中科院高能物理所利用“慧眼”衛(wèi)星上的X射線望遠(yuǎn)鏡開展了X射線脈沖星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，定位精度達(dá)到10公里之內(nèi)（3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差），進(jìn)一步驗(yàn)證了航天器利用脈沖星自主導(dǎo)航的可行性，為未來在深空中的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文近日在美國(guó)《天體物理雜志》（增刊）刊出。
現(xiàn)在，越來越多的空間探測(cè)器飛向太陽以及其七大行星、矮行星、小行星、彗星等太陽系內(nèi)天體。由于這些航天器遠(yuǎn)離地球，美國(guó)的GPS系統(tǒng)、我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等都已經(jīng)難以為它們提供可靠的導(dǎo)航服務(wù)。
2017年6月15日，我國(guó)第一顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”成功發(fā)射。科研人員利用“慧眼”開展了X射線脈沖星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了脈沖星導(dǎo)航的可行性。
脈沖星是一類高速轉(zhuǎn)動(dòng)的中子星，距離地球十分遙遠(yuǎn)，其脈沖信號(hào)的長(zhǎng)期時(shí)間穩(wěn)定度很高，甚至優(yōu)于地球上的原子鐘。航天器通過觀測(cè)脈沖星，可以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。
據(jù)“慧眼”首席科學(xué)家張雙南介紹，2017年8月31日至9月5日，“慧眼”對(duì)著名的蟹狀星云脈沖星進(jìn)行了約5天的觀測(cè)，以試驗(yàn)對(duì)衛(wèi)星自主定位。其算法是高能所研究團(tuán)隊(duì)提出的一種新的X射線脈沖星導(dǎo)航算法。他們將這種算法應(yīng)用到“慧眼”上3種望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，可實(shí)現(xiàn)“慧眼”的自主定位，其定位精度可達(dá)到10公里，相當(dāng)于定位精度3.3公里（1倍標(biāo)準(zhǔn)偏差）。
為了進(jìn)一步檢驗(yàn)該導(dǎo)航算法的可行性與可靠性，研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了充分的理論分析，并選取多種類型的脈沖星進(jìn)行了模擬驗(yàn)證，結(jié)果顯示該方法對(duì)其他導(dǎo)航脈沖星同樣適用，為該算法的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。