美研究用脈衝星為太空探索導航

新華社北京1月15日電衛星定位系統極大地方便了人們的生活。美國科學家正嘗試用類似原理為前往遙遠太空的航天器導航,不過所用的信號源不是人造地球衛星,而是成千上萬光年外的脈衝星。

美國航天局戈達德航天中心最新發布的新聞公報說,該中心利用搭載在國際空間站的中子星觀測設備,對新型導航系統進行初步測試,實現了精度5公里之內的定位。

在衛星定位系統中,在環地軌道上運轉的衛星不斷向地面發出信號,地面接收裝置根據信號確定自己與各衛星的距離,計算出自己的具體位置。只需要來自4顆衛星的信號,就能達到很高的定位精度。

脈衝星是快速旋轉的中子星。它們是巨大恆星爆發死亡留下的殘骸,是宇宙中密度最高的天體之一。強磁場使中子星的兩極噴出帶電粒子流,隨著中子星的旋轉,粒子流像燈塔的光柱一樣掃過太空,在觀測者看來就像周期性出現的脈衝信號。

有些脈衝星的周期為毫秒級別,並且極其穩定、誤差很小,堪稱精確的宇宙時鐘。戈達德航天中心專家說,這些脈衝星發出的X射線可以用於定位和導航。

在2017年11月進行的實驗中,研究人員選取了4顆毫秒脈衝星,讓國際空間站的中子星觀測設備接收其信號,據此計算自身的位置。為期2天的實驗表明,該導航系統可以全自動運作,精度達到了16公里以內的預定目標,最高精度達5公里左右。

研究小組將進一步改良該系統,計劃於2018年晚些時候再次進行實驗。最終目標是開發出高精度的全自動太空導航設備,使航天器能在長時間不與地球通信的情況下保持準確定位,用於未來的木星、土星乃至太陽系外探索。

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