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中國下月發射全球首顆脈沖星導航衛星 實現三大科學目標

據人民網報道,2016年11月,我國將發射全球首顆脈沖星導航試驗衛星(XPNAV-1),探索宇宙中那些最神秘的脈沖星,探索X射線脈沖星導航技術可行性。

利用X射線脈沖星實現航天器長時間高精度自主導航,是當前國際航天前沿技術研究熱點,由此,可能引發時空基準的重構。

茫茫宇宙中,存在一種星體,密度極大、直徑極小、自轉極快,並且以自轉周期為間隔,不停地向外發射脈沖式電磁波。

這就是所謂的脈沖星。脈沖星的存在,就好像無邊的宇宙中閃亮的燈塔,可以用來作為星際導航的“地標”。由於脈沖星每秒鐘旋轉可達上千次,而且自轉周期極其穩定,準確度比目前最穩定的氫原子鐘還要高1萬倍以上,被譽為“自然界最精準的天文時鐘”。

航天科技集團公司五院脈沖星導航試驗衛星科學任務系統總設計師帥平表示,脈沖星可以發射各種類型的電磁波,通常把在X射線頻段上輻射信號的脈沖星叫做X射線脈沖星。由於X射線易於小型化設備探測與處理,因此X射線脈沖星非常適合用來導航。目前,人類已經發現了160多顆X射線脈沖星。

帥平指出,脈沖星導航,可以為導航衛星提供導航信息。帥平告訴記者,目前所有的航天器,包括導航衛星,都需要多個地面站對它們進行密切的跟蹤測量,以確定其位置。“如果導航星座能自主導航,將有效地減輕地面測控系統的工作負擔,減少測控站的布設數量,降低衛星導航系統的建設和長期運維費用。”

深空探測更是受制於目前的導航技術。“由於距離越遠信號越弱,探測器飛的越遠,地面測控的負擔會越來越大。”帥平說。脈沖星導航的出現,為宇宙航行提供了更廣闊的可能性。

另外,由於X射線很難穿透大氣層,因此脈沖星導航系統不能直接對地面進行導航,主要是為大氣層外的飛行器提供導航。

帥平介紹,這顆衛星上天後要實現三大科學目標:首先,實測兩種不同類型的探測器性能;第二,探測蟹狀星雲脈沖星(Crab)。這兩個目標實現後,再進一步探測其他脈沖星,建立試驗型數據庫,探索新型導航技術。

然而,這一切,僅僅是個開始,脈沖星導航的路還很長。後續,五院脈沖星導航團隊還計劃用5~10年的時間,持續探測26顆脈沖星,建立精確的脈沖星導航數據庫;在此基礎上,嘗試開展脈沖星導航的應用研究。

 

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