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科技信息: NASA的试验证明了脉冲星能够起到天台GPS的作用

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美国航天局的一项实验表明,从它在国际空间站上的栖身,未来的飞行任务是如何通过深空航行的。航天器可以利用来自遥远的死星的钟表信号,在一种天球全球定位系统(GPS)中对它们的位置进行三角测量。

去年11月,中子星内部组成探索者(Neer)花了一天半的时间观察了几颗脉冲星--快速旋转的恒星残余物,它们在旋转时发出强大的辐射光束。通过测量脉冲到达时间的微小变化,更好的方法可以精确定位到5公里以内的位置。

这是第一次在太空中演示被称为脉冲星导航的长期寻求的技术.有一天,这种方法可以帮助航天器在没有来自地球的常规指令的情况下引导自己。

“我们认为这是一件大事,”美国宇航局位于马里兰州格林皮带的戈达德太空飞行中心的天体物理学家基思·甘德鲁说,他也是这次任务的首席研究员。“这是一个很好的方法,可以将我们的一些天体物理学应用于探索目标,包括进入外太阳系和更远的地方。”

1月11日,Gendreau在马里兰州国家港举行的美国天文学会会议上报告了这一发现。

英国莱斯特大学(UniversityofLeicester)太空研究中心主任约翰·皮(JohnPye)表示,更好的工作是在实际飞行条件下对脉冲星导航进行有益的测试。

Pulsars是被分解的恒星纺丝、超密的剩余物。有的人每隔几千秒就会发射辐射。几十年来,航空航天工程师一直梦想使用这些不断重复的信号进行导航,就像他们使用卫星上的原子钟定时滴答GPS一样。

在1999-2000年,美国海军研究实验室进行了一项卫星实验,该实验表明,理论上,航天器可以利用脉冲星定位自己。近年来,欧洲航天局(European Space Agency)探索了这个概念,研究人员计算出,即使在距离地球30倍于太阳的地方飞行,航天器也可以使用脉冲星定位自身,误差范围为2公里。

2016年11月,中国推出了名为XPNAV-1的实验性脉冲星导航卫星。它研究了星座金牛座中的螃蟹脉冲星,2,000毫秒(6,500光年),作为对它能否锁定在X射线信号上的早期测试。

2017年6月,在空间站上安装了更好的。它的主要任务是测量脉冲星的大小,以更好地理解使它们向上的超致密物质。脉冲星-导航实验,称为X射线定时和导航技术(六分仪)的站点资源管理器,是一个额外的奖励。

六分仪定时X射线闪光来自五颗脉冲星,其中一颗是已知最接近、最亮的毫秒脉冲星。任务观察了每个信标大约5-15分钟,然后自动旋转,看看下一个。通过测量信号到达时间的微小变化,当实验围绕地球运行时,NICE可以独立地计算出它在太空中的位置。

在没有脉冲星导航的情况下,航天器必须定期与地球通信以确定其位置。但是这种通信方式--比如NASA的“深空网络”,一组巨大的卫星天线--是耗时、昂贵的,而且离地球越远,探测器的飞行就越困难。Gendreau说,脉冲星导航对于太阳系外的航天器来说可能很好,因为它可以释放探测器来完成许多与导航相关的任务,而无需等待指令。

戈达德的天体物理学家Zaven Arzoumanian说,这项技术还可以对航天器的常规导航系统进行独立的检查,他是更好的团队成员。美国宇航局帮助资助了这项试验,以确定脉冲星是否可以作为后备导航方法,当计划中的猎户座太空舱在20世纪20年代的某个时候将宇航员送出低地球轨道时。

Gendreau说,NIER使用了52个小型X射线望远镜进行研究,但是一个这样的望远镜可能会完成这项工作。该仪器的重量可能只有5千克,使得增加太空任务相对便宜,在那里,更多的质量意味着需要更多的资金来发射。

该小组计划在未来几个月内重复这项实验,希望将误差范围缩小到1公里或更少。

Gendreau指出,美国宇航局旅行者号航天器上著名的“黄金记录”载有一张地图,该地图确定了太阳系相对于14颗脉冲星的位置。如果一个外星文明发现了这一记录,它就可以利用它来定位地球。Gendreau说:“小时候,我听卡尔·萨根谈论过黄金唱片。”“现在我们实际上正在做这件事。”

这篇文章被允许转载,并于2017年1月11日首次发表。

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