Navegación celestial
La navegación celeste, también conocida como astronavegación, es la práctica de fijar la posición utilizando estrellas y otros cuerpos celestes que permite al navegante determinar con precisión su posición física actual en espacio (o en la superficie de la Tierra) sin tener que depender únicamente de cálculos de posición estimados, comúnmente conocidos como "estimación", realizados en ausencia de navegación por satélite u otros medios electrónicos o digitales de posicionamiento modernos similares.
La navegación celeste utiliza "vistas", o mediciones angulares cronometradas, tomadas normalmente entre un cuerpo celeste (por ejemplo, el Sol, la Luna, un planeta o una estrella) y el horizonte visible. La navegación celeste también puede aprovechar las mediciones entre cuerpos celestes sin referencia al horizonte de la Tierra, como cuando la Luna y otros cuerpos seleccionados se utilizan en la práctica denominada "lunares" o método de distancia lunar, utilizado para determinar la hora precisa cuando se desconoce la hora.
La navegación celeste tomando vistas del Sol y el horizonte mientras se está en la superficie de la Tierra se usa comúnmente, proporcionando varios métodos para determinar la posición, uno de los cuales es el método popular y simple llamado "navegación a la vista del mediodía" 34;—siendo una sola observación de la altitud exacta del Sol y la hora exacta de esa altitud (conocido como "mediodía local")—el punto más alto del Sol sobre el horizonte desde la posición del observador en un solo día. Esta observación angular, combinada con el conocimiento de su tiempo preciso simultáneo referido al tiempo en el meridiano principal, proporciona directamente una latitud y longitud fijas en el momento y lugar de la observación mediante una simple reducción matemática. La Luna, un planeta, Polaris o una de las otras 57 estrellas de navegación cuyas coordenadas están tabuladas en cualquiera de los almanaques náuticos o almanaques aéreos publicados también pueden lograr este mismo objetivo.
La navegación celeste cumple su propósito mediante el uso de medidas angulares (miras) entre los cuerpos celestes y el horizonte visible para ubicar la posición de uno en la Tierra, ya sea en tierra, en el aire o en el mar. Además, las observaciones entre estrellas y otros cuerpos celestes lograron los mismos resultados mientras estaban en el espacio, y se usaron ampliamente en el programa espacial Apolo y todavía se usan en muchos satélites contemporáneos. Del mismo modo, la navegación celeste se puede utilizar mientras se encuentra en otros cuerpos planetarios para determinar la posición en su superficie, utilizando su horizonte local y cuerpos celestes adecuados con tablas de reducción correspondientes y conocimiento de la hora local.
Para la navegación por medios celestes cuando en la superficie de la Tierra durante un instante dado en el tiempo un cuerpo celeste se encuentra directamente sobre un solo punto en la superficie de la Tierra. La latitud y longitud de ese punto se conoce como la posición geográfica (GP) del cuerpo celeste, cuya ubicación se puede determinar a partir de las tablas del almanaque náutico o aéreo de ese año. El ángulo medido entre el cuerpo celeste y el horizonte visible está directamente relacionado con la distancia entre el GP del cuerpo celeste y la posición del observador. Después de algunos cálculos, denominados reducción de la vista, esta medida se usa para trazar una línea de posición (LOP) en una carta de navegación o en una hoja de trabajo de trazado, estando la posición del observador en algún lugar de esa línea. (El LOP es en realidad un segmento corto de un círculo muy grande en la Tierra que rodea el GP del cuerpo celeste observado. Un observador ubicado en cualquier lugar de la circunferencia de este círculo en la Tierra, mide el ángulo del mismo cuerpo celeste sobre el horizonte en ese instante de tiempo, observaría que el cuerpo está en el mismo ángulo sobre el horizonte.) Las vistas en dos cuerpos celestes dan dos de esas líneas en el gráfico, intersecándose en la posición del observador (en realidad, los dos círculos darían como resultado en dos puntos de intersección que surgen de la vista de dos estrellas descritas anteriormente, pero uno puede descartarse, ya que estará lejos de la posición estimada; consulte la figura en el ejemplo a continuación). La mayoría de los navegadores usarán miras de tres a cinco estrellas, si están disponibles, ya que eso dará como resultado una sola intersección común y minimizará la posibilidad de error. Esa premisa es la base del método de navegación celeste más utilizado, denominado "método de intercepción de altitud". Se deben trazar al menos tres puntos. La intersección de la trama generalmente proporcionará un triángulo donde la posición exacta está dentro de él. La precisión de las miras está indicada por el tamaño del triángulo.
