2015年2月7日 星期六

人類找到宇宙航行定位方法

三位德國空間科學家已經找到了利用「脈沖星」在太陽系內進行導航的方法。正如他們在上傳到預印本文庫arXiv上的一篇論文中所指出的那樣,該方法至少依賴三顆脈沖星才能完成三角位置定位。


▲德國科學家指出,利用宇宙中三顆脈沖星發出的X射線可以進行精確的星際導航。
目前對宇宙飛船進行導航的方法是,飛船向地球發回無線電信號,然後科學家根據信號到達的時間推算出距離進行定位,但這種方法不能得出飛船的角位移(angular position)。雖然就目前來講這還不是一個大問題,但在未來隨著空間飛行器的增多,必然會對太空導航精確度的要求增加。德國科學家提出的這種新方法,可以使飛船擺脫對地球的依賴,在宇宙中自主導航。

脈沖星是中子星的一種,自轉速度非常快。因為它們在不停旋轉,兩極發出的電磁輻射像燈塔上的探照燈一樣不停掃過地球,這也是脈沖星名稱的由來。多年以來,科學家一直想利用它們作為導航的工具,但能夠用來讀取和解析脈沖星信號的儀器都過於笨重,無法放置在太空飛行器上。另一方面,還需對脈沖星進行更加深入的了解。德國科學家表示,這兩個領域的知識都已經取得了重要進展,足以制造能夠安放在太空飛行器上的脈沖星導航儀。

脈沖星發出的無線電輻射和X射線輻射都非常有用,兩種信號周期的精度都非常高,可以媲美原子鐘。科學家表示,如果太空飛行器利用波長為21釐米的脈沖星輻射,那麼天線的接受面積就要達到150平方米!對於實際應用來講還是太大。基於這個原因,他們建議使用脈沖星發出的X-射線信號進行導航。這樣,在飛行器上安裝一個用於聆聽和破譯脈沖星信號儀器的重量僅僅25千克,已經到達了非常實用的程度。

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