中国深空探测器将由来自遥远恒星的X射线脉冲引导

为了支持其深空探索的宏伟计划，包括载人登月任务和火星着陆器，中国刚刚发射了世界上第一个 X 射线导航系统。X 射线脉冲星导航 1 号 (XPNAV 1) 卫星于 11 月 10 日在戈壁沙漠的酒泉航天发射中心搭载固体燃料长征十一号火箭发射，是世界上第一个进入轨道的 X 射线导航系统，击败了美国宇航局的 X 射线定时和导航技术空间站探测器 (SEXTANT)，后者计划于明年安装在国际空间站上。

导航系统依赖于双星系统中的 X 射线脉冲星。本质上，密集中子星的强磁场会从另一颗恒星中吸收气体，当气体撞击中子星时，会产生强大的 X 射线热点。如果中子星的自转轴和磁轴不对齐，随着中子星的旋转，X 射线热点会在观察者的视野中进出时产生脉冲。事实证明，这是一种有用的导航工具。

毫秒脉冲星以极短的间隔产生 X 射线脉冲，通过测量多个已知脉冲星的时间差（如使用脉冲星而不是卫星的 GPS），航天器可以在 5 公里（3.1 英里）内确定其在太阳系中的位置，这对于深空来说已经相当不错了。诀窍是找到以一致速度提供脉冲的脉冲星；X 射线脉冲星通常会加快或减慢其爆发的频率。

如果一切按计划进行，XPNAV 1 将收集数据以建立脉冲星 X 射线数据库，然后能够使用这些数据独立验证其位置。这颗重 529 磅的卫星有两个探测器，用于测量脉冲星产生的 X 射线。在未来五到十年内，XPNAV 1 将建立一个来自 26 颗脉冲星的 X 射线数据库，测量它们的频率与太空中其他电磁活动的频率。它还将测量脉冲星 X 射线相对于背景空间噪声的准确性和一致性，而不必担心大气干扰。它将通过测试数据来验证数据的可用性，看看数据是否可以预测卫星的位置，而无需其他导航辅助设备。

X射线导航的优势包括更高的准确性和可靠性；航天器不需要依赖无线电信号，因为无线电信号需要更长的时间才能进入深空，而且信号保真度会降低。X射线导航也更便宜，因为航天器不再需要大型、昂贵的地面无线电天线来发送导航信号。此外，航天器将更加自主，节省带宽以将科学数据传回地球。XPNAV 1的成功不仅意味着中国在航天技术领域取得了重大里程碑，而且还可以让中国航天员和机器人探测器更自由地在轨道外飞行。