Joshua Slocum usó tanto la vista de mediodía como la navegación con vista de estrellas para determinar su posición actual durante su viaje, la primera circunnavegación del mundo en solitario registrada. Además, utilizó el método de la distancia lunar (o "lunares") para determinar y mantener la hora conocida en Greenwich (el meridiano principal), manteniendo así su "reloj de hojalata" razonablemente precisa y, por lo tanto, su posición es precisa.
La navegación celeste solo puede determinar la longitud cuando se conoce con precisión la hora en el meridiano principal. Cuanto más exactamente se conozca la hora en el primer meridiano (longitud 0°), más precisa será la corrección; de hecho, cada cuatro segundos de la fuente de tiempo (comúnmente un cronómetro o, en aviones, un 'hack watch' preciso)) puede dar lugar a un error de posición de una milla náutica. Cuando se desconoce el tiempo o no se confía en él, el método de la distancia lunar se puede utilizar como método para determinar el tiempo en el meridiano principal. Se utiliza un reloj funcional con segundero o dígito, un almanaque con correcciones lunares y un sextante. Sin ningún conocimiento del tiempo, un cálculo lunar (dada una Luna observable de altitud respetable) puede proporcionar una precisión de tiempo de uno o dos segundos con aproximadamente 15 a 30 minutos de observaciones y reducción matemática de las tablas de almanaque. Después de la práctica, un observador puede derivar y probar el tiempo regularmente utilizando este método con una precisión de aproximadamente un segundo o una milla náutica de error de navegación debido a errores atribuidos a la fuente de tiempo.
Ejemplo
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A la derecha se muestra un ejemplo que ilustra el concepto detrás del método de intercepción para determinar la posición de uno. (Otros dos métodos comunes para determinar la posición de uno usando la navegación celeste son la longitud por cronómetro y los métodos exmeridianos). En la imagen adyacente, los dos círculos en el mapa representan líneas de posición para el Sol y la Luna a las 12:00 GMT del 29 de octubre de 2005. En ese momento, un navegante en un barco en el mar midió que la Luna estaba a 56° sobre el horizonte usando un sextante. Diez minutos después, se observó que el Sol estaba a 40° sobre el horizonte. Luego se calcularon y trazaron líneas de posición para cada una de estas observaciones. Dado que tanto el Sol como la Luna se observaron en sus respectivos ángulos desde el mismo lugar, el navegador tendría que ubicarse en uno de los dos lugares donde se cruzan los círculos.
En este caso, el navegador se encuentra en el Océano Atlántico, a unas 350 millas náuticas (650 km) al oeste de Madeira, o en Sudamérica, a unas 90 millas náuticas (170 km) al suroeste de Asunción, Paraguay. En la mayoría de los casos, determinar cuál de las dos intersecciones es la correcta es obvio para el observador porque a menudo están separadas por miles de millas. Como es poco probable que el barco esté navegando por Sudamérica, la posición en el Atlántico es la correcta. Tenga en cuenta que las líneas de posición en la figura están distorsionadas debido a la proyección del mapa; serían circulares si se representaran en un globo.
Un observador en la punta Gran Chaco vería la Luna a la izquierda del Sol, y un observador en la punta Madeira vería la Luna a la derecha del Sol.
Medida angular
La medición precisa de ángulos ha evolucionado a lo largo de los años. Un método simple es sostener la mano sobre el horizonte con el brazo extendido. El ancho angular del dedo meñique es de poco más de 1,5 grados de elevación con el brazo extendido y se puede usar para estimar la elevación del Sol desde el plano del horizonte y, por lo tanto, estimar el tiempo hasta la puesta del sol. La necesidad de mediciones más precisas condujo al desarrollo de una serie de instrumentos cada vez más precisos, incluidos el kamal, el astrolabio, el octante y el sextante. El sextante y el octante son más precisos porque miden ángulos desde el horizonte, eliminando los errores causados por la ubicación de los punteros de un instrumento, y porque su sistema de doble espejo cancela los movimientos relativos del instrumento, mostrando una vista constante del objeto y horizonte.
