耽心星际迷路？一个新办法帮你找到回家的路，真的很好

abenl

新型恒星际导航零碎


艺术家描画的驶向星际空间的航海家探测器（供图：NASA/喷气推动试验室）
宇宙浩大无际。人类若想探究河汉系深处，一套准确牢靠的导航零碎必不成少。有人提出一个新的设想，以尽量简略易行的技术完成星际导航，即利用成对的恒星建设一套星系级的参照零碎。


太阳系内的行星际飞行依托的是以地球为基点的导航零碎。高空发送电波给飞船，飞船接纳并发送回波，而后经过两个信号间的提早时间计算出飞船与地球的间隔；同时咱们对飞船的实时监测能够失掉它在空中的地位，结合这两方面的信息（飞船在空中的地位以及它与地球的间隔）咱们就失掉了飞船在太阳系的准确定位，并把这个数据传到飞船上。


预算飞船的飞行速度则要靠电波的多普勒效应。地球上分布着信号接纳器，飞船收回的回波抵达这些接纳器的时间也不同。丈量不同接纳器的数据并结合飞船的地位参数，咱们将失掉一组残缺的六个维度的数据，包罗飞船的三维坐标和三维速度。


这个办法可以见效，全赖地球上不停收发信号的雷达网。但它只能为太阳系内的飞船提供导航，以及委曲应付已飞出太阳系的航海家双子探测器。
恒星际飞行的飞船则需求新的自主导航零碎。实践下去讲，飞船自带的时钟脉冲和陀螺仪能够做到这一点。但关于动辄耗时数十年的恒星际飞行而言，一个巨大的计算失误，或一次没有十足驾驭的抉择，都将会致使飞船偏离航线。


另外一个选择是利用脉冲星来定位。脉冲星不断的旋转使它呈现有节律的闪动或脉动。因为每颗脉冲星的自转周期各不相反，它们就像深空中的灯塔，为飞船指引标的目的。很惋惜，这个办法只合用于太阳系外围一个很小的区域，由于星际尘埃会搅扰咱们丈量脉冲星的自转周期。而一旦丈量失误搞混了这些星星，咱们将迷失在渺渺繁星之中。
小飞侠定位法：右侧第二颗星星
如上所述，咱们需求一个精准牢靠又简略易行的方法来帮忙星际飞船肯定它们的地位。颁发的一篇预印本文章，提出了这样一个计划：间接参照恒星导航。


该技术基于陈旧的视差原理。竖起一根手指放在鼻子的后方，轮番闭上一只眼，用另外一只眼去看你的手指，你会看到它似乎在往返摇曳。这就是视察点改动惹起的视差。假如用一样的形式去视察远处的物体，你会发现摇曳的幅度要小很多。
恰是基于视差原理，迷信家得以丈量各个恒星到地球的间隔。同理，流浪在外的飞船也能够利用这个原理进行定位。在飞船发射前，咱们能够事后载入一切临近星系里已知恒星的地位信息。跟着飞船高速驶离太阳系，零碎逐对计算恒星的相对于地位。这时候距飞船较近的恒星似乎产生了较大的地位偏移，而更远处的恒星地位则相对于固定。


将实时丈量的数据与地球上丈量的原始数据进行比对，飞船就可以辨认出这些恒星，并计算出飞船与每一个颗星星的间隔，从而失掉准确的三维坐标。
肯定航速：相对于论效应
计算飞船的航速要略微繁杂一点，计算的根底是广义相对于论提到的一个奇怪的歪曲效应。当你以足够快的速度静止时，因为光速恒定不变，你看到的物体其实其实不在它们实际的地位上。更切当地说，它们看下来的地位沿着你静止的标的目的向前偏移了。这就是像差效应，咱们在地球上就可以视察到。地球环抱太阳旋转的时分，地球上的咱们会视察到星星的地位在轻微地往返摆动。


飞船必需高速飞行，不然星际旅行就得耗时数千年，而非数十年了。而只有航速足够快，飞船就可以丈量到像差效应，并知道哪颗星星并不是处于实践上它应该在的地位上，以及它的地位偏移了多少，并由此推算出飞船的三维速度。
应用视差丈量法，飞船失掉实时的六维坐标，告知它此刻身在何处，正要去往何方。问题是经过这个办法失掉的坐标有多准确呢？据该文章所述，假定飞船能丈量的恒星数为20颗，丈量精度为1角秒（度量单位，1角秒=1/60角分，1角分=1/60度），那末坐标的误差规模就在3个天文单位之内，速度的误差规模则小于2千米/秒（即1.2英里/秒）。
一个天文单位就是太阳到地球的均匀间隔，即9,300万英里（1.5亿千米），所以3个天文单位的误差约等于2.79亿英里（4.5亿千米）。听起来似乎相差甚远，然而比起数千个天文单位的恒星间间隔来看，这样的误差根本能够疏忽不计。


更何况咱们可以准确定位的恒星可远远不止20颗，咱们载入飞船零碎的可是数以亿计的恒星数据呢，如斯看来飞船的定位能够达到至关的精度。
剩上去的事件就是造一艘能够漫游于恒星间的飞船了。
BY:Paul Sutter
FY: Renee
如有相干内容侵权，请在作品公布后分割作者删除
转载还请取得受权，并留意放弃残缺性和注明出处