宇航員在太空迷路了怎麼辦？NASA擬打造銀河系定位系統

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高速旋轉的脈衝星

外太空充斥著來自四面八方的X射線,透過這層明亮的薄霧，我們能夠看到有規則的暗淡光點,它們是毫秒脈衝星,也就是體積與城市相當，以驚人速度旋轉的中子星。毫秒脈衝星不斷向宇宙釋放X射線，規律性甚至超過最精確的原子鐘。美國宇航局希望利用這些星體打造一個銀河系定位系統，為執行深空探索任務的探測器和載人飛船提供導航。

在4月15日舉行的美國物理學會會議上，宇航局科學家扎文·阿佐米安對與會的物理學家表示，國際空間站上的中子星內部成分探測器（NICER）被用於研發一項全新的技術——銀河系定位系統。該系統有望在近期內投入實際應用。

阿佐米安在接受《生活科學》雜誌採訪時指出，藉助於這項技術，你能夠在太空中「穿針引線」，順利進入一顆遙遠行星的衛星軌道，而不是僅僅飛躍這顆衛星。此外，銀河系定位系統還能充當一個備份。當載人探索任務與地球失去聯繫時，飛船上仍有自主導航系統可用，避免宇航員在太空中迷路。

藝術概念圖，「進取」號飛船利用脈衝星信號遨遊深空

領航員幾乎不可能通過這種軌道機動，讓探測器進入遙遠衛星的軌道。在浩瀚的外太空，精確判斷飛船方位的難度極高，也就無法在恰當的時機點燃火箭。這也就是為什麼宇航局上演的很多最著名的行星探索任務——包括「旅行者1」號、「朱諾」號和「新地平線」號——只能飛躍這些行星的衛星。有時候，航天器飛到距遙遠衛星很近的區域，但最終與之擦肩而過。

過度依賴地球上的導航系統，將給載人探索任務帶來挑戰。地球與深空探索飛船之間的信號就像是一條細長的線，如果這條線斷了，宇航員將很難找到回家的路。這也就是為什麼要研發銀河系定位系統。

阿佐米安表示在解決這個問題方面，銀河系定位系統能夠發揮巨大作用。但他也警告稱，他只是一個研究脈衝星的專家，而不是領航員。從很大程度上說，銀河系定位系統與智能手機上的全球定位系統（GPS）類似。當你的手機試圖在太空中確定它的方位，它會利用無線電接收GPS衛星發射的時鐘信號的精準嘀嗒聲。手機的GPS隨後利用滴答聲之間的差異，確定與每顆衛星之間的距離，而後利用這一信息進行三角測量，確定自己在太空中的方位。

藝術概念圖，「羅塞塔」號飛船利用脈衝星信號遨遊深空

阿佐米安指出手機的GPS工作速度很快，銀河系定位系統則要慢得多。畢竟，信號要在深空中穿行相當長的距離，需要耗費更多時間。銀河系定位系統將採用一架安裝在旋軸上的小型射電望遠鏡，看上去與「赤裸版」的NICER望遠鏡差不多。這架望遠鏡至少要逐一瞄準四顆毫秒脈衝星。其中三顆脈衝星告訴飛船在太空中的方位，第四顆校準它的內部時鐘，以確保望遠鏡對其它脈衝星進行準確測量。

阿佐米安指出銀河系定位系統背後的想法並不新鮮。兩艘「旅行者」號飛船攜帶著名的黃金唱片，唱片封面上的脈衝星地圖準確定位了我們在銀河系的位置，希望將來的某一天，撿到地圖的外星人能夠造訪地球。

然而，這將是人類第一次利用脈衝星導航。現在，阿佐米安的團隊已經利用NICER追蹤空間站在太空中的方位。宇航局的SEXTANT（空間站X射線計時與導航技術探測者）項目是銀河系定位系統背後的團隊。該計劃當前的目標是將空間站的方位誤差控制在10公里之內並且持續兩周時間。他說：「2017年的演示中，誤差在7公里左右，共持續了兩天。

有了銀河系導航系統，宇航員再也不擔心迷路

SEXTANT計劃的下一個目標是，將空間站的方位誤差控制在3公里之內。SEXTANT項目組希望他們最終能讓精確度達到1公里之內。他說：「我認為我們能夠探索更遙遠的太空區域，但究竟能走多遠，我也不知道。」

在低地球軌道，空間站沿著瘋狂的無法預測的圓環旋轉，半個夜空被一顆巨行星遮擋，每隔45分鐘便會覆蓋各種脈衝星。但在深空，我們卻擁有近乎無限的視野，天體基本上沿著可預測的直線移動，這將大大降低這項任務的難度。

阿佐米安表示宇航局的其他團隊也對建造銀河系定位系統產生濃厚興趣，希望將其應用於自身的探索計劃。

不過，阿佐米安拒絕透露究竟是哪些團隊，因為他不想充當這些團隊的發言人。也許在不久的將來，我們便會看到一個擁有未來派色彩的裝置，為深空探索任務提供導航。

來源：漫步宇宙

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