中国慧眼卫星成功进行X射线脉冲星导航在轨实验

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北京,北京,8月22日(记者孙子发)记者22日从中国科学院高能物理研究所(中国科学院高能研究所)获悉,科学家们进行了X射线检查通过Goggles卫星上的X射线望远镜进行脉冲星导航实验。精度高达10公里(标准偏差的3倍)进一步验证了航天器使用脉冲星自主导航的可行性,为深空探测和星际旅行的未来实际应用奠定了基础。

中国科学家关于完成这项重要科学研究的论文已发表在最新一期的美国《天体物理杂志》(补充)中。

2017年6月,中国第一颗X射线天文卫星“贵雁”在近地圆形轨道上成功发射和运行,高度为550公里,倾角为43度。 Goggle Satellite携带三个科学有效载荷和空间环境监测器,包括高能X射线望远镜,中能X射线望远镜和低能X射线望远镜。它已经在轨道上运行了两年多,并且涉及黑洞,中子星,伽马射线爆发甚至重力。由于诸如波浪风暴之类的大规模观测,科学观测不断发生。与此同时,中国科学院高能研究所的盖耶卫星研究小组也成功地利用卫星进行了X射线脉冲星导航实验,进一步验证了脉冲星导航的可行性。

宝石卫星脉冲星导航实验负责人和中国科学院郑州世界高能研究所副研究员表示,远离地球的脉冲星是一种高速旋转的中子星。这是在晚年“超新星爆炸”之后发生的巨星的恒星。在密集的天体下,脉冲信号的长期稳定性非常高,与地球上的原子钟相当甚至更好,并且可以用作宇宙中的时间参考,因此脉冲星也被称为“宇宙的灯塔”或“星际旅行”自然GPS卫星。“

正如地面使用卫星信号进行导航一样,航天器也可以通过观测脉冲星(即脉冲星导航)实现自主导航。郑世界指出,Goggles X射线脉冲星导航是一种新型的自主导航方法,利用来自遥远天体脉冲星的精确周期脉冲信号,为太空中的航天器提供导航和定时服务。此前,中国对脉冲星导航进行了大量的理论和实验研究,包括在天宫-2号,伽马射线爆发极化探测器上使用“天极望远镜”,成功完成了国内首次脉冲星导航空间实验,发射脉冲星测试之星XPNAV-01开始进行脉冲星探测和相关研究。

中国科学院宝石卫星和高能研究所首席科学家张双南研究员表示,Goggle Satellite进行的脉冲星导航实验是对着名的蟹状星云脉冲星进行连续观测约5天。自主定位算法由研究团队提出。新的X射线脉冲星导航算法“脉冲轮廓显着性与卫星轨道的关联分析”,该算法的可行性已在“天极望远镜”实验中初步验证。在这次脉冲星导航实验中,研究小组进一步完善了导航算法,并将其应用于Goggle卫星三种望远镜的观测数据。结果表明,可以实现Goggle卫星的自主定位。

据了解,为了进一步检验导航算法的可行性和可靠性,中国科学院高能研究所的研究团队也进行了充分的理论分析,并选择了各种类型的脉冲星进行模拟验证。结果表明该方法适用于其他导航脉冲。这同样适用于恒星,它为导航算法在未来深空探测领域的实际应用奠定了基础。

护目镜卫星的设计寿命为4年。目前,卫星平台和有效载荷在轨道上正常运行,技术状态稳定。 (完)