Los navegadores miden la distancia en el globo terráqueo en grados, minutos de arco y segundos de arco. Una milla náutica se define como 1.852 metros, pero también (no por casualidad) es un minuto de arco de ángulo a lo largo de un meridiano en la Tierra. Los sextantes se pueden leer con una precisión de 0,1 minutos de arco, por lo que la posición del observador se puede determinar dentro de (teóricamente) 0,1 millas náuticas (185,2 m), o alrededor de 203 yardas. La mayoría de los navegantes oceánicos, midiendo desde una plataforma en movimiento en buenas condiciones, pueden lograr una precisión práctica de aproximadamente 1,5 millas náuticas (2,8 km), suficiente para navegar con seguridad cuando no se ve tierra u otros peligros.
Navegación práctica
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La navegación celeste práctica suele requerir un cronómetro marino para medir el tiempo, un sextante para medir los ángulos, un almanaque que proporcione los horarios de las coordenadas de los objetos celestes, un conjunto de tablas de reducción de la vista para ayudar a realizar los cálculos de altura y azimut, y un gráfico de la región. Con las tablas de reducción a la vista, los únicos cálculos necesarios son la suma y la resta. Los pequeños ordenadores de mano, los portátiles e incluso las calculadoras científicas permiten a los navegadores modernos "reducir" sextantes en minutos, mediante la automatización de todos los pasos de cálculo y/o búsqueda de datos. La mayoría de las personas pueden dominar los procedimientos de navegación celeste más simples después de uno o dos días de instrucción y práctica, incluso utilizando métodos de cálculo manuales.
Los navegantes prácticos modernos suelen utilizar la navegación celeste en combinación con la navegación por satélite para corregir una derrota a estima, es decir, un rumbo estimado a partir de la posición, el rumbo y la velocidad de una embarcación. El uso de múltiples métodos ayuda al navegador a detectar errores y simplifica los procedimientos. Cuando se usa de esta manera, un navegante mide de vez en cuando la altitud del Sol con un sextante y luego la compara con una altitud precalculada basada en la hora exacta y la posición estimada de la observación. En el gráfico, se usa el borde recto de un trazador para marcar cada línea de posición. Si la línea de posición indica una ubicación a más de unas pocas millas de la posición estimada, se pueden tomar más observaciones para reiniciar la navegación a estima.
En caso de falla eléctrica o del equipo, tomar las líneas de Sun varias veces al día y adelantarlas por navegación a estima le permite a la embarcación obtener una solución básica suficiente para regresar a puerto. También se puede usar la Luna, un planeta, Polaris o una de las otras 57 estrellas de navegación para rastrear el posicionamiento celeste.
Latitud
La latitud se medía en el pasado ya sea midiendo la altitud del Sol al mediodía (la "vista del mediodía") o midiendo las altitudes de cualquier otro cuerpo celeste al cruzar el meridiano (alcanzando su altura máxima cuando se debe al norte o al sur), y con frecuencia midiendo la altitud de Polaris, la estrella del norte (suponiendo que sea suficientemente visible sobre el horizonte, que no está en el hemisferio sur). Polaris siempre se mantiene dentro de 1 grado del polo norte celeste. Si un navegante mide el ángulo de Polaris y encuentra que es de 10 grados desde el horizonte, entonces está a unos 10 grados al norte del ecuador. Esta latitud aproximada luego se corrige usando tablas simples o correcciones de almanaque para determinar una latitud teóricamente precisa dentro de una fracción de milla. Los ángulos se miden desde el horizonte porque normalmente no es posible ubicar el punto directamente sobre la cabeza, el cenit. Cuando la neblina oscurece el horizonte, los navegantes usan horizontes artificiales, que son espejos horizontales o recipientes de fluido reflectante, especialmente mercurio históricamente. En este último caso, el ángulo entre la imagen reflejada en el espejo y la imagen real del objeto en el cielo es exactamente el doble de la altitud requerida.
