星际旅行靠什么导航
苟利军
日前,我国首部科幻大片《流浪地球》持续创造票房纪录。这部电影里的很多情节让人非常好奇比如为地球流浪领航的太空站如何导航。未来,人类进行更远的星际旅行时
一提到导航,人们很自然地就会想到手机里的各种导航软件。它们都是利用导航卫星来确定方位的。
手机软件导航的工作原理简单来说是这样的:在地面之上约2万公里的空间,有几十个处于不同轨道的导航卫星。每时每刻,这些卫星都会发送特有的位置和时间信号,根据接收到的信号之间的差别,就可以算出手机所在的空间位置信息。
未来,如果人类有机会跨入到离地面2万公里外的深空,就需要全新的导航系统。
空间导航的核心是在每一时刻,需要知道至少四个位置的参考源。根据众多观测结果,天文学家选用不同的天体源
一种就是最近几年谈得比较多的脉冲星导航。
脉冲星就是我们极为熟悉的中子星,因为磁极方向能够产生射电或者Ⅹ射线辐射,当转动轴和磁极不重合,就会产生人类所看到的脉冲,因此被称之为脉冲星。
某一些脉冲星转动速度特别快,转动周期可以达到毫秒量级。这些脉冲星的转动稳定性非常好,可以比拟于地球上最好的原子钟
到目前为止,人类已经找到了几十个类似的脉冲星,如果人类可以接收到它们的信号,可以利用这些脉冲星进行星际航行。
还有一种很好的方法,就是利用恒星来导航。在2013发射的欧洲盖亚卫星(GAIA)就计划对银河系内的10颗恒星的位置、恒星特征、距离以及运动速度进行精确测量。
目前,科学家已经得到了第一批结果,等到这个计划的最终目标实现之后,可以利用它来进行导航。
如果人类有机会迈出银河系,进入更远宇宙的时候,能用什么来导航呢?
有些天文学家就提出,或许可以以那些遥远的某些星系作为参考,这些被选出来的天体就是天文学中常说的活动星系核。
这些天体是星系中心的超大质量黑洞所产生的喷流,因为辐射非常明亮,往往比星系本身的辐射还要强很多。因为中心体积非常小,就像一个小点很难分辨,以至于在这类天体发现的最早期
尽管这类星系也在空间运动,然而因为这些天体至少距离地球几十亿光年之外,看起来几乎不动
法国的天文学家Charlot和他的团队在20世纪90年代末的时候选取了一些最致密和最稳定的活动星系核,建立了一个被称之为国际天球参照系统。
经过20余年发展和不断更新,这个系统当中从最早的包含了212个源,到现在遍布整个天空的300多个。这个系统或许也能够成为人类以后进行宇宙旅行所使用的导航系统。
未来无论是地球附近的太空旅行,还是更远的星际旅行,都需要人类的共同努力和推动。只有这样,人类才真正能够坦然相对。
《光明日报》(2019年02月21日16版,有删改。)