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X射線脈沖星為深空GPS系統(tǒng)指明了方向

2016-08-30 來源:騰訊太空 作者:羅輯/編譯 字號:

X射線脈沖星為深空GPS系統(tǒng)指明了方向

最簡單的一種被稱為“三角修正”,通過利用船上原子鐘對從單一脈沖星定期傳入的X射線脈沖進行記時,并將結(jié)果與在標(biāo)準(zhǔn)位置脈沖的預(yù)期到達時間相比較。

騰訊太空訊 據(jù)國外媒體報道,國家物理實驗室(NPL)和萊徹斯特大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)了一套星際間導(dǎo)航技術(shù),這項技術(shù)基于來自X射線脈沖星的高度周期性信號。根據(jù)研究者的說法,利用搭載在飛船上的小型X射線望遠鏡,飛船就可以在深空中確定自己的方位,精度甚至能達到2公里。整套系統(tǒng)被稱為“XNAV”,它借助對脈沖星信號的仔細記時來對飛船進行三角定位,從而得出飛船相較于一個標(biāo)準(zhǔn)位置的方位。

當(dāng)脈沖星旋轉(zhuǎn)時,它們會從兩極放出電磁波輻射。如果這些射線指向地球,那么它們就表現(xiàn)為規(guī)律的脈沖。有些雙星系統(tǒng)中的脈沖星會從他們的伴星處奪取氣體,這些氣體會聚集在脈沖星的兩極。氣體在此會被加熱到極高的溫度,以至于向外釋放X射線。這就是用作星際導(dǎo)航的脈沖星,如同龐大而笨重的天線。相較而言X射線探測器則小得多,它們常常只搭載一個單像素的傳感器,很容易就能裝進宇宙飛船的載荷里。

到2013年,XNAV的有關(guān)理論研究已經(jīng)達到了一個關(guān)鍵點。歐空局組織了一支由科學(xué)家Setnam Shemar牽頭的團隊來進行可行性研究,以期有朝一日能將這一技術(shù)運用在飛船上。Shemar的團隊分析了兩種技術(shù):最簡單的一種被稱為“三角修正”,通過利用船上原子鐘對從單一脈沖星定期傳入的X射線脈沖進行記時,并將結(jié)果與在標(biāo)準(zhǔn)位置脈沖的預(yù)期到達時間相比較。兩個記時結(jié)果之間的差異,連同通過地面跟蹤估計的航天器初始位置綜合考慮,就可以得到更精確的飛船位置。

萊徹斯特大學(xué)的Adrian Martindale也是可行性研究團隊的一員。他表示,盡管操控機制后的工程非常復(fù)雜,但所需的科技并非遙不可及。在成本、復(fù)雜性以及XNAV需要的X射線探測器的規(guī)模上,團隊引用了將于2018年的Bepi-Colombo任務(wù)發(fā)射升空的水星成像和X射線光譜儀(MIXS)作為例證。Shemar認為他們已經(jīng)證明整個計劃具備可行性,但他同時提醒我們,一些技術(shù)必需追趕理論工作。盡量減小探測器質(zhì)量、減少每個脈沖星的觀測時間與開發(fā)一個合適的操控機制都是巨大挑戰(zhàn)。

科學(xué)家認為對XNAV很快將用于太空飛船的導(dǎo)航仍抱有疑慮,技術(shù)會隨著實際需求出現(xiàn)。自動化脈沖星導(dǎo)航對于深空探測任務(wù)的確很有吸引力,但是很長一段時間里我們都沒有類似的計劃,這項研究已經(jīng)發(fā)表在期刊《實驗天文學(xué)》上。

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