脉冲星:人类进行星际旅行的天然“GPS”(3)
科学家认为,脉冲星(特别是毫秒脉冲星)可以很完美地替代GPS卫星。太阳系周围分散着成千上万的脉冲星,可以说,它们为人们提供的参考点无处不在。
利用这些恒星残骸发射的脉冲的精确规律,不只帮助我们更亲密接触冥王星等矮行星类星球,也可在不依赖于和地球联系的情况下,帮助载人飞船到达火星。从长远来看,它甚至可以帮助我们的子孙后代在星际太空中设定航行路线。
脉冲导航如何实现?
那么,天文学家们梦寐以求的导航星,究竟是如何运作的呢?
脉冲星的两个磁极各有一个辐射波束,根据星体自转情况,周期性地向航天器上的探测设备发射脉冲信号。
如果飞船上有测定系统,测量一个已知脉冲星发射的单个脉冲的到达时间,并将其与一个固定的参考位置的预计到达时间相比,你就可以计算出宇宙飞船-脉冲星的距离和宇宙飞船-固定点的距离。结合至少三颗脉冲星的测量结果,就可以计算出一个精确的三维定位。从而为那些星际旅行的航天器指引方向。可以说,脉冲星犹如太空之海永不熄灭的灯塔,是天造地设的导航标识。

宇宙中的脉冲星
2013年,德国马克斯普朗克地外物理研究所的沃纳·贝克尔,计算出脉冲星导航可以精确到5千米,在深太空任务中,我们或许可以降到1千米,甚至更为精准。而这一切要归功于脉冲星脉冲的惊人规律性,使距离得到精确测量。太空中的宇宙飞船会被四面八方的脉冲星围绕着,很容易就能测量脉冲。

宇宙中的脉冲星
现在,我们知道的脉冲星越来越多,目前发现和编目位置的脉冲星已达到2000多颗,其中包括超过200个毫秒脉冲星,也就是说“天体参考地图”正在不断增加。特别是下一代的射电天文台,如在澳大利亚和南非的“平方千米远射望远镜阵列”——上千座电波天线组成的电波阵列,可能会将导航脉冲星的数目增加到2万至3万之间。
所以,未来通过明亮的脉冲星——这些恒星残骸将改变我们探索太空的方式。而人类将最终使用导航技术,走出太阳系,走向银河系。

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