圖1、美國宇航局的中子星室內組合探測器NICER
美國宇航局的一個工程師團隊展示了在太空中完全自主的X射線導航 - 這種能力使他們能夠將機器人航天器引導到太陽系及其以外的太空深處。
這個小組進行的一個稱為X射線定時和導航技術的月臺探測器（SEXTANT， Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology）的實驗演示表明， 毫秒脈衝星可以用來精確確定一個以每小時幾千英里的速度在空間中移動的物體的位置 - 類似於GPS如何通過使用其24個運行衛星星座來為地球上的用戶提供定位， 導航和定時服務。
圖2、美國宇航局的中子星室內組合探測器NICER
作為第一個完全自主地在太空中即時顯示X射線導航的組織， NASA正在引領深空探索。 這項技術為深空導航提供了新的選擇， 並且可以與現有的基於航天器的無線電和光學系統協同工作。
儘管X射線導航系統可能需要幾年的時間才能成熟實用於深空航天器中， 但美國航空航天局的工程師證明這一點對未來的太空旅行來說可能是件好事。 這種系統為航天器提供了一種新的選擇， 可以在當前使用的地球全球衛星導航網路之外自動確定它們的位置， 因為從低地球軌道到最深的太空， 幾乎所有人類可以想像到的空間都可以使用脈衝星。
美國宇航局空間技術任務局根據其改變遊戲規劃資助的SEXTANT技術專案的演示中利用了美國宇航局中子星室內組合探測器（NICER， Neutron-star Interior Composition Explorer ）的52個X射線望遠鏡和矽漂移探測器。 自從去年6月份在國際空間站成功部署外部附加有效載荷以來， 它已經對宇宙中一些最不尋常的物體進行了光學訓練。
NICER是一個具有洗衣機大小的天文臺， 目前正在研究中子星及其快速脈動的夥伴， 稱為脈衝星。 儘管這些恒星的怪異物質在整個電磁波譜上發射輻射物， 但是在X射線波段的觀測提供了對這些不尋常的， 令人難以置信的密集天體的最深刻的認識， 如果脈衝星進一步被壓縮的話，
圖3、NASA的X射線定時和導航技術的月臺探測器（SEXTANT）
儘管NICER正在研究所有類型的中子星， 但SEXTANT實驗主要集中在觀察脈衝星。 從它們強大的輻射出來的磁場輻射很像一座燈塔。 當他們掃過我們的視線時，
在2017年退伍軍人節期間的SEXTANT演示中， SEXTANT團隊選擇了四個毫秒脈衝星目標 - J0218 + 4232， B1821-24， J0030 + 0451和J0437-4715 - 並指導NICER定向， 以便能夠檢測在他們的掃射光束內的X射線。 SEXTANT使用的毫秒脈衝星非常穩定的到達時間， 可以預測其到達未來幾年到微秒級的脈衝精度。
圖4、NICER的研究目標
在為期兩天的實驗過程中，有效載荷移動產生了78個測量資料，SEXTANT實驗將其輸入到其專門開發的機載演算法中，自主地將顯示NICER在地球軌道上的位置作為空間站有效載荷。該小組將該解決方案與NICER車載GPS接收器收集的位置定位資料進行了比較。
圖5、NICER為人類征服外太空奠定了基礎
目標是證明該系統可以在10英里範圍內定位NICER，因為太空站在地球周圍以略高於17,500英里/小時的速度飛行。在11月9日開始實驗的八個小時內，該系統彙聚在10英里的目標範圍內的一個位置，並且在該實驗的其餘部分仍然遠低於該閾值。事實上，資料中“很大一部分”顯示的位置定位精度精確到了三英里之內。
這個過程比原本分配給該實驗的兩周時間快得多。研究人員有跡象表明，該系統將會成功工作，但週末實驗最終證明了該系統的自主工作能力。雖然普遍使用的GPS系統對於地球上的使用者來說定位精度可以精確到幾英尺，但是到太陽系的深處導航時，這種精確度是不必要的，在太陽系中物體之間的距離通常以百萬英里計算。在深空中，研究人員通常希望達到數百英尺的定位精確度。
（完）
圖4、NICER的研究目標
在為期兩天的實驗過程中，有效載荷移動產生了78個測量資料，SEXTANT實驗將其輸入到其專門開發的機載演算法中，自主地將顯示NICER在地球軌道上的位置作為空間站有效載荷。該小組將該解決方案與NICER車載GPS接收器收集的位置定位資料進行了比較。
圖5、NICER為人類征服外太空奠定了基礎
目標是證明該系統可以在10英里範圍內定位NICER，因為太空站在地球周圍以略高於17,500英里/小時的速度飛行。在11月9日開始實驗的八個小時內，該系統彙聚在10英里的目標範圍內的一個位置，並且在該實驗的其餘部分仍然遠低於該閾值。事實上，資料中“很大一部分”顯示的位置定位精度精確到了三英里之內。
這個過程比原本分配給該實驗的兩周時間快得多。研究人員有跡象表明，該系統將會成功工作，但週末實驗最終證明了該系統的自主工作能力。雖然普遍使用的GPS系統對於地球上的使用者來說定位精度可以精確到幾英尺，但是到太陽系的深處導航時，這種精確度是不必要的，在太陽系中物體之間的距離通常以百萬英里計算。在深空中，研究人員通常希望達到數百英尺的定位精確度。
（完）