美尝试把脉冲星变为“GPS”

快速旋转的脉冲星发出强大的辐射束。资料来源:danarberry/美国航天局

从国际空间站的高度，美国国家航空航天局的一项实验展示了未来的太空探索任务如何能够在深空航行。宇宙飞船可以通过位于天空的“全球定位系统”来确定它们的位置，即由遥远的死星发出的信号。

去年11月，中子星的内部成分探测器花了一天半的时间观察少量的脉冲星。后者是一种快速旋转的恒星碎片，旋转时会释放出强大的辐射束。通过测量脉冲到达时间的微小变化，NICER可以实现高达5公里的定位精度。

这是科学家首次证明这种长期探索技术在太空中被称为“脉冲星导航”。有一天，这种方法可以帮助航天器在没有来自地球的常规指令的情况下自动驾驶。

“我们认为这是一件大事。”基思·根德罗说，他是马里兰州格林贝尔特的美国航天局戈达德太空飞行中心的天体物理学家，也是这次任务的项目负责人。“这是将我们的天体物理学应用于探索目标的好方法，包括太阳系的外层空间甚至更远的地方。”

1月11日，詹德罗在马里兰州国家港口举行的美国天文学会会议上报告了研究结果。

据新华社报道，戈达德太空飞行中心的最新新闻稿称，该中心利用国际空间站上的NEBEL对新导航系统进行了初步测试，定位精度达到了5公里以内。

在卫星定位系统中，在环地轨道上运行的卫星不断向地面发送信号，地面接收装置根据这些信号确定它与每个卫星的距离，并计算它的具体位置。只需要来自4颗卫星的信号就可以实现高定位精度。

脉冲星是快速旋转的中子星。它们是巨大恒星死亡后留下的碎片，是宇宙中密度最大的天体之一。强磁场导致中子星的两极喷射出带电粒子流。随着中子星的旋转，粒子流像灯塔的光束一样扫过太空，在观察者看来是周期性的脉冲信号。

有些脉冲星周期为毫秒，非常稳定，误差很小。它们可以被称为精确的宇宙时钟。戈达德太空飞行中心的专家表示，来自这些脉冲星的X射线可以用于定位和导航。

在2017年11月进行的实验中，研究人员选择了4毫秒脉冲星，并要求NEIR接收它们的信号，并据此计算它们的位置。为期两天的实验表明，该导航系统能够自动运行，精度小于16公里，最大精度约为5公里。

该研究团队将进一步完善该系统，并计划在2018年晚些时候进行另一项实验。最终目标是开发高精度全自动空间导航设备，使航天器能够在不与地球长时间通信的情况下保持精确定位，并可用于未来对木星、土星甚至太阳系以外的探索。

Gendreau指出，美国宇航局的旅行者号探测器携带了一张显示太阳系相对于14颗脉动恒星位置的地图。如果一个外星文明发现了这张地图，它可以用它来定位地球。

詹德罗说:“当我还是个孩子的时候，我听卡尔·萨根说起过这件事。现在我们正在这样做。”(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2018-016第二版国际版)