Como as espaçonaves viajam cada vez mais longe de nosso planeta, a comunicação com a Terra demora cada vez mais tempo. Algumas sondas já atravessaram a "fronteira" do Sistema Solar conhecida como heliopausa, como as sondas Voyager 1, em 2012, e Voyager 2, em 2018.
Com um catálogo de estrelas, o astrônomo Coryn A.L. Bailer-Jones, do Instituo de Astronomia Max Planck, Alemanha, mostrou que é possível calcular as coordenadas de uma nave espacial em seis dimensões com alta precisão - três no espaço e três na velocidade - baseando-se na forma como as posições das estrelas mudam do ponto de vista da espaçonave, segundo estudo publicado no portal arXiv.
"Enquanto uma espaçonave se afasta do Sol, as posições e velocidades observadas das estrelas mudarão em relação às de um catálogo fundamentado na Terra devido à paralaxe, aberração e efeito Doppler", explicou Bailer-Jones.
"Medindo apenas as distâncias angulares entre os pares de estrelas e comparando-as com o catálogo, podemos inferir as coordenadas da espaçonave através de um processo iterativo de modelagem direta", disse astrônomo.
Paralaxe e aberração se referem à mudança aparente nas posições das estrelas devido ao movimento da Terra. O efeito Doppler é a mudança no comprimento de onda da luz de uma estrela, com base no fato dela parecer se aproximar ou se afastar do observador.
Como todos estes efeitos envolvem as posições relativas de dois corpos, o terceiro corpo (a nave espacial), em uma posição diferente, verá o arranjo distinto de estrelas.
O astrônomo testou seu sistema, usando um catálogo de estrelas simulado e depois o catálogo Hipparcos compilado em 1997, em velocidades relativísticas de espaçonaves. O objetivo foi testar se o sistema de navegação pode funcionar.
Com apenas 20 estrelas, o sistema pode determinar a posição e a velocidade de uma nave espacial com uma aproximação de três unidades astronômicas (UA) e três quilômetros por segundo. A precisão pode ser melhorada inversa à raiz quadrada do número de estrelas: com 100 estrelas, a precisão foi 1,3 UA e 0,7 quilômetros por segundo.
No entanto, há alguns pontos fracos do sistema a serem estudados. O método proposto não levou em consideração as estrelas binárias e a instrumentação.