Longitud
Si el ángulo de Polaris se puede medir con precisión, una medida similar a una estrella cerca de los horizontes este u oeste proporcionaría la longitud. El problema es que la Tierra gira 15 grados por hora, lo que hace que estas medidas dependan del tiempo. Una medida unos minutos antes o después de la misma medida del día anterior genera graves errores de navegación. Antes de que existieran buenos cronómetros, las medidas de longitud se basaban en el tránsito de la Luna o en las posiciones de las lunas de Júpiter. En su mayor parte, estos eran demasiado difíciles de usar por cualquiera, excepto por los astrónomos profesionales. La invención del cronómetro moderno por John Harrison en 1761 simplificó enormemente el cálculo longitudinal.
El problema de la longitud tardó siglos en resolverse y dependía de la construcción de un reloj sin péndulo (ya que los relojes de péndulo no pueden funcionar con precisión en un barco que se inclina o, de hecho, en un vehículo en movimiento de cualquier tipo). Dos métodos útiles evolucionaron durante el siglo XVIII y todavía se practican en la actualidad: la distancia lunar, que no implica el uso de un cronómetro, y el uso de un reloj o cronómetro preciso.
Actualmente, se pueden realizar cálculos de longitud por parte de personas profanas anotando la hora local exacta (dejando de lado cualquier referencia al horario de verano) cuando el Sol está en su punto más alto en el cielo. El cálculo del mediodía se puede hacer de manera más fácil y precisa con una varilla pequeña, exactamente vertical, clavada en un terreno nivelado: tome la lectura del tiempo cuando la sombra esté apuntando hacia el norte (en el hemisferio norte). Luego tome la lectura de su hora local y réstela de GMT (hora del meridiano de Greenwich) o la hora en Londres, Inglaterra. Por ejemplo, una lectura del mediodía (12:00) cerca del centro de Canadá o de EE. UU. ocurriría aproximadamente a las 6:00 p. m. (18:00) en Londres. La diferencia de 6 horas es un cuarto de un día de 24 horas, o 90 grados de un círculo de 360 grados (la Tierra). El cálculo también se puede hacer tomando el número de horas (use decimales para fracciones de hora) multiplicado por 15, el número de grados en una hora. De cualquier manera, se puede demostrar que gran parte del centro de América del Norte se encuentra en o cerca de los 90 grados de longitud oeste. Las longitudes orientales se pueden determinar sumando la hora local a GMT, con cálculos similares.
Distancia lunar
Un método más antiguo, pero aún útil y práctico, para determinar la hora exacta en el mar antes de la llegada de los sistemas de cronometraje preciso y basados en satélites se llama "distancias lunares", o "lunars", que se usó ampliamente durante un período breve y se perfeccionó para el uso diario a bordo de los barcos en el siglo XVIII. El uso disminuyó a mediados del siglo XIX, a medida que se disponía de mejores y mejores relojes (cronómetros) para el buque promedio en el mar. Aunque recientemente solo lo utilizan los aficionados al sextante y los historiadores, ahora se está volviendo más común en los cursos de navegación celeste para reducir la dependencia total de los sistemas GNSS como potencialmente la única fuente de tiempo precisa a bordo de una embarcación. Destinado a usarse cuando no se dispone de un reloj preciso o se sospecha de la precisión del reloj durante un largo viaje por mar, el navegador mide con precisión el ángulo entre la Luna y el Sol, o entre la Luna y una de varias estrellas cerca de la eclíptica. El ángulo observado debe corregirse por los efectos de refracción y paralaje, como cualquier vista celestial. Para hacer esta corrección, el navegante mide las altitudes de la Luna y el Sol (o estrella) aproximadamente al mismo tiempo que el ángulo de distancia lunar. Solo se requieren valores aproximados para las altitudes. Un cálculo con tablas publicadas adecuadas (o manual con logaritmos y tablas gráficas) requiere entre 10 y 15 minutos' trabajar convirtiendo los ángulos observados a una distancia lunar geocéntrica. Luego, el navegador compara el ángulo corregido con los enumerados en las páginas de almanaque correspondientes para cada tres horas de la hora de Greenwich, utilizando tablas de interpolación para obtener valores intermedios. El resultado es una diferencia horaria entre la fuente horaria (que es una hora desconocida) utilizada para las observaciones y la hora real del meridiano principal (la del 'meridiano cero' en Greenwich, también conocida como UTC o GMT). Ahora que conoce UTC/GMT, el navegador puede tomar y reducir un conjunto adicional de miras para calcular su posición exacta en la Tierra como una latitud y longitud locales.
