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NASA測試深空導航系統:用脈衝星X射線信號定位

據外媒報導, 有了GPS, 人們很難在地球上走丟, 但如果換成深太空則完全是另外一回事了。 令人難以置信的距離、三維旅行、明顯地標的匱乏 , 這一切都讓太空導航變得異常複雜。 在過去, 脈衝星被作為一個解決方案, 不過現在, 一支NASA科研團隊提出了一個新方法, 即太空船通過追蹤一組脈衝星的可預測X射線信號來不間斷地、自動估算自己當前的位置。

據瞭解, 當恒星死亡時, 它們會自動坍縮, 通常都變成了黑洞, 但並不是所有都這樣, 如果是品質是我們太陽10-29倍的恒星, 它們將變成中子星。 在這當中, 部分中子星由於極強磁場和極快旋轉作用而會從兩級發射出電磁輻射光束, 如果地球在這些光束的路徑中就能檢測到信號, 也就是“脈衝”並由此得名脈衝星。

由於脈衝星以恒定的速度旋轉, 所以它們信號的預測準確度非常高, 像毫秒脈衝星甚至對未來幾年作出預測。

正是因為這種極端的規律性使其成為了完美的深空導航工具。

用這些天然的信標導航這一想法早在2012年就已形成, 一直到2016年, 歐航局(ESA)才對此公佈了一份詳細的可行性研究, 其概述了脈衝星導航的工作原理。 現在, NASA則將這一設想搬到了現實,

他們展開了一個叫做Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology(以下簡稱SEXTANT)的實驗。

科研團隊在實驗中使用了裝有52個X射線望遠鏡的Neutron-star Interior Composition Explorer(NICER)探測器。 2017年11月, 團隊對4個特定毫秒脈衝星進行了實驗, 期間他們進行了78次時間測量。 機載演算法將這些資料組合在一起然後精准定位出NICER的位置, 最終再將結果與衛星GPS資料進行比較。

儘管NICER在地球軌道的飛行速度超過了17500mph(28000km/h), 但這種新方法僅用了8個小時時間就將位置縮小到了10英里(16公里)的半徑範圍內, 最好的時候則能達到了3英里(5公里)。

SETANT系統構架師Luke Winternitz表示, 這比他們實驗分配的兩周時間要快得多。

雖然3英里的誤差對於尋找地球上的房子可能太大, 但在浩瀚的太空內卻可以忽略不計。

如果脈衝導航系統最終投入使用, 那麼未來太空飛船將能精確地追蹤到它們在三維空間的位置並可以在不需要跟地球通信的情況下也能自動調整路線讓自己停留在目標位置上。

獲悉, 第二輪實驗將在今年下半年進行。

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