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TUhjnbcbe - 2025/5/10 14:47:00
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近日,美国国家航空航天局(NASA)发布了其“银河系定位系统”,可为日后的星际旅行提供导航功能,该系统利用脉冲星的闪光作为测量依据,目前的精确度在10公里左右。

中国的四大发明之一指南针在航海活动中发挥着巨大的作用,然而在迟早要到来的星际旅行中,我们却没有强大的宇宙定位系统。要知道目前几乎所有航天器都依靠地球的GPS导航系统,然而如果航天器一旦和地球脱离通信,那么航天器就会完全迷失在宇宙,这同时也是自主宇宙飞船面临的一大难关。

不过,实际上NASA早在上个世纪90年代就开始了相关的研究——年NASA喷气实验室的GeorgeDowns就提出了利用脉冲星进行定位的可能性。

简单来说脉冲星实际上也就是宇宙中的X射线中的一种,它们从各个地方传来,这其中那些由中子星散发、规律性甚至堪比原子钟的脉冲即被称为脉冲星,也就是能够被我们所使用的“参照物”。

想象一下,如果你的飞船现在就处于宇宙的某处,然后你检测到了一段脉冲,通过测算可以知道这段脉冲的发出时间,以及接收时间,那么你就能计算这段脉冲在宇宙中传播了多久,然后再乘以光速,即可获得距离。通过计算三个不同角度的脉冲,即可大致推算出三维坐标。

但是毫秒级别的脉冲难以捕捉,而且还需要一套计算量非常大的算法(因为飞船不太可能处于静止状态,实际情况中还需要考虑飞船的速度),然后再通过交叉测量这些脉冲来进行定位,因此尽管该想法早在年就被提出,但迟迟没有进展。

另外,由于90年代还未出现性能较好的X射线望远镜,因此之前能够捕捉到的稳定脉冲少之又少,直到年,NASA通过其最新的ARGOS传感器发现了稳定了脉冲,相关的宇宙实验才正式进入正轨。

在此后的十多年中,NASA在其空间站使用不同的X射线望远镜进行了多次实验,主要任务就是观测稳定的脉冲星。值得一提的是,在年中国也推出了X射线导航卫星,并且成功观测到了相关的脉冲星。

有了装备的提升,定位系统的进展也非常迅速,在年11月,NASA就通过其NICERX射线望远镜测量到的数据进行了导航计算的演示工作,直到今年4月,在刚刚举行的天文大会上NASA公布了他们已经能够进行精确度为10公里左右的导航定位。

在实际操作中,NASA使用了四个脉冲星数据,除了三角测量之外,还有一个数据则是用来进行准确性验证。他们的下一目标就是将该算法的准确度提升到3公里之内,并且最终实现1公里之内的精确度。

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