那些在太空中航行的「燈塔」，當真是孤單無比

X射線脈衝星，由衛星發現的X射線源有一半以上是在銀河系內，其餘的則是活動星系的核心或星系團中的高溫氣體。X射線脈衝星導航系統由X射線成像儀和光子計數器(探測器)、星載原子時鐘、星載計算設備、導航模型演算法庫和脈衝星模型資料庫組成。脈衝星是高速自轉的中子星，具有極其穩定的周期性，其穩定度優於10，被譽為自然界最精準的天文時鐘。因此，脈衝星能夠成為人類在宇宙中航行的"燈塔"，為近地軌道、深空和星際空間飛行的航天器提供自主導航信息服務。由此可知，脈衝星對我們探索宇宙有著導航的作用，讓我們在宇宙中不會迷路。

最簡單的一種被稱為「三角修正」，通過利用船上原子鐘對從單一脈衝星定期傳入的X射線脈衝進行記時，並將結果與在標準位置脈衝的預期到達時間相比較。

據國外媒體報道，國家物理實驗室(NPL)和萊徹斯特大學的科學家已經開發了一套星際間導航技術,這項技術基於來自X射線脈衝星的高度周期性信號。根據研究者的說法，利用搭載在飛船上的小型X射線望遠鏡，飛船就可以在深空中確定自己的方位，精度甚至能達到2公里。整套系統被稱為「XNAV」，它藉助對脈衝星信號的仔細記時來對飛船進行三角定位，從而得出飛船相較於一個標準位置的方位。

當脈衝星旋轉時，它們會從兩極放出電磁波輻射。如果這些射線指向地球，那麼它們就表現為規律的脈衝。有些雙星系統中的脈衝星會從他們的伴星處奪取氣體，這些氣體會聚集在脈衝星的兩極。氣體在此會被加熱到極高的溫度，以至於向外釋放X射線。這就是用作星際導航的脈衝星，如同龐大而笨重的天線。相較而言X射線探測器則小得多，它們常常只搭載一個單像素的感測器，很容易就能裝進宇宙飛船的載荷里。

到2013年，XNAV的有關理論研究已經達到了一個關鍵點。歐空局組織了一支由科學家Setnam Shemar牽頭的團隊來進行可行性研究，以期有朝一日能將這一技術運用在飛船上。Shemar的團隊分析了兩種技術：最簡單的一種被稱為「三角修正」，通過利用船上原子鐘對從單一脈衝星定期傳入的X射線脈衝進行記時，並將結果與在標準位置脈衝的預期到達時間相比較。兩個記時結果之間的差異，連同通過地面跟蹤估計的航天器初始位置綜合考慮，就可以得到更精確的飛船位置。

萊徹斯特大學的Adrian Martindale也是可行性研究團隊的一員。他表示，儘管操控機制後的工程非常複雜，但所需的科技並非遙不可及。在成本、複雜性以及XNAV需要的X射線探測器的規模上，團隊引用了將於2018年的Bepi-Colombo任務發射升空的水星成像和X射線光譜儀(MIXS)作為例證。Shemar認為他們已經證明整個計划具備可行性，但他同時提醒我們，一些技術必需追趕理論工作。盡量減小探測器質量、減少每個脈衝星的觀測時間與開發一個合適的操控機制都是巨大挑戰。

科學家認為對XNAV很快將用於太空飛船的導航仍抱有疑慮，技術會隨著實際需求出現。自動化脈衝星導航對於深空探測任務的確很有吸引力，但是很長一段時間裡我們都沒有類似的計劃，這項研究已經發表在期刊《實驗天文學》上。

?

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！