簡介：天空旅行中新的導航定位方式

現在是2021年，我們終於不用那麼擔心我們的宇宙飛船會在星際空間中迷失了。

天文學家拜勒-瓊斯利用遠近恆星的位置和移動光，證明了對遠遠超越太陽系的宇宙飛船進行自主飛行導航的可行性。

星際太空導航似乎不是一個直接的問題。然而，在過去的十年裡，人造儀器已經進入了星際空間，因為第一個旅行者1號（2012年）和旅行者2號（2018年）越過了太陽系的邊界。

新視野號加入他們只是時間問題，未來將會有更多的調查。隨著這些航天器離它們的母地球越來越遠，與地球的通訊時間越來越長。

“新視野號”目前距離地球近14光小時，這意味著傳送訊號和接收響應需要28小時；這不是一個不可能的跟蹤和導航系統，而是一個笨拙的系統。

然而，在越來越大的距離下，這將不再可靠。

貝勒-瓊斯在他的論文中寫道：“當前往最近的恆星時，訊號將過於微弱，光的旅行時間將需要數年。”該論文的預印本目前可以在伺服器arXiv上獲得，在那裡等待天文學界的同行評審。

“因此，星際飛船必須自主導航，並利用這些資訊來決定何時進行航向修正或開啟儀器。”這樣的航天器需要能夠透過機上測量來確定它的位置和速度。”

在德國馬克斯·普朗克天文研究所工作的拜勒-瓊斯並不是第一個想到這一點的人。美國宇航局一直致力於脈衝星的導航，利用死恆星的常規脈動作為銀河系GPS的基礎。這種方法聽起來很棒，但由於星際介質的訊號失真，它可能會在更遠的距離上產生誤差。

有了恆星的目錄，拜勒-瓊斯能夠證明，根據這些恆星位置的變化方式，可以高精度地計算出六維空間的座標，即三維空間和三維空間的速度座標。

他寫道：“當航天器離開太陽時，由於視差、像差和多普勒效應，觀測到的恆星的位置和速度將相對於地球目錄中的位置和速度發生變化。”

“透過測量成對恆星之間的角距離，並將其與目錄進行比較，我們可以透過一個迭代的前向建模過程來推斷出航天器的座標。”

視差和像差都是指由於地球的運動而導致的恆星位置的明顯變化。多普勒效應是根據恆星的光波長的變化，看它是否接近或遠離觀察者。

因為所有這些影響都涉及到兩個天體的相對位置，在不同位置的第三個天體（航天器）將看到不同的恆星排列。

實際上很難確定到恆星的距離，但我們已經好多了。蓋亞衛星正在進行一項正在進行的任務，以繪製銀河系的三維地圖，併為我們提供了迄今為止最準確的星系地圖。

拜勒-瓊斯用模擬的恆星目錄測試了他的系統，然後用1997年希帕爾科斯目錄編制的附近的恆星。

雖然這不像蓋亞那麼準確，但這並不特別重要——目的是測試導航系統是否可以工作。

只要只有20顆恆星，該系統就可以確定航天器的位置和速度，在3個天文單位和每秒2公里的範圍內（每秒1。24英里）。這種精度可以提高到恆星數量的平方根的倒數；有100顆恆星，精度降低到1。3個天文單位和0。7公里每秒。

有一些問題需要解決。該系統沒有考慮到恆星雙星，也沒有考慮到儀器。其目的是為了表明它是可以實現的，作為實現它的第一步。

它甚至有可能與脈衝星導航一起使用，這樣這兩個系統就可以相互減少彼此的缺陷。然後天空，從字面上來說，是極限。

這篇論文可在arXiv上找到。

相關知識

行星際航行或行星際旅行指在行星系內的行星之間旅行［1］。實務上，此類的太空航行侷限於太陽系內的行星之間。載人飛行的行星際航行必須維持生命保障系統，成本非常高昂；而重量較輕的太空探測器則是太陽系內行星際航行的主力。

在太陽系中，由於飛往內行星的飛行器的軌道方向是朝向太陽的，所以其可以獲得加速度；而飛往外行星的飛行器由於是背向太陽飛行的，故其速度會逐漸降低。

BY： wionews

FY： Dendi

如有相關內容侵權，請在作品釋出後聯絡作者刪除

轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處