen balizas hiperespaciales de algún tipo para facilitar el salto al sistema planetario, saltando de una baliza a la siguiente. Tal vez los saltos directos consumen demasiada energía y necesitaría trazar un curso de baliza a baliza, al igual que un viaje de larga distancia en la tierra planearía detenerse en pueblos y oasis en el camino. ¡La ciudad y los oasis son el lugar donde ocurre la aventura!

Si hizo que FTL dependiera de las balizas, eso daría un paso al costado para orientarse en el espacio exterior, lo que parece un poco aburrido. Lo peor que podrías hacer es saltar a la baliza equivocada. Una vez que estuviera allí, se daría cuenta de que estaba en la baliza de Chattanooga (dice CHATTANOOGA en grandes letras blancas) en lugar de la baliza de Cincinnati y se daría cuenta de que su navegador se había quedado despierto hasta demasiado tarde en la holocubierta.

1. Su civilización FTL que viaja por el espacio ha colocado boyas transpondedoras en todo el cosmos. Como puede volar FTL, puede comunicarse FTL. Por lo tanto, tiene balizas de vuelo en todos los puertos principales y en ubicaciones estratégicas que le permiten determinar rápidamente dónde se encuentra. (Esto es similar a lo que usan los aviones hoy en día para navegar. Todos los aeropuertos principales envían información de ubicación y, en combinación con los satélites GPS, es difícil perderse. No es imposible, pero es difícil. La cobertura no es perfecta, pero dada su tecnología avanzada... ..) Esta observación se hizo por primera vez en la respuesta de @WillK.

2. El universo es electromagnéticamente ruidoso y cualquier cosa que sea ruidosa puede ser triangulada. Tienes que lidiar con todo el espectro EM (no solo la luz visible, aunque hay un montón de información disponible solo con eso). Entonces, como otros han mencionado, en realidad es solo una cuestión de poder computacional y tiempo para averiguar dónde se encuentra. Esta es una extensión del comentario de @Pelinore a la pregunta.

3. Las galaxias no cambian de posición relativa muy rápidamente, por lo que todo lo que necesitas hacer es realizar un seguimiento de dónde están las galaxias y sabrás dónde estás. Esta es una simplificación de la respuesta de PCMan.

4. Si tiene FTL, probablemente tenga la capacidad de detectar la gravedad. Las curvas de gravedad en 3D no serían diferentes a las curvas en 2D de los contornos costeros y proporcionarían mapas no basados ​​en EM que podrían ser más relevantes a velocidades súper relativistas.

¿Por qué incluí las respuestas de otras personas? Bueno... no lo hice... Aporreé mi respuesta y luego pensé, "sabes, eso fue un poco obvio..." y luego leí las respuestas de todos los demás. Fue entonces cuando descubrí que la mayor parte de lo que había dicho no había sido dicho primero.

Finalmente, tenga en cuenta que al invocar el vuelo FTL está tirando por la borda lo que entendemos hoy sobre la física. Y sin embargo, usted está preguntando acerca de cómo navegar. Hay una razón por la que algunas historias/franquicias de SciFi simplemente ignoran cómo funciona la navegación, simplemente refiriéndose a cosas como "cartografía estelar" o "astrofísica" como la solución al problema. O no mencionarlo en absoluto. Incluso si asumimos que algo como el disco de Alcubierre podría funcionar, hay que lidiar con todo ese desorden con el tiempo . Preocuparse demasiado en un cuento infantil acerca de cómo se produce la navegación podría ser una tentación para el mosquito.

Las estrellas tienen huellas dactilares. El espectro de las estrellas es exclusivo de esa estrella. Las estrellas más brillantes, las gigantes azules, son visibles a miles de años luz.

Para saltos cortos, las constelaciones al menos en algunas direcciones se distorsionarán, pero tendrán cierta semejanza. El mejor parecido será uno detrás de ti. Alguien que conozca bien los cielos debería poder averiguar en qué dirección fuiste dentro de los 20 grados.

Como analogía, piense en navegar en el mar Egeo. Hay muchas islas. Algunas de las islas tienen faros. Usando el rumbo a diferentes faros, puede trazar su ubicación. Ahora, en el espacio, no tiene el campo magnético conocido que tiene aquí (hay un campo galáctico magnético, pero no sé si es confiable para la dirección cerca de los comienzos), pero aún puede medir los ángulos entre comienzos brillantes (similar a medir el ángulo entre el faro de Rodas y el faro de Kasandra) En el océano plano, necesita dos medidas para trazar una posición, 3 para servir como control. Para obtener 3 medidas independientes se necesitan 4 faros. Las medidas similares es espacio tomar 1 más para cada uno de los debido a 3D.

Usaría una serie de arreglos: las estrellas de baliza brillantes le brindan un arreglo rápido ya que son visibles desde lejos. Una vez que sepa dónde está usando más cerca, las estrellas más tenues le darán una mejor solución. Es razonable medir ángulos estelares en el espacio hasta unos microsegundos de arco. Esto puede, en principio, ubicarlo dentro de un segundo luz incluso usando estrellas a miles de años luz de distancia.

Las estrellas de neutrones también son buenas balizas, pero no son tan precisas porque son de radiofrecuencia.