我国11月将发射全球首颗脉冲星导航试验卫星

2016年10月14日07:44  来源:人民网-科技频道
 

人民网北京10月14日电(赵竹青)2016年11月,我国将发射全球首颗脉冲星导航试验卫星(XPNAV-1),探索宇宙中那些最神秘的脉冲星,探索X射线脉冲星导航技术可行性。

利用X射线脉冲星实现航天器长时间高精度自主导航,是当前国际航天前沿技术研究热点,由此,可能引发时空基准的重构。

宇宙灯塔

茫茫宇宙中,存在一种星体,密度极大、直径极小、自转极快,并且以自转周期为间隔,不停地向外发射脉冲式电磁波。

这就是所谓的脉冲星。脉冲星的存在,就好像无边的宇宙中闪亮的灯塔,可以用来作为星际导航的“地标”。由于脉冲星每秒钟旋转可达上千次,而且自转周期极其稳定,准确度比目前最稳定的氢原子钟还要高1万倍以上,被誉为“自然界最精准的天文时钟”。

航天科技集团公司五院脉冲星导航试验卫星科学任务系统总设计师帅平告诉记者,脉冲星可以发射各种类型的电磁波,通常把在X射线频段上辐射信号的脉冲星叫做X射线脉冲星。由于X射线易于小型化设备探测与处理,因此X射线脉冲星非常适合用来导航。目前,人类已经发现了160多颗X射线脉冲星。

导航的导航

帅平表示,脉冲星导航,可以为导航卫星提供导航信息。帅平告诉记者,目前所有的航天器,包括导航卫星,都需要多个地面站对它们进行密切的跟踪测量,以确定其位置。“如果导航星座能自主导航,将有效地减轻地面测控系统的工作负担,减少测控站的布设数量,降低卫星导航系统的建设和长期运维费用。”

深空探测更是受制于目前的导航技术。“由于距离越远信号越弱,探测器飞的越远,地面测控的负担会越来越大。”帅平说。脉冲星导航的出现,为宇宙航行提供了更广阔的可能性。

另外,由于X射线很难穿透大气层,因此脉冲星导航系统不能直接对地面进行导航,主要是为大气层外的飞行器提供导航。

并跑式创新

作为航天科技集团五院研制的一颗科学实验卫星,“脉冲星导航是中国航天‘跨代’发展的颠覆性技术,是从跟跑到并跑,甚至领跑的突破口。”航天科技集团五院研究发展部部长黄献龙说。

他表示,脉冲星导航技术从概念提出到设计研发完成,基本与国外并行,没有可跟随的目标,并且使用国产探测器,是完完全全的原始创新。

“能有今天的局面,领头人对推动工作起到了关键作用。”黄献龙告诉记者,这种“貌似不靠谱”的创新,即使理论上可行,实践起来难度也极大。“起初只有帅平一个人对这一领域进行研究,也曾有过很多质疑的声音,呼应的很少。但他敢于挑战‘不可能’,靠着激情和执着坚持下来了。”

据了解,美国、英国、德国等多个国家均围绕脉冲星导航开展了相关研究。公开报道显示,美国本来计划在今年9月份发射首颗试验卫星,因故推迟到了2017年。

在路上

十年来,科研团队不仅发表学术论文100余篇,还申请了51项国家发明专利,11件软件著作权。丰硕的研究成果,使得研究团队在国内脉冲星导航领域走在了前列。这一团队非常年轻优秀,平均年龄仅31岁,博士占比达三分之二。

帅平介绍,这颗卫星上天后要实现三大科学目标:首先,实测两种不同类型的探测器性能;第二,探测蟹状星云脉冲星(Crab)。这两个目标实现后,再进一步探测其他脉冲星,建立试验型数据库,探索新型导航技术。

然而,这一切,仅仅是个开始,脉冲星导航的路还很长。后续,五院脉冲星导航团队还计划用5~10年的时间,持续探测26颗脉冲星,建立精确的脉冲星导航数据库;在此基础上,尝试开展脉冲星导航的应用研究。

“脉冲星导航是值得我们托付终身的事业。”帅平坚信:脉冲星——自然界中最稳定的天文时钟,未来将成为人类探索宇宙的灯塔。

(责编:王艺锭、熊旭)

推荐阅读

航天科技集团董事长:2025年左右建成航天强国国防部第五研究院的成立,标志着中国航天事业正式诞生。经过60年发展,中国航天从无到有、从小到大,目前已经是名副其实的航天大国,并正在向建设航天强国的目标阔步前行。在中国航天事业创建60年纪念日前夕,人民网记者专访了中国航天科技集团公司董事长、党组书记雷凡培。【详细】

2016年9月“科学”流言榜:无籽葡萄抹了避孕药9月“科学”流言榜今天发布,无籽葡萄抹了避孕药、地铁安检后的食品不能吃等十条“科学流言”入榜。流言:时下正值吃葡萄的时节,但近日一段视频在微博、微信上大量传播,让不少人“望葡萄却步”。视频中,一位“果农”模样的男子一边搬运葡萄,一边和拍摄者对话,称无籽葡萄是“蘸了避孕药的”。真相:避孕药只有在进入人体后才能被人的响应识别机制所识别……【详细】