我們都知道北斗導航和GPS導航,通過一些導航軟件可以給我們實時定位、路線指引和目的地查詢等服務,生活中我們已經離不開它。不過在未來的太空時代,脈沖星導航定會大行其道,給予人類飛行器以同樣的服務。
脈沖星導航利用的就是脈沖星的“太空燈塔”作用,為什么脈沖星有這種作用呢?是因為這種星體能一直有節(jié)奏的發(fā)出電磁脈沖信號,就像大海上旋轉發(fā)光的燈塔一樣,能夠給航行者以明確的指引。
脈沖星本身就是中子星,它是僅次于黑洞和夸克星的高密度天體,質量通常比太陽還要大,其本身存在強大的磁場,發(fā)射的射電脈沖的周期性非常有規(guī)律,科學家們剛接觸到脈沖星的時候,還以為是外星人在向我們發(fā)電報聯(lián)系,因此第一顆脈沖星還被叫做“小綠人”一號,后來才知道它們是正在快速自轉的中子星,它的電磁脈沖也正是由于它的快速自轉才發(fā)出來的。
脈沖星雖然也會發(fā)光,但是它的電磁脈沖并非或明或暗地閃爍發(fā)光,而是發(fā)射出恒定的能量流,就像手電筒的光線那樣是一束比較窄的電磁波,從星體的兩個磁極發(fā)射出來,在星體旋轉時,這一射電脈沖就象燈塔的光束或晃動的手電筒光束一樣掃過一片區(qū)域,如果它能過我們的地球,那么我們就能夠觀測到它。
脈沖星的質量通常都要超過太陽,但是直徑只有10~20公里,它形成于8-30倍質量的恒星的超新星爆發(fā)之時,因此它才可以有著極高的轉速,已知轉速最快的脈沖星自轉一周只需要0.0014秒,最慢的中子星自轉一周也只需要11秒,而且周期性非常準確規(guī)律,其發(fā)出的電磁脈沖也一樣的準確和規(guī)律,每當它自轉一周,我們就能接收到一次它輻射的電磁波,于是就形成一斷一續(xù)的脈沖信號,我們可以把它理解為天然的北斗或者GPS導航衛(wèi)星發(fā)出的信號,將其利用來進行導航定位當然是不錯的選擇,所以也可以把它們理解為免費的導航衛(wèi)星。
利用不同位置的脈沖星進行星際導航一種可以預見的技術,現(xiàn)在的導航技術需要發(fā)射人造導航衛(wèi)星,但太空時代導航將利用脈沖星這些天然星體。如今科學家們已經發(fā)現(xiàn)了2000多千顆脈沖星,其中有近200顆具有優(yōu)良的X射線周期輻射特性,可以作為導航候選星。
我國在2016年11月年發(fā)射了一顆脈沖星導航試驗衛(wèi)星,這也是人類對脈沖星導航的首次嘗試性運用,計劃通過5到10年的努力探測26顆脈沖星,建立脈沖星導航數(shù)據庫,此計劃仍在進行中,并已取得了一定的科研成果。將來的脈沖星導航可以對太空中的航天器,特別是進行深空探測的航天器以良好的位置定位和方向指引等服務。