Detección más precisa de las señales de púlsares

La navegación utilizando las estrellas data de tiempos prehistóricos en los que los marinos las utilizaban para hallar su camino por el mar. Aunque esta habilidad se ha sustituido mayoritariamente con el uso del GPS, pronto las estrellas podrían volver a la escena mediante la llamada navegación mediante púlsares.

Economía digital

Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y emiten radiación electromagnética que se recibe en la Tierra en forma de una serie de pulsos. Debido a que emiten señales muy estables, los púlsares pueden actuar como faros en el espacio. Pero ¿podrían las señales de los púlsares sustituir algún día totalmente a los satélites GPS, por ejemplo, en el control del tráfico aéreo? Para investigar esta posibilidad, los investigadores iniciaron el proyecto PULSARPLANE (PulsarPlane: Worldwide air transport operations). Aunque los púlsares son útiles para la navegación, a veces son difíciles de detectar. Los avances del proyecto en el diseño de antenas, la circuitería de radiofrecuencia (RF) y el procesamiento de señal están allanando el camino para lograr una detección más rápida y precisa de las señales de los púlsares. El primer problema que se debe superar es su intensidad de señal, que es muy reducida. Los investigadores propusieron utilizar grandes matrices de antenas en las alas de las aeronaves, lo cual permite abarcar una gran parte del cielo. Los diseños de antenas planas no afectan a la aerodinámica de las alas. La diferencia en el tiempo de llegada a cada antena permitirá determinar la dirección de la señal. Las señales débiles requieren estructuras de detección coherentes con una sincronización temporal precisa. Se estudiaron y evaluaron distintas arquitecturas de receptores de radio para determinar su capacidad para reducir las interferencias y amplificar la relación señal-ruido. Todas las soluciones de interfaz de RF requerían filtros complejos y convertidores analógico-digital avanzados con altas velocidades de muestreo y alta resolución. También requerían utilizar amplificadores de RF con mayor sensibilidad, a fin de no contaminar las señales débiles con ruido. Teniendo en cuenta que las posiciones de los púlsares no son conocidas con exactitud y que se mueven a grandes velocidades respecto a la Tierra, se necesita una quinta señal de púlsar para determinar el tiempo de transmisión del pulso. Para abordar el problema del movimiento relativo entre la Tierra y los púlsares, se necesita un almanaque con una lista detallada de púlsares con los tiempos de llegada en posiciones fijas. Los investigadores también estudiaron a fondo dos métodos de procesamiento de señal para extraer la información de los púlsares: el plegado de épocas y el filtrado coincidente. Tal vez en el futuro, las señales de los púlsares podrán sustituir totalmente a las señales de GPS. Pero por ahora, incluso con los avances tecnológicos, el GPS es más preciso. Desafortunadamente, se necesitan antenas especialmente grandes para detectar señales débiles y, por este motivo, no es probable que se utilicen en aeronaves y, con toda seguridad, no se podrán usar en dispositivos de mano.