没有GPS的星际旅行怎么样？

就像水手们可以在广阔的海洋中找到恒星一样，在星际旅行的未来，宇航员也可以用脉冲星在浩瀚的宇宙中航行。

2018年初，美国宇航局的科学家成功地演示了如何利用脉冲星来实现星际导航。那么地球上的脉冲星是什么呢？它们如何帮助我们在广阔的空间中航行？

什么是脉冲星？

脉冲星的形成发生在大质量恒星变成超新星并坍缩为中子星时。此后，脉冲星将继续自旋并向外发射电磁辐射。这些辐射的光束将以特定的频率闪烁，就像在茫茫大海中灯塔上的明亮的光一样。此外，脉冲星自旋的规律性非常稳定，甚至可以与原子钟在测量时间内的稳定性相媲美。

当我们观察空间时，我们可以通过它们的闪烁频率和特定波长的光来识别脉冲星。NASA科学家相信，当我们穿越宇宙时，我们可以使用脉冲星作为一个可靠的信标，然后使用三角测量的方法来精确地计算它们所在的位置。

第一次观测到脉冲星几乎与美国宇航局的“先锋计划”同时准备发射“先锋10号”和“先锋11号”宇宙飞船。由于这两个宇宙飞船将是第一个离开太阳系的科学家，科学家们共同创造了一个铝牌匾，叫做“先锋铭牌”，并把它放在飞船上，为可能找到宇宙飞船的外星人提供地球的图像。

如上所述，当时的14个脉冲星的方位图被刻在这个“先锋”铭牌的左侧。图片中的每一行都是告诉每个脉冲星脉冲周期的无线电波信号。通过这些脉冲星信息，我们可以精确地定位宇宙中太阳系的空间坐标。

理论付诸实践

正是这种利用脉冲星三角测量来启发NASA天文物理学家的方法，他们开始测试脉冲星是否可以用作深空导航的信标。

在国际空间站，科学家们进行了一项称为六分仪或X射线空间探测计时和导航技术的实验。在实验中，研究小组观察了五个独立脉冲星的一个子集，并观察了它们的脉冲节奏，就像我们在GPS技术中使用原子钟一样。

在该GIF图中，可以看出，当国际空间站接近时，脉冲星的闪烁速度（频率）将加快；当它飞走时，闪烁的速度（频率）将减慢。

现在想象一下，当你漂浮在太空中时，五个脉冲星在你的周围环绕着你。当你移动时，你会看到这些脉冲星发射的脉冲星。如果脉冲星的信号越来越早，那就意味着你离它越来越近了。相反，如果脉冲信号越来越晚，这意味着你离它越来越远。通过这项技术，你可以准确地知道你在银河系中的三维位置信息。

2018年1月，美国国家航空航天局基思的GANDROR的六分仪项目的首席研究员宣布并展示了这项技术的首次成功。

通常，ISS通过计算其相对于地球的位置来计算其位置。在这个实验中，科学家关闭了定位函数。从上面的蓝色曲线可以看出，空间站的自定位感测偏差非常快，而且误差每隔几小时就会持续增加。当脉冲星数据被添加到飞行系统中时，空间站的位置误差可以保持在10公里以内，如图中的绿色曲线所示，当然，它不能与GPS相比较，但是如果你在星际空间的巨大空间中丢失，那么定位的精度就是一个。

未来是什么？

虽然目前脉冲星导航系统尚不完善，但研究人员已经证明，这种导航模式是可行的。科学家们希望这项技术可以引导未来的宇航员到Mars和更深的空间。