就像水手們可以在廣闊的海洋中找到恒星一樣，在星際旅行的未來(lái)，宇航員也可以用脈沖星在浩瀚的宇宙中航行。

2018年初，美國(guó)宇航局的科學(xué)家成功地演示了如何利用脈沖星來(lái)實(shí)現(xiàn)星際導(dǎo)航。那么地球上的脈沖星是什么呢？它們?nèi)绾螏椭覀冊(cè)趶V闊的空間中航行？

什么是脈沖星？

脈沖星的形成發(fā)生在大質(zhì)量恒星變成超新星并坍縮為中子星時(shí)。此后，脈沖星將繼續(xù)自旋并向外發(fā)射電磁輻射。這些輻射的光束將以特定的頻率閃爍，就像在茫茫大海中燈塔上的明亮的光一樣。此外，脈沖星自旋的規(guī)律性非常穩(wěn)定，甚至可以與原子鐘在測(cè)量時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定性相媲美。

當(dāng)我們觀察空間時(shí)，我們可以通過(guò)它們的閃爍頻率和特定波長(zhǎng)的光來(lái)識(shí)別脈沖星。NASA科學(xué)家相信，當(dāng)我們穿越宇宙時(shí)，我們可以使用脈沖星作為一個(gè)可靠的信標(biāo)，然后使用三角測(cè)量的方法來(lái)精確地計(jì)算它們所在的位置。

第一次觀測(cè)到脈沖星幾乎與美國(guó)宇航局的“先鋒計(jì)劃”同時(shí)準(zhǔn)備發(fā)射“先鋒10號(hào)”和“先鋒11號(hào)”宇宙飛船。由于這兩個(gè)宇宙飛船將是第一個(gè)離開(kāi)太陽(yáng)系的科學(xué)家，科學(xué)家們共同創(chuàng)造了一個(gè)鋁牌匾，叫做“先鋒銘牌”，并把它放在飛船上，為可能找到宇宙飛船的外星人提供地球的圖像。

如上所述，當(dāng)時(shí)的14個(gè)脈沖星的方位圖被刻在這個(gè)“先鋒”銘牌的左側(cè)。圖片中的每一行都是告訴每個(gè)脈沖星脈沖周期的無(wú)線電波信號(hào)。通過(guò)這些脈沖星信息，我們可以精確地定位宇宙中太陽(yáng)系的空間坐標(biāo)。

理論付諸實(shí)踐

正是這種利用脈沖星三角測(cè)量來(lái)啟發(fā)NASA天文物理學(xué)家的方法，他們開(kāi)始測(cè)試脈沖星是否可以用作深空導(dǎo)航的信標(biāo)。

在國(guó)際空間站，科學(xué)家們進(jìn)行了一項(xiàng)稱為六分儀或X射線空間探測(cè)計(jì)時(shí)和導(dǎo)航技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，研究小組觀察了五個(gè)獨(dú)立脈沖星的一個(gè)子集，并觀察了它們的脈沖節(jié)奏，就像我們?cè)贕PS技術(shù)中使用原子鐘一樣。

在該GIF圖中，可以看出，當(dāng)國(guó)際空間站接近時(shí)，脈沖星的閃爍速度（頻率）將加快；當(dāng)它飛走時(shí)，閃爍的速度（頻率）將減慢。

現(xiàn)在想象一下，當(dāng)你漂浮在太空中時(shí)，五個(gè)脈沖星在你的周圍環(huán)繞著你。當(dāng)你移動(dòng)時(shí)，你會(huì)看到這些脈沖星發(fā)射的脈沖星。如果脈沖星的信號(hào)越來(lái)越早，那就意味著你離它越來(lái)越近了。相反，如果脈沖信號(hào)越來(lái)越晚，這意味著你離它越來(lái)越遠(yuǎn)。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，你可以準(zhǔn)確地知道你在銀河系中的三維位置信息。

2018年1月，美國(guó)國(guó)家航空航天局基思的GANDROR的六分儀項(xiàng)目的首席研究員宣布并展示了這項(xiàng)技術(shù)的首次成功。

通常，ISS通過(guò)計(jì)算其相對(duì)于地球的位置來(lái)計(jì)算其位置。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家關(guān)閉了定位函數(shù)。從上面的藍(lán)色曲線可以看出，空間站的自定位感測(cè)偏差非?？?，而且誤差每隔幾小時(shí)就會(huì)持續(xù)增加。當(dāng)脈沖星數(shù)據(jù)被添加到飛行系統(tǒng)中時(shí)，空間站的位置誤差可以保持在10公里以內(nèi)，如圖中的綠色曲線所示，當(dāng)然，它不能與GPS相比較，但是如果你在星際空間的巨大空間中丟失，那么定位的精度就是一個(gè)。

未來(lái)是什么？

雖然目前脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)尚不完善，但研究人員已經(jīng)證明，這種導(dǎo)航模式是可行的。科學(xué)家們希望這項(xiàng)技術(shù)可以引導(dǎo)未來(lái)的宇航員到Mars和更深的空間。