Una maggiore precisione di rilevamento dei segnali emessi dalle pulsar
Le pulsar sono stelle di neutroni in rapida rotazione che emettono fasci di radiazione elettromagnetica ricevuti sulla Terra in una serie di impulsi. La loro capacità di emettere segnali estremamente stabili fa delle pulsar dei veri e propri fari spaziali. Oggigiorno, gli scienziati si interrogano sull’eventualità che i segnali lanciati dalle pulsar possano un giorno sostituire completamente i satelliti GPS in alcuni settori, tra cui quello del controllo del traffico aereo. Per esaminare questa possibilità, i ricercatori hanno avviato il progetto PULSARPLANE(si apre in una nuova finestra) (PulsarPlane: Worldwide air transport operations). Nonostante l’utilità delle pulsar per la navigazione, talvolta il rilevamento di questi corpi celesti rappresenta un’operazione tutt’altro che semplice. I progressi compiuti dall’iniziativa nella progettazione di antenne e nel settore dei circuiti a radiofrequenza (RF) e dell’elaborazione del segnale stanno preparando il terreno per un rilevamento più rapido e accurato dei segnali provenienti dalle pulsar. Il primo problema con cui gli scienziati sono stati chiamati a misurarsi consisteva nella presenza di un’intensità di segnale estremamente debole. Per superare questo limite, sono state installate reti di antenne di grandi dimensioni nelle ali degli aeromobili in grado di coprire estese porzioni di cielo e il cui design planare non interferiva con l’aerodinamica delle ali. La differenza in termini di tempo di arrivo del segnale su ciascuna antenna consente di determinarne la direzione specifica. La presenza di segnali deboli richiede la creazione di strutture di rilevamento coerente in grado di garantirne una precisa sincronizzazione temporale. I ricercatori hanno quindi studiato varie architetture di radioricevitori valutandone la capacità di ridurre le interferenze e di amplificare il rapporto segnale/rumore. Le soluzioni di front-end a radiofrequenza richiedevano l’installazione di filtri complessi e di convertitori analogico/digitale avanzati caratterizzati da un’elevata risoluzione e frequenza di campionamento, nonché l’utilizzo di amplificatori a radiofrequenza con una sensibilità potenziata al fine di evitare eventuali contaminazioni da rumore dei segnali deboli. Partendo dal presupposto che le posizioni delle pulsar non sono ancora del tutto note e che questi corpi celesti si spostano a velocità estremamente elevate rispetto alla Terra, il rilevamento di un quinto segnale consentirebbe di determinare i tempi di trasmissione dell’impulso. Per gestire il problema del movimento relativo tra la Terra e le pulsar, è necessario creare un almanacco contenente un elenco dettagliato di questi corpi celesti con l’indicazione dei tempi di arrivo in punti fissi. Nell’ambito del progetto, i ricercatori hanno analizzato due metodi di elaborazione del segnale per l’estrazione di informazioni sulle pulsar, che prendono il nome di epoch folding e matched filtering. Probabilmente, in futuro, i segnali provenienti dalle pulsar saranno in grado di soppiantare i segnali GPS. Per ora, però, nonostante i progressi compiuti nel settore, la tecnologia satellitare rimane la soluzione migliore. Poiché il rilevamento di segnali a bassa intensità richiede necessariamente l’installazione di antenne di grandi dimensioni, non sarà purtroppo possibile utilizzare queste tecnologie né per gli aeromobili né, tanto meno, per i dispositivi portatili.