Uso del tiempo
El método considerablemente más popular era (y sigue siendo) utilizar un reloj preciso para medir directamente el tiempo de un sextante. La necesidad de una navegación precisa condujo al desarrollo de cronómetros progresivamente más precisos en el siglo XVIII (ver John Harrison). Hoy en día, el tiempo se mide con un cronómetro, un reloj de cuarzo, una señal horaria de radio de onda corta transmitida desde un reloj atómico o la hora que se muestra en un receptor de señal de tiempo satelital. Un reloj de pulsera de cuarzo normalmente mantiene el tiempo dentro de medio segundo por día. Si se usa constantemente, manteniéndolo cerca del calor corporal, su tasa de deriva se puede medir con la radio y, al compensar esta deriva, un navegante puede medir el tiempo a más de un segundo por mes. Cuando se conoce con suficiente precisión el tiempo en el meridiano principal (u otro punto de partida), la navegación celeste puede determinar la longitud, y cuanto más exactamente se conozcan la latitud y la hora, más exacta será la determinación de la longitud. La velocidad angular de la Tierra depende de la latitud. En los polos, o latitud 90°, la velocidad de rotación de la Tierra llega a cero. En la latitud 45°, un segundo de tiempo equivale en longitud a 1.077,8 pies (328,51 m), o una décima de segundo significa 107,8 pies (32,86 m). En el ecuador ligeramente abombado, o latitud 0°, la velocidad de rotación de la Tierra o su equivalente en longitud alcanza su máximo a 465,10 m/s (1525,9 pies/s).
Tradicionalmente, un navegante revisaba su(s) cronómetro(s) desde su sextante, en un marcador geográfico inspeccionado por un astrónomo profesional. Esta es ahora una habilidad rara, y la mayoría de los capitanes de puerto no pueden ubicar el marcador de su puerto. Los barcos a menudo llevaban más de un cronómetro. Los cronómetros se mantuvieron en cardanes en una habitación seca cerca del centro de la nave. Se utilizaron para configurar un reloj de guardia para la vista real, de modo que ningún cronómetro estuviera expuesto al viento y al agua salada en la cubierta. Dar cuerda y comparar los cronómetros era un deber crucial del navegante. Incluso hoy en día, todavía se registra diariamente en el registro de cubierta del barco y se informa al capitán antes de las ocho campanadas en la guardia de la mañana (mediodía a bordo). Los navegantes también configuran los relojes y el calendario del barco. Dos cronómetros proporcionaron doble redundancia modular, permitiendo una copia de seguridad si uno deja de funcionar, pero no permitiendo ninguna corrección de errores si los dos muestran un tiempo diferente, ya que en caso de contradicción entre los dos cronómetros, sería imposible saber cuál estaba equivocado. (la detección de errores que se obtendría sería la misma de tener un solo cronómetro y revisarlo periódicamente: todos los días al mediodía contra navegación a estima). Tres cronómetros proporcionaron redundancia modular triple, lo que permitió la corrección de errores si uno de los tres estaba equivocado, por lo que el piloto tomaría el promedio de los dos con lecturas más cercanas (voto de precisión promedio). Hay un viejo adagio en este sentido que dice: "Nunca vayas al mar con dos cronómetros; tomar uno o tres." Los buques que realizaban trabajos de inspección generalmente llevaban muchos más de tres cronómetros; por ejemplo, el HMS Beagle llevaba 22 cronómetros.
