據(jù)央視新聞客戶端8月22日?qǐng)?bào)道，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究團(tuán)隊(duì)利用慧眼衛(wèi)星開展了X射線脈沖星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，定位精度達(dá)到10公里之內(nèi)（3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差），進(jìn)一步驗(yàn)證了航天器利用脈沖星自主導(dǎo)航的可行性，為未來(lái)在深空的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。這一成果于2019年8月21日在美國(guó)《天體物理雜志》（增刊）正式刊出。
2017年6月，我國(guó)第一顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，運(yùn)行于高度550 千米、傾角43°的近地圓軌道上。慧眼衛(wèi)星攜帶了高能X射線望遠(yuǎn)鏡、中能X射線望遠(yuǎn)鏡和低能X射線望遠(yuǎn)鏡三種科學(xué)載荷和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器，在軌運(yùn)行兩年多，已經(jīng)得到了關(guān)于黑洞、中子星、伽馬射線暴乃至引力波暴等的海量觀測(cè)數(shù)據(jù)，科學(xué)結(jié)果正在源源不斷地產(chǎn)生之中。與此同時(shí)，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的慧眼衛(wèi)星研究團(tuán)隊(duì)還利用該衛(wèi)星成功開展了X射線脈沖星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了脈沖星導(dǎo)航的可行性。
人類探索宇宙的腳步不斷加快，范圍越來(lái)越廣。1977年發(fā)射的“旅行者1號(hào)”、“ 旅行者2號(hào)”正在飛向太陽(yáng)系之外的茫茫宇宙深處。今天，越來(lái)越多的空間探測(cè)器從地球飛向太陽(yáng)、行星、矮行星、小行星、彗星等太陽(yáng)系內(nèi)天體。由于這些航天器遠(yuǎn)離地球， GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等都已經(jīng)難以為它們提供可靠的導(dǎo)航服務(wù)。為此，美國(guó)、俄羅斯等國(guó)利用地面大型射電天線建立“深空測(cè)控網(wǎng)”，為遙遠(yuǎn)的飛行器提供導(dǎo)航服務(wù)，但其提供的導(dǎo)航精度會(huì)隨著與地球距離的增加而變差，因此不依賴地面設(shè)備的航天器“自主導(dǎo)航”技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。
據(jù)介紹，X射線脈沖星導(dǎo)航是一種新型的自主導(dǎo)航方法，它利用宇宙中遙遠(yuǎn)的天體——脈沖星發(fā)出的精確的周期性脈沖信號(hào)為太空中的航天器提供導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。脈沖星是一類高速轉(zhuǎn)動(dòng)的中子星，是大質(zhì)量恒星在壽命的晚期發(fā)生“超新星爆發(fā)”后留下的致密天體，其脈沖信號(hào)的長(zhǎng)期時(shí)間穩(wěn)定度很高，堪比甚至優(yōu)于地球上的原子鐘，可作為宇宙中的時(shí)間基準(zhǔn)，因此脈沖星也被稱作“宇宙燈塔”或星際旅行中“天然的GPS衛(wèi)星”。如同地面使用衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航一樣，航天器通過(guò)觀測(cè)脈沖星，也可以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，即脈沖星導(dǎo)航。
近年來(lái)，X射線脈沖星導(dǎo)航得到越來(lái)越多的關(guān)注。2004年，歐空局發(fā)布了“基于脈沖星時(shí)間信息的航天器導(dǎo)航可行性研究”技術(shù)報(bào)告。2018年，美國(guó)NASA發(fā)布宣布成功進(jìn)行了首次實(shí)時(shí)的在軌脈沖星自主導(dǎo)航試驗(yàn)1，在觀測(cè)脈沖星7.5小時(shí)后，自主導(dǎo)航的精度達(dá)到5千米。我國(guó)在脈沖星導(dǎo)航方面也進(jìn)行了大量理論和實(shí)驗(yàn)研究。2016年9月，中國(guó)天宮二號(hào)空間試驗(yàn)室發(fā)射升空，利用天宮二號(hào)上的“天極望遠(yuǎn)鏡”——伽瑪射線暴偏振探測(cè)器，我國(guó)科學(xué)家成功完成了脈沖星導(dǎo)航的國(guó)內(nèi)首次空間實(shí)驗(yàn)。
利用慧眼衛(wèi)星開展了X射線脈沖星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，為了進(jìn)一步檢驗(yàn)該導(dǎo)航算法的可行性與可靠性，研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了充分的理論分析，并選取多種類型的脈沖星進(jìn)行了模擬驗(yàn)證，結(jié)果顯示該方法對(duì)其它導(dǎo)航脈沖星同樣適用，為該算法的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。美國(guó)《天體物理雜志》審稿人認(rèn)為 ，“慧眼衛(wèi)星開展的在軌演示驗(yàn)證是對(duì)脈沖星導(dǎo)航發(fā)展的重要貢獻(xiàn)”。（央視記者 帥俊全 ）
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