記者22日從中國科學院高能物理研究所(中科院高能所)獲悉，該所科學家通過慧眼衛星上的X射線望遠鏡開展X射線脈沖星導航實驗，定位精度達到10公里之內(3倍標準偏差)，進一步驗證了航天器利用脈沖星自主導航的可行性，為未來在深空探測和星際旅行的實際應用奠定了基礎。
中國科學家完成這一重要科研成果的相關論文，已在最新一期美國《天體物理雜志》(增刊)上發表。
2017年6月，中國首顆X射線天文衛星“慧眼”成功發射，運行于高度550千米、傾角43度的近地圓軌道上。慧眼衛星攜帶有高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡三種科學載荷和空間環境監測器，在軌運行兩年多來，已得到關于黑洞、中子星、伽馬射線暴乃至引力波暴等的海量觀測數據，科學結果正不斷產生。同時，中科院高能所慧眼衛星研究團隊還利用該衛星成功開展了X射線脈沖星導航實驗，進一步驗證了脈沖星導航的可行性。
慧眼衛星脈沖星導航實驗工作負責人、中科院高能所鄭世界副研究員介紹說，距離地球十分遙遠的脈沖星是一類高速轉動的中子星，是大質量恒星在壽命的晚期發生“超新星爆發”后留下的致密天體，其脈沖信號的長期時間穩定度很高，堪比甚至優于地球上的原子鐘，可作為宇宙中的時間基準，因此脈沖星也被稱作“宇宙燈塔”或星際旅行中“天然的GPS衛星”。
如同地面使用衛星信號進行導航一樣，航天器通過觀測脈沖星，也可以實現自主導航，即脈沖星導航。鄭世界指出，慧眼衛星的X射線脈沖星導航是一種新型的自主導航方法，它利用宇宙中遙遠的天體——脈沖星發出的精確的周期性脈沖信號為太空中的航天器提供導航和授時服務。而此前，中國在脈沖星導航方面已進行大量理論和實驗研究，包括利用天宮二號上的“天極望遠鏡”——伽瑪射線暴偏振探測器成功完成脈沖星導航的國內首次空間實驗、發射脈沖星試驗星XPNAV-01開始開展脈沖星探測及相關研究。
慧眼衛星首席科學家、中科院高能所張雙南研究員表示，慧眼衛星開展的脈沖星導航實驗，是對著名的蟹狀星云脈沖星進行了持續約5天的觀測，其自主定位算法是研究團隊提出的一種新的X射線脈沖星導航算法——“脈沖輪廓顯著性與衛星軌道的關聯分析”，該算法的可行性已在“天極望遠鏡”實驗上得到初步驗證。這次脈沖星導航實驗，研究團隊又進一步改進該導航算法，并分別應用到慧眼衛星3種望遠鏡的觀測數據，結果顯示均可實現慧眼衛星的自主定位。
據了解，為進一步檢驗該導航算法的可行性與可靠性，中科院高能所慧眼衛星研究團隊還進行充分的理論分析，并選取多種類型的脈沖星進行模擬驗證，結果顯示該方法對其他導航脈沖星同樣適用，從而為該導航算法在未來深空探測領域的實際應用奠定了基礎。
慧眼衛星設計壽命4年，目前，衛星平臺及各有效載荷在軌運行正常、技術狀態穩定。(完)(記者 孫自法)
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