Navegación celeste moderna
El concepto de línea celestial de posición fue descubierto en 1837 por Thomas Hubbard Sumner cuando, después de una observación, calculó y trazó su longitud en más de una latitud de prueba en su vecindad y notó que las posiciones estaban a lo largo de una línea. Usando este método con dos cuerpos, los navegantes finalmente pudieron cruzar dos líneas de posición y obtener su posición, determinando de hecho tanto la latitud como la longitud. Más tarde, en el siglo XIX, se produjo el desarrollo del método de intercepción moderno (Marcq St. Hilaire); con este método, la altura del cuerpo y el acimut se calculan para una posición de prueba conveniente y se comparan con la altura observada. La diferencia en minutos de arco es la milla náutica "intersección" distancia a la que la línea de posición debe desplazarse hacia o desde la dirección del subpunto del cuerpo. (El método de intercepción utiliza el concepto ilustrado en el ejemplo de la sección anterior "Cómo funciona".) Otros dos métodos para reducir las miras son la longitud por cronómetro y el método exmeridiano.
Si bien la navegación celeste se está volviendo cada vez más redundante con la llegada de receptores de navegación por satélite (GNSS) económicos y de alta precisión, se usó ampliamente en la aviación hasta la década de 1960 y en la navegación marítima hasta hace muy poco. Sin embargo; dado que un marinero prudente nunca se basa en un único medio para fijar su posición, muchas autoridades marítimas nacionales aún requieren que los oficiales de cubierta demuestren conocimientos de navegación celeste en los exámenes, principalmente como respaldo para la navegación electrónica/por satélite. Uno de los usos actuales más comunes de la navegación celeste a bordo de grandes buques mercantes es la calibración de la brújula y la verificación de errores en el mar cuando no se dispone de referencias terrestres.
En 1980, las normas de la Armada francesa aún requerían un reloj operado de forma independiente a bordo para que, en combinación con un sextante, la posición de un barco pudiera determinarse mediante la navegación celestial.
La Fuerza Aérea y la Marina de los EE. UU. continuaron instruyendo a los aviadores militares sobre el uso de la navegación celeste hasta 1997, porque:
- La navegación celestial se puede utilizar independientemente de las ayudas terrestres.
- navegación celestial tiene cobertura global.
- La navegación celestial no puede ser atascada (aunque puede ser oscurecida por las nubes).
- La navegación celestial no da ninguna señal que pueda ser detectada por un enemigo.
La Academia Naval de los Estados Unidos (USNA, por sus siglas en inglés) anunció que suspendería su curso sobre navegación celestial (considerado como uno de los cursos que no son de ingeniería más exigentes) del plan de estudios formal en la primavera de 1998. En octubre de 2015, citando preocupaciones sobre la confiabilidad de los sistemas GNSS frente a posibles ataques hostiles, la USNA restableció la instrucción en navegación celestial en el año académico 2015 a 2016.
En otra academia del servicio federal, la Academia de la Marina Mercante de EE. UU., no se interrumpió la instrucción en navegación celeste, ya que se requiere aprobar el examen de licencia de la Guardia Costera de EE. UU. para ingresar a la Marina Mercante. También se enseña en Harvard, más recientemente como Astronomía 2.
La navegación celeste sigue siendo utilizada por navegantes privados y, en particular, por yates de crucero de larga distancia en todo el mundo. Para las tripulaciones de pequeños barcos de crucero, la navegación celestial generalmente se considera una habilidad esencial cuando se aventuran más allá del alcance visual de la tierra. Aunque la tecnología de navegación por satélite es fiable, los navegantes en alta mar utilizan la navegación celeste como herramienta de navegación principal o como respaldo.
La navegación celeste se utilizó en la aviación comercial hasta la primera parte de la era de los reactores; Los primeros Boeing 747 tenían un "puerto sextante" en el techo de la cabina. Solo se eliminó gradualmente en la década de 1960 con la llegada de la navegación inercial y los sistemas de navegación Doppler, y los sistemas actuales basados en satélites que pueden ubicar la posición de la aeronave con una precisión de una esfera de 3 metros con varias actualizaciones por segundo.
