De essentie: Wetenschappers denken dat ze een autonoom systeem kunnen ontwikkelen dat navigeert aan de hand van pulsars. 

• Om te begrijpen wat een pulsar is, moet je eerst begrijpen hoe een ster werkt. Sterren worden gevormd wanneer een massieve wolk van deeltjes samenklit door de zwaartekracht. Uiteindelijk wordt daardoor een bol gevormd, die steeds harder op zichzelf induwt. Uiteindelijk wordt de druk in de kern zodanig hoog, dat de waterstofatomen erin samensmelten, waarbij energie vrijkomt.
• Door de energie die uit die kernfusie ontstaat, begint de ster te gloeien. Ook oefent de kern nu een uitwaartse druk uit, die ervoor zorgt dat de zwaartekracht de ster niet compacter kan maken. Er ontstaat als het ware een balans tussen de zwaartekracht die naar binnen duwt, en de druk uit de kern, die naar buiten duwt.
• Sterren kunnen op die manier miljarden jaren bestaan. Onze zon bijvoorbeeld zal zo’n tiental miljard jaar branden. Hoe groter een ster is, ironisch genoeg, hoe sneller die zijn brandstof zal opgebruiken. Dat komt omdat de druk in de kern – en dus de temperatuur – groter is naarmate de zwaartekracht groter is. Een hogere temperatuur kan enkel worden bereikt door meer brandstof te gebruiken.

Dood van een ster

Het einde: Nadat de brandstof op is, is er geen kracht meer die naar buiten duwt. 

• De zwaartekracht is nu nog de enige factor die de vorm van de ster bepaalt, waardoor die zeer snel zal imploderen. 
• Bij kleinere sterren is er niet genoeg massa om een zwart gat te vormen en zal een kleine, hete kern achterblijven, die niet verder op zichzelf kan drukken (meer daarover hier). Dat noemt men een witte dwerg. Als een ster groot genoeg is, wordt de kern echter zo hard samengedrukt, dat die een oneindige dichtheid krijgt. Dat noemt men een zwart gat.
• Maar als een ster niet klein genoeg is om een witte dwerg achter te laten, maar niet groot genoeg is om een zwart gat te vormen, blijft een speciaal soort ster achter: een neutronenster. Dat is een ster die zo compact is, dat er zich geen ruimte meer bevindt tussen de individuele neutronen waar die uit bestaat (protonen en elektronen worden ook samengedrukt tot neutronen door de enorme druk).
• Neutronensterren zijn zo compact, dat een theelepeltje materiaal er evenveel weegt als Mount Everest. Ze bevatten een massa die groter is dan de zon binnen een bol met een diameter van slechts een tiental kilometer. 
• Door de wet van behoud van impulsmoment behoudt de neutronenster de draaisnelheid van de voormalige ster. Omdat de straal echter enorm veel kleiner is, draaien neutronensterren vaak aan duizelingwekkende snelheden, tot wel duizenden keren per minuut. 
• Een pulsar is simpelweg een snel ronddraaiende neutronenster die elektromagnetische straling de ruimte inzendt. Die straling kan worden waargenomen door telescopen in de vorm van zeer snelle, regelmatige pulsen. Pulsar betekent immers simpelweg ‘pulserende radiobron’. 

Autonoom navigeren via pulsar

Het nieuws: Pulsars kunnen worden gebruikt als natuurlijke vuurtorens, denken sommige onderzoekers nu.

• Omdat pulsars zo voorspelbaar zijn, kunnen ze gebruikt worden om de exacte positie van een ruimteschip te achterhalen door triangulatie. Door verschillende signalen te combineren, kan tot een nauwkeurigheid van 5 tot 10 kilometer bepaald worden waar een ruimtevaartuig zich bevindt.
• Deze methode is al langer bekend. De ruimtetuigen Voyager en Pioneer, die in de jaren 1970 de diepe ruimte werden ingeschoten, bevatten zelfs de coördinaten van de zon ten opzichte van 14 pulsars. Zo moeten buitenaardse wezens die de tuigen vinden, ook de aarde kunnen localiseren.
• Maar pulsars worden tot nu toe nog altijd niet gebruikt om te navigeren, voornamelijk omdat de radio-uitrusting die nodig is om ze te detecteren tot nu toe zeer groot en dus zwaar was. 
• Wetenschappers denken nu echter dat het gebruik van een röntgentelescoop een oplossing kan zijn. Die kan immers gebruikt worden om signalen van pulsars te detecteren, maar is doorgaans een stuk kleiner dan een radio-antenne die daar gevoelig genoeg voor is.
• De jongste jaren wordt bijvoorbeeld een machine getest op het Internationaal Ruimtestation (ISS). Dat apparaat is zo groot als een wasmachine en volgt al sinds 2018 de locatie van pulsars op. 
• Vorige maand gingen wetenschappers een stapje verder en werd een onderzoek gepubliceerd op het preprintplatform ArXiv, waarin een prototype wordt beschreven dat slechts 6 kilogram zou wegen. het apparaat zou de locatie van een ruimtetuig tot op zo’n 10 kilometer kunnen bepalen.
• in de nabije toekomst zullen ruimteschepen dus wellicht volledig autonoom kunnen navigeren, zonder dat de aarde daarbij moet tussenkomen. Dat zal hen in staat stellen verder te vliegen, zonder bang te moeten zijn dat ze de weg kwijtraken.

(nd)