慧眼衛(wèi)星成功開展X射線脈沖星導(dǎo)航實驗

    隨著人類探索宇宙的不斷深入，不依賴地面設(shè)備的航天器自主導(dǎo)航技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。脈沖星被稱作“宇宙燈塔”，是一類高速自轉(zhuǎn)的中子星，其脈沖信號的長期時間穩(wěn)定度很高（可達(dá)10-18s量級），甚至優(yōu)于地球上的原子鐘，可作為宇宙航行中的時間基準(zhǔn)。脈沖星信號在多個信號窗口都可以探測到，其中因為X射線波段所需要的接收天線較為小型，成為最良好的導(dǎo)航信號輻射源。如同地面使用衛(wèi)星信號進行導(dǎo)航一樣，利用X射線脈沖星發(fā)出的精確的周期性脈沖信號，航天器也可實現(xiàn)自主導(dǎo)航，即脈沖星導(dǎo)航。

    我國科學(xué)家于2016年提出了一種新的X射線脈沖星導(dǎo)航自主定位算法,該算法的可行性在中國空間站天宮二號上的天極望遠(yuǎn)鏡——伽瑪射線暴偏振探測器實驗上得到初步驗證。近日，為了進一步檢驗該導(dǎo)航算法的可行性與可靠性，中國科學(xué)院高能物理研究所的研究人員利用慧眼衛(wèi)星的X射線望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)成功開展了X射線脈沖星導(dǎo)航實驗。研究人員綜合利用慧眼衛(wèi)星上的高、中、低能X射線望遠(yuǎn)鏡對蟹狀星云脈沖星持續(xù)5天的定點觀測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了慧眼衛(wèi)星的自主定位，定位精度可達(dá)到10公里（3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差），其綜合定位精度與美國在國際空間站上的類似試驗結(jié)果相當(dāng)。該項導(dǎo)航實驗進一步驗證了航天器利用脈沖星自主導(dǎo)航的可行性，為該方法未來在深空探測中的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

    該項實驗得到“大科學(xué)裝置前沿研究”重點專項等的支持，相關(guān)論文于2019年8月21日在美國《天體物理雜志》（增刊）正式刊出。