Se utilizó una variación de la navegación celeste terrestre para ayudar a orientar la nave espacial Apolo en ruta hacia y desde la Luna. Hasta el día de hoy, las misiones espaciales como el Mars Exploration Rover usan rastreadores de estrellas para determinar la actitud de la nave espacial.
Ya a mediados de la década de 1960, los sistemas informáticos y electrónicos avanzados habían evolucionado y permitían a los navegantes obtener puntos de vista celestes automatizados. Estos sistemas se utilizaron a bordo de barcos y aeronaves de la Fuerza Aérea de los EE. UU., y eran muy precisos, capaces de bloquear hasta 11 estrellas (incluso durante el día) y resolver la posición de la nave a menos de 300 pies (91 m). El avión de reconocimiento de alta velocidad SR-71 fue un ejemplo de un avión que utilizó una combinación de navegación inercial y celestial automatizada. Sin embargo, estos raros sistemas eran costosos y los pocos que siguen en uso hoy en día se consideran copias de seguridad de sistemas de posicionamiento satelital más confiables.
Los misiles balísticos intercontinentales utilizan la navegación celeste para comprobar y corregir su curso (establecido inicialmente mediante giroscopios internos) mientras vuelan fuera de la atmósfera terrestre. La inmunidad a las señales de interferencia es el principal impulsor de esta técnica aparentemente arcaica.
La navegación y temporización basada en púlsares de rayos X (XNAV) es una técnica de navegación experimental mediante la cual las señales periódicas de rayos X emitidas por los púlsares se utilizan para determinar la ubicación de un vehículo, como una nave espacial en el espacio profundo. Un vehículo que usa XNAV compararía las señales de rayos X recibidas con una base de datos de frecuencias y ubicaciones de púlsar conocidas. Similar al GNSS, esta comparación permitiría al vehículo triangular su posición con precisión (±5 km). La ventaja de usar señales de rayos X sobre las ondas de radio es que los telescopios de rayos X se pueden hacer más pequeños y livianos. El 9 de noviembre de 2016, la Academia de Ciencias de China lanzó un satélite experimental de navegación púlsar llamado XPNAV 1. SEXTANT (Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology) es un proyecto financiado por la NASA desarrollado en el Goddard Space Flight Center que está probando XNAV en -orbitar a bordo de la Estación Espacial Internacional en relación con el proyecto NICER, lanzado el 3 de junio de 2017 en la misión de reabastecimiento SpaceX CRS-11 ISS.
Entrenamiento
El equipo de entrenamiento de navegación celestial para tripulaciones de aeronaves combina un simple simulador de vuelo con un planetario.
Un ejemplo temprano es el Link Celestial Navigation Trainer, utilizado en la Segunda Guerra Mundial. Ubicado en un edificio de 45 pies (14 m) de altura, presentaba una cabina con capacidad para toda la tripulación del bombardero (piloto, navegante y bombardero). La cabina ofrecía una gama completa de instrumentos que el piloto usaba para volar el avión simulado. Fijado a una cúpula sobre la cabina había un arreglo de luces, algunas colimadas, que simulaban constelaciones a partir de las cuales el navegante determinaba la posición del avión. El movimiento de la cúpula simulaba el cambio de posición de las estrellas con el paso del tiempo y el movimiento del avión alrededor de la tierra. El navegador también recibió señales de radio simuladas desde varias posiciones en tierra. Debajo de la cabina se movieron "placas de terreno" – fotografías aéreas grandes y móviles de la tierra debajo – que dieron a la tripulación la impresión de volar y permitieron al bombardero practicar la alineación de los objetivos de bombardeo. Un equipo de operadores se sentó en una cabina de control en el suelo debajo de la máquina, desde la cual podían simular condiciones climáticas como viento o nubes. Este equipo también rastreó la posición del avión moviendo un 'cangrejo'. (un marcador) en un mapa de papel.
El entrenador de navegación celestial Link se desarrolló en respuesta a una solicitud realizada por la Royal Air Force (RAF) en 1939. La RAF ordenó 60 de estas máquinas, y la primera se construyó en 1941. La RAF usó solo unas pocas de estos, arrendando el resto a los EE. UU., donde eventualmente cientos estaban en uso.