記者22日從中國科學院高能物理研究所(中科院高能所)獲悉，該所科學家通過慧眼衛(wèi)星上的X射線望遠鏡開展X射線脈沖星導航實驗，定位精度達到10公里之內(nèi)(3倍標準偏差)，進一步驗證了航天器利用脈沖星自主導航的可行性，為未來在深空探測和星際旅行的實際應用奠定了基礎(chǔ)。
中國科學家完成這一重要科研成果的相關(guān)論文，已在最新一期美國《天體物理雜志》(增刊)上發(fā)表。
2017年6月，中國首顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”成功發(fā)射，運行于高度550千米、傾角43度的近地圓軌道上?；垩坌l(wèi)星攜帶有高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡三種科學載荷和空間環(huán)境監(jiān)測器，在軌運行兩年多來，已得到關(guān)于黑洞、中子星、伽馬射線暴乃至引力波暴等的海量觀測數(shù)據(jù)，科學結(jié)果正不斷產(chǎn)生。同時，中科院高能所慧眼衛(wèi)星研究團隊還利用該衛(wèi)星成功開展了X射線脈沖星導航實驗，進一步驗證了脈沖星導航的可行性。
慧眼衛(wèi)星脈沖星導航實驗工作負責人、中科院高能所鄭世界副研究員介紹說，距離地球十分遙遠的脈沖星是一類高速轉(zhuǎn)動的中子星，是大質(zhì)量恒星在壽命的晚期發(fā)生“超新星爆發(fā)”后留下的致密天體，其脈沖信號的長期時間穩(wěn)定度很高，堪比甚至優(yōu)于地球上的原子鐘，可作為宇宙中的時間基準，因此脈沖星也被稱作“宇宙燈塔”或星際旅行中“天然的GPS衛(wèi)星”。
如同地面使用衛(wèi)星信號進行導航一樣，航天器通過觀測脈沖星，也可以實現(xiàn)自主導航，即脈沖星導航。鄭世界指出，慧眼衛(wèi)星的X射線脈沖星導航是一種新型的自主導航方法，它利用宇宙中遙遠的天體——脈沖星發(fā)出的精確的周期性脈沖信號為太空中的航天器提供導航和授時服務(wù)。而此前，中國在脈沖星導航方面已進行大量理論和實驗研究，包括利用天宮二號上的“天極望遠鏡”——伽瑪射線暴偏振探測器成功完成脈沖星導航的國內(nèi)首次空間實驗、發(fā)射脈沖星試驗星XPNAV-01開始開展脈沖星探測及相關(guān)研究。
慧眼衛(wèi)星首席科學家、中科院高能所張雙南研究員表示，慧眼衛(wèi)星開展的脈沖星導航實驗，是對著名的蟹狀星云脈沖星進行了持續(xù)約5天的觀測，其自主定位算法是研究團隊提出的一種新的X射線脈沖星導航算法——“脈沖輪廓顯著性與衛(wèi)星軌道的關(guān)聯(lián)分析”，該算法的可行性已在“天極望遠鏡”實驗上得到初步驗證。這次脈沖星導航實驗，研究團隊又進一步改進該導航算法，并分別應用到慧眼衛(wèi)星3種望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示均可實現(xiàn)慧眼衛(wèi)星的自主定位。
據(jù)了解，為進一步檢驗該導航算法的可行性與可靠性，中科院高能所慧眼衛(wèi)星研究團隊還進行充分的理論分析，并選取多種類型的脈沖星進行模擬驗證，結(jié)果顯示該方法對其他導航脈沖星同樣適用，從而為該導航算法在未來深空探測領(lǐng)域的實際應用奠定了基礎(chǔ)。
慧眼衛(wèi)星設(shè)計壽命4年，目前，衛(wèi)星平臺及各有效載荷在軌運行正常、技術(shù)狀態(tài)穩(wěn)定。(完)(記者 孫自法)
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