我們都知道北斗導(dǎo)航和GPS導(dǎo)航,通過(guò)一些導(dǎo)航軟件可以給我們實(shí)時(shí)定位、路線(xiàn)指引和目的地查詢(xún)等服務(wù),生活中我們已經(jīng)離不開(kāi)它。不過(guò)在未來(lái)的太空時(shí)代,脈沖星導(dǎo)航定會(huì)大行其道,給予人類(lèi)飛行器以同樣的服務(wù)。
脈沖星導(dǎo)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?yàn)檫@種星體能一直有節(jié)奏的發(fā)出電磁脈沖信號(hào),就像大海上旋轉(zhuǎn)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(zhì)量通常比太陽(yáng)還要大,其本身存在強(qiáng)大的磁場(chǎng),發(fā)射的射電脈沖的周期性非常有規(guī)律,科學(xué)家們剛接觸到脈沖星的時(shí)候,還以為是外星人在向我們發(fā)電報(bào)聯(lián)系,因此第一顆脈沖星還被叫做“小綠人”一號(hào),后來(lái)才知道它們是正在快速自轉(zhuǎn)的中子星,它的電磁脈沖也正是由于它的快速自轉(zhuǎn)才發(fā)出來(lái)的。
脈沖星雖然也會(huì)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(xiàn)那樣是一束比較窄的電磁波,從星體的兩個(gè)磁極發(fā)射出來(lái),在星體旋轉(zhuǎn)時(shí),這一射電脈沖就象燈塔的光束或晃動(dòng)的手電筒光束一樣掃過(guò)一片區(qū)域,如果它能過(guò)我們的地球,那么我們就能夠觀(guān)測(cè)到它。
脈沖星的質(zhì)量通常都要超過(guò)太陽(yáng),但是直徑只有10~20公里,它形成于8-30倍質(zhì)量的恒星的超新星爆發(fā)之時(shí),因此它才可以有著極高的轉(zhuǎn)速,已知轉(zhuǎn)速最快的脈沖星自轉(zhuǎn)一周只需要0.0014秒,最慢的中子星自轉(zhuǎn)一周也只需要11秒,而且周期性非常準(zhǔn)確規(guī)律,其發(fā)出的電磁脈沖也一樣的準(zhǔn)確和規(guī)律,每當(dāng)它自轉(zhuǎn)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(hào),我們可以把它理解為天然的北斗或者GPS導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào),將其利用來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航定位當(dāng)然是不錯(cuò)的選擇,所以也可以把它們理解為免費(fèi)的導(dǎo)航衛(wèi)星。
利用不同位置的脈沖星進(jìn)行星際導(dǎo)航一種可以預(yù)見(jiàn)的技術(shù),現(xiàn)在的導(dǎo)航技術(shù)需要發(fā)射人造導(dǎo)航衛(wèi)星,但太空時(shí)代導(dǎo)航將利用脈沖星這些天然星體。如今科學(xué)家們已經(jīng)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(xiàn)周期輻射特性,可以作為導(dǎo)航候選星。
我國(guó)在2016年11月年發(fā)射了一顆脈沖星導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星,這也是人類(lèi)對(duì)脈沖星導(dǎo)航的首次嘗試性運(yùn)用,計(jì)劃通過(guò)5到10年的努力探測(cè)26顆脈沖星,建立脈沖星導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù),此計(jì)劃仍在進(jìn)行中,并已取得了一定的科研成果。將來(lái)的脈沖星導(dǎo)航可以對(duì)太空中的航天器,特別是進(jìn)行深空探測(cè)的航天器以良好的位置定位和方向指引等服務(wù)。
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