您現在的位置:新聞首頁>潮流時尚

“慧眼”探路,“流浪地球”有了可靠導航

2019-09-02 14:15誠信在線-誠信在線手機版下載編輯:誠信在線人氣:


  “慧眼”探路,“流浪地球”有了可靠導航

  “慧眼”衛星脈沖星導航實驗負責人告訴記者,木星外導航精度已優于深空探測網

  人類走向太空離不開導航。飛機可以用GPS、北鬥等人造衛星導航,飛出地球就要用到“深空探測網”。但随着人類探索宇宙的腳步越來越遠,深空探測網也會“鞭長莫及”。

  “脈沖星導航”或許是人類在未來深空探測中最可靠的導航技術之一。

 

  最近,中國科學院高能物理研究所研究人員利用我國首顆X射線天文衛星“慧眼”,成功開展了X射線脈沖星導航實驗,定位精度達到10公裡之内(3倍标準偏差),達到國際先進水平。

  “慧眼”衛星脈沖星導航實驗工作負責人、中國科學院高能物理研究所副研究員鄭世界,日前接受南方日報記者的采訪,解讀這一将協助人類“走向深空”的技術。

  已達到的精度有多高?

  當我們離開地球進入宇宙空間,包括GPS、北鬥等衛星導航系統都無法再使用。為此,美國耗巨資建立了“深空探測網”,在地球上相隔等間距建立了3個龐大的天線陣,利用它們來接受遙遠的宇宙飛船發出的微弱信号實現通信及定位,為人類探索宇宙作出了重要貢獻。

  鄭世界介紹,采用上述技術進行定位,其誤差會随着與地球距離的增大而增大,平均每增加一個日地距離(約1.5億公裡),誤差增大10公裡。

  “到達木星距離時(與地球的為4—6個日地距離),其誤差将達到數十公裡;對于正在飛離太陽系的旅行者1号、2号來說,其誤差達到了上千公裡。”鄭世界說,“這種技術的另外一個問題就是通信時間過長:我們和木星之間的單向通信時間至少要30分鐘,而和旅行者一号的單向通信時間達到17小時!這也就意味着,我們無法對這些飛行器的飛行軌道作出及時的調整。”

  而利用脈沖星導航,可以避免這些問題。鄭世界介紹,此次“慧眼”實驗觀測的“宇宙燈塔”——蟹狀星雲脈沖星距離我們有6000光年,利用脈沖星得到的導航誤差不會随着我們的位置變化而變化。“這樣即使在有一天,我們真的帶着‘流浪地球’離開太陽系,也能精确地給我們導航。”

  此外,鄭世界表示,脈沖星導航技術,可以減少飛行器對地球的依賴,利用星上的人工智能技術就可以作很多自主判斷和操作。

  鄭世界介紹,“我們在‘慧眼’衛星上開展的脈沖星導航實驗表明,其定位誤差在10公裡之内,對于木星以外的深空中,已經優于深空網,這意味着脈沖星導航已經可以在深空中得到應用了。”定位精度10公裡(3倍标準偏差)是什麼意思?标準偏差是在科學分析中一種常用的判斷可信度的方法,誠信在線,3倍标準偏差表示,這個值在99.7%的情況下是可信的。

  據悉,2019年5月美國國家航天局(NASA)也表示要将X射線脈沖星導航技術應用到“重返月球計劃”及未來的火星探測計劃中。鄭世界表示,“将來,随着脈沖星導航精度達到1公裡乃至以下,必然會在火星探測、小行星探測等場景下得到更廣泛的應用。”

  什麼樣的脈沖星适合導航?

  截至2018年底,澳大利亞天文台整理并公布了超過2700顆脈沖星,其中還未包括中國“天眼”望遠鏡發現的近100顆脈沖星以及待認證的100多顆脈沖星。

  這些脈沖星中,哪些比較适合導航呢?

  鄭世界介紹:“在已知的接近3000顆脈沖星中,我們選擇了10顆左右最适合用作導航的‘導航星’。”

  “入選條件”之一是要在X射線波段有較強的脈沖輻射。

  鄭世界介紹,脈沖星輻射的信号涵蓋了從射電、紅外、可見光、紫外、X射線、伽馬射線乃至更高能波段。其中X射線波段由于輻射的能量較強、探測設備易于小型化等優點,因此利用X射線波段的脈沖星信号實現導航,是最有可能的導航方式。

  “這就需要選取在X射線波段有較強的輻射的脈沖星。”鄭世界表示,目前,在X射線波段有輻射的脈沖星約有200多顆,但它們的脈沖光子流量差别很大。

  鄭世界介紹,本次實驗中所選取的蟹狀星雲脈沖星是星空中最亮的“宇宙燈塔”之一,誕生于公元1054年的一次超新星爆發,這次爆發在《宋史·天文志》中有記載。它的脈沖光子流量約0.1個/cm2/s,也就是說當我們使用100cm2的探測器時,每秒鐘可以收到10個脈沖光子。而大多數脈沖星的脈沖光子流量隻有它的萬分之一,同樣的探測器,我們需要等待1000秒才能接收到一個脈沖光子。

(來源:誠信在線手機版下載)

  • 凡本網注明"來源:誠信在線-誠信在線手機版下載的所有作品,版權均屬于中誠信在線-誠信在線手機版下載,轉載請必須注明中誠信在線-誠信在線手機版下載,http://cdda870710.cn。違反者本網将追究相關法律責任。
  • 本網轉載并注明自其它來源的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點或證實其内容的真實性,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時,必須保留本網注明的作品來源,并自負版權等法律責任。
  • 如涉及作品内容、版權等問題,請在作品發表之日起一周内與本網聯系,否則視為放棄相關權利。



圖說新聞

更多>>