引導機器人飛船穿越外層空間，NASA僅憑的只是X射線

原標題：引導機器人飛船穿越外層空間，NASA僅憑的只是X射線

X射線，又稱倫琴射線，由德國物理學家W.K.倫琴於1895年發現。X射線具有很高的穿透本領，能透過許多對可見光不透明的物質，如墨紙、木料等。這種肉眼看不見的射線可以使很多固體材料發生可見的熒光，使照相底片感光以及空氣電離等效應。

科普完畢。考慮到我的領導呂老師已經把高中物理給忘光了，有必要為了他以及類似的讀者進行下必要的科普。下面進入正題。

從目前的技術手段，人類是無法達到達外層空間的，因此科學家藉助X光線、紅外線和其他觀測手段對它們進行研究。現在，NASA就希望用X射線導航來引導機器人飛船穿越外層空間。

NICER會將X射線集中到硅探測器上，收集探測中子星內部組成的數據，包括那些經常出現的脈衝星。

NASA太空中展示了完全自主的X射線導航，這種技術可以將無人駕駛的飛行器引導到太陽系及更遠的地方。

這個團隊的演示中，進行一個名叫SEXTANT（Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology）的實驗，顯示毫秒脈衝星（旋轉的中子星），可以在太空定位一個以數千英里每小時移動的物體——有點類似於太空里的全球定位系統GPS。

NASA航天技術專家Jason Mitchell介紹，這是第一次在太空中完全自主地展示X射線導航。這項技術為深空導航提供了一個新選擇，它可以與現有的太空無線電和光學系統協同工作。

不過，可能還需要幾年的時間來完善用於深空宇宙飛船的X射線導航系統。

這個動畫顯示了NICER如何掃描天空

這項演示利用了52個X射線望遠鏡和硅漂移探測器，這些探測器構成了NASA的中子星內部成分探測器（NICER）。這是一個由該機構於2017年6月發射的用於研究中子星的洗衣機大小的航天器。

在演示當中，研究小組選擇了4個毫秒脈衝星（每秒旋轉上百次的脈衝星）目標——J0218+4232，b1821-24，J0030+0451，和j04347-4715，來讓NICER給自己定位，這樣它就可以它們的光束中探測X射線。NICER所使用的毫秒脈衝星非常穩定，它們的脈衝到達時間未來數年裡預計可以精確到微秒。

在為期兩天的實驗中，該裝備產生了78次測量以獲得時間數據，SEXTANT的實驗將其送入特別開發的機載演算法中，來生成一個導航解決方案，它可以顯示NICER的位置。該團隊將該解決方案與由NICER機載GPS接收器收集的位置數據進行比較。

「為了讓這個測量有意義，我們需要開發一種模型，利用我們的合作者在世界各地的射電望遠鏡所提供的地面觀測，來預測到達時間，」美國海軍研究實驗室的SEXTANT研究員保羅雷說。「測量和模型預測之間的差異將給我們提供導航信息。」

這張圖展示了NICER在國際空間站的工作

測試的目標是為了證明，這個系統可以在半徑10英里的範圍內找到NICER的位置，與此同時，空間站在以每小時17500英里的速度運行。

Mitchell說，在11月9日開始試驗的8個小時內，該系統在10英里的目標範圍內聚集，並在實驗的剩餘時間內保持在低於這個閾值的位置。事實上，數據的「很大一部分」顯示了精確到三英里以內的位置。

儘管GPS系統對於地球上的用戶可以精確到幾英尺的距離，但在太陽系外的遙遠距離時，這種精確度是不需要的。Mitchell說：「在深空中，我們希望精度能達到數百英尺的範圍內。」

SEXTANT系統設計師Luke Winternitz說，未來該團隊將專註於更新飛行和地面軟體，為2018年晚些時候的第二次實驗做準備。最終的目標可能需要幾年時間才能實現，那就是開發探測器和其他硬體，使基於脈衝的導航能在未來的宇宙飛船上隨時可用。為此，團隊將努力減小儀器的尺寸、重量和功率要求，並提高靈敏度。

此外，Mitchell表示，SEXTANT團隊也在討論X射線導航來支持人類飛行的可能性。

例如，如果到木星（或土星）衛星的星際任務裝備有這樣的導航裝置，它就能自動計算出它的位置，並在很長一段時間內不與地球進行通訊，相比之下，在這樣的空間里GPS將無能為力。

這次演示證明了X射線脈衝星導航在太陽系深空探測的可行性，未來，技術的進步將讓我們深入到更遙遠的外層空間。

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