NASA制定银河定位系统计划 拯救宇航员在太空中迷失方向

俄亥俄州哥伦布市——外太空发出明亮的x射线光，同时从各方向发出。但是仔细观察那雾，微弱的，有规律的光点就会显现出来。这些是毫秒脉冲星，城市大小的中子星旋转得非常快，并且比最精确的原子钟更有规律地向宇宙发射x射线。美国国家航空和宇宙航行局希望利用它们在太空中导航探测器和载人飞船。望远镜安装在国际空间站(ISS)，中子星内部成分Explorer(更好的)，被用来与近期发展一个全新的技术，实际应用：银河定位系统，NASA科学家Zaven Arzoumanian告诉《物理学家》周日(4月15日)在4月份的美国物理学会会议上。

脉冲星，图片：NASA"s Goddard Space Flight Center

有了这项技术，就可以把一根针穿线绕到一个行星的轨道上，而不是在飞行中飞行，一个星系定位系统也可以提供一个回退，这样如果一个载人任务失去了与地球的联系，他们仍然拥有自主的导航系统。现在，宇航员需要在绕着遥远卫星轨道上进行探测演习是不可能的。在浩瀚的外层空间中，不可能精确地计算出船只的位置，正好可以点燃它。这就是为什么NASA有许多最著名的行星任务——旅行者1号，朱诺号，和新地平线号——都是飞行的，飞船已经飞近了，但只是过去，主要的行星物体。

Arzoumian说，依靠地球进行导航也是载人任务的一个问题。如果这个信号，连接地球和一个遥远的宇宙飞船，像一条细长的线，不知何故失去，宇航员将很难找到从火星回家的路。这是银河定位系统的工作原理。银河定位系统在解决这个问题上有很长的路要走，更像是一个脉冲星专家，而不是航海家。而且它还能像全球定位系统(GPS)一样在你的智能手机上运行。当你的手机试图确定它在太空中的位置时，正如Live Science之前报道过的那样，它会用它的无线电收听地球轨道上的GPS卫星发出的精确的时钟信号。然后手机的GPS就会利用这些节拍之间的差异来计算出每颗卫星的距离，并利用这些信息对自己在太空中的位置进行三角定位。

手机的GPS运行速度很快，但是银河定位系统会运行得更慢——花时间穿越深空。它将是一个小型的，旋转安装的x射线望远镜，它看起来很像一个大的，笨重的，被剥离到它的最低的最小的部件。一个接一个地，它会指向至少4毫秒的脉冲星，定时他们的x射线“滴答”，就像一个GPS，乘以卫星的滴答声。其中三颗脉冲星会告诉宇宙飞船它在太空中的位置，而第四颗脉冲星则会校准它的内部时钟，以确保它正确地测量了其他的时间。银河定位系统背后的基本概念并不新鲜。在旅行者号宇宙飞船上安装的著名的黄金记录包含了一个脉冲星图，它指出了任何一天在地球上遇到的外星人。但这将是人类第一次真正使用脉冲星导航，团队已经设法让用户更好地通过太空追踪国际空间站。

NASA的x射线计时和导航(六分仪)计划，即银河定位系统的团队，目标是在两周内追踪国际空间站的距离为6.2英里(10公里)。该计划的下一个目标是在1.9英里(3公里)内跟踪空间站。最终团队希望能达到0.6英里(1公里)的精确度。可以超越这一点，但不知道有多远。这都是在低地球轨道上运行的，在一个巨大的星球上，这个车站在疯狂的、不可预测的圆圈和半边天的空中盘旋著，每45分钟就会覆盖不同的脉冲星。在深度空间中，在功能不受限制的视场中，物体以可预测的直线移动，任务将会容易得多。NASA内部的其他团队已经表示有兴趣在他们的项目中建造银河定位系统，在不久的将来可能会看到这样一个未来的装置。

博科园-科学科普｜文：Rafi Letzter/Live Science