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慧眼卫星成功开展X射线脉冲星导航实验
日期:2019年10月09日 11:29     

  随着人类探索宇宙的不断深入,不依赖地面设备的航天器自主导航技术受到越来越多的关注。脉冲星被称作“宇宙灯塔”,是一类高速自转的中子星,其脉冲信号的长期时间稳定度很高(可达10-18s量级),甚至优于地球上的原子钟,可作为宇宙航行中的时间基准。脉冲星信号在多个信号窗口都可以探测到,其中因为X射线波段所需要的接收天线较为小型,成为最良好的导航信号辐射源。如同地面使用卫星信号进行导航一样,利用X射线脉冲星发出的精确的周期性脉冲信号,航天器也可实现自主导航,即脉冲星导航。
  我国科学家于2016年提出了一种新的X射线脉冲星导航自主定位算法,该算法的可行性在中国空间站天宫二号上的天极望远镜——伽玛射线暴偏振探测器实验上得到初步验证。近日,为了进一步检验该导航算法的可行性与可靠性,中国科学院高能物理研究所的研究人员利用慧眼卫星的X射线望远镜数据成功开展了X射线脉冲星导航实验。研究人员综合利用慧眼卫星上的高、中、低能X射线望远镜对蟹状星云脉冲星持续5天的定点观测数据,实现了慧眼卫星的自主定位,定位精度可达到10公里(3倍标准偏差),其综合定位精度与美国在国际空间站上的类似试验结果相当。该项导航实验进一步验证了航天器利用脉冲星自主导航的可行性,为该方法未来在深空探测中的实际应用奠定了基础。
  该项实验得到“大科学装置前沿研究”重点专项等的支持,相关论文于2019年8月21日在美国《天体物理杂志》(增刊)正式刊出。
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