利用脉冲星为航天器导航,“慧眼”卫星成功进行X射线脉冲星导航在轨实验 脉冲星

2022-03-02 07:33:13

X射线脉冲星导航实验

现在,越来越多的空间探测器飞向太阳以及其七大行星、矮行星、小行星、彗星等太阳系内天体。由于这些航天器远离地球,我们日常所用的卫星导航系统,例如我国的北斗、美国的GPS等,都已经难以为它们提供可靠的导航服务。

而最近,中科院高能物理所的研究人员在美国《天体物理杂志》(增刊)上发布了一项成果,他们利用“慧眼”卫星上的X射线望远镜开展了X射线脉冲星导航实验,其定位精度达到10公里之内(3倍标准偏差),进一步验证了航天器利用脉冲星自主导航的可行性,为未来在深空中的实际应用奠定了基础。

“慧眼”卫星

脉冲星

脉冲星是一类高速转动的中子星,会因为它的快速自转而发出射电脉冲。这类星体距离地球十分遥远,其脉冲信号的长期时间稳定度很高,甚至优于地球上的原子钟。航天器通过观测脉冲星,可以实现自主导航。

2017年6月15日,我国第一颗X射线天文卫星“慧眼”成功发射。科研人员利用“慧眼”开展了X射线脉冲星导航实验,进一步验证了脉冲星导航的可行性。

脉冲星示意图

新的导航算法

据“慧眼”首席科学家张双南介绍,2017年8月31日至9月5日,“慧眼”对著名的蟹状星云脉冲星进行了约5天的观测,以试验对卫星自主定位。其算法是高能所研究团队提出的一种新的X射线脉冲星导航算法。他们将这种算法应用到“慧眼”上3种望远镜的观测数据。结果显示,可实现“慧眼”的自主定位,其定位精度达到10公里之内(3倍标准偏差)。

为了进一步检验该导航算法的可行性与可靠性,研究团队还进行了充分的理论分析,并选取多种类型的脉冲星进行了模拟验证,结果显示该方法对其他导航脉冲星同样适用,为该算法的实际应用奠定了基础。

来源:南京科普

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