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揭秘未来“宇宙灯塔” 可为恒星际飞船导航

发布时间:2012年03月31日 14:42 | 进入复兴论坛 | 来源:腾讯科技 | 手机看视频


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  腾讯科技讯(Everett/编译)据国外媒体报道,由于在宇宙空间中飞行需要解决一个重要的问题,即如何对宇宙飞船进行导航。显然地球上的卫星定位导航系统并不能为宇宙飞船进行空间导航定位,诸如GPS定位系统只能用于针对某个星球建立全球范围内的导航服务。但是,科学家们认为他们找到了一个新的方法为进行遥远宇宙空间航行的飞船进行导航。

“企业”号宇宙飞船利用三颗脉冲星进行星际导航

脉冲星可发出极为规律的定向X射线波束

  研究人员将宇宙中的脉冲星作为“宇宙的灯塔”对进行恒星际航行的宇宙飞船进行导航。这套先进的星际导航系统让人联想到古来的航海水手通过太阳和月亮在不同时间所出现方位进行导航,而进行星际航行的宇宙飞船自然要选择能发出特定脉冲信号的中子星。同时,未来的星际导航系统将探测三个脉冲星上发出的X射线,来确定宇宙飞船在宇宙空间中的位置,这种定位原理可在宇宙航行中广泛采用。

  当质量比太阳大许多倍的恒星在生命的最后时刻会产生令人印象深刻的超新星爆发,大多数恒星以这样的方式结束自己的一生。在失去大部分物质之后,恒星内部在巨大引力作用下被压缩形成超乎想象力的致密物质,电子被转变为中子,并疯狂地旋转,这就是中子星。中子星强大的磁场使得中子星磁轴两端发出射电波,形成两个定向波束。由于该磁轴与自转轴并不在一条直线上,因此当中子星快速旋转时,如果光束指向地球方向,我们就会观察到非常规律的脉冲辐射扫过地球,因此其也被称为脉冲星。

  来自德国马克斯普朗克(Max Planck)研究所的科学家小组正在开发基于脉冲星极有规律的定向X射线波束的探测技术,可为宇宙飞船进行星际导航。这些周期性的信号具有极强的稳定性,可媲美原子钟,并提供特有的时间信号作为天然的“宇宙灯塔”,这就类似于在地球上使用全球定位系统进行导航。图1中显示的“企业”号宇宙飞船正在使用“三角定位法”通过接受三个脉冲星的定向辐射波束进行空间定位的情景。

  之所以认为这套先进的星际导航系统工作原理与全球定位系统类似,是因为宇宙飞船可比较三个脉冲星上发出的定向波束抵达宇宙飞船的时间差,以此计算出宇宙飞船当前的空间坐标,误差可控制在几英里之内。该系统不仅可以在太阳系内使用,也可以在胜任恒星际宇宙航行任务。对此,贝克尔(Becker)教授认为:“这项技术显然很让人期待,令人难以置信地兴奋,可让我们去规划航行至其他恒星的路线,也可能帮助我们的子孙后代迈出恒星际航行的第一步。”