想要从一个地方去往另一个地方,这在今时今日是一件非常容易的事情,只需要打开导航,不管距离多远、路程多绕,你都能够准确到达。

而在手机导航出现之前,要准确到达一个陌生的地方,可是一件颇具难度的事情,即便是一个经验丰富的老司机,在一个陌生的城市也需要找人问路,即便如此,还是难免会走上一些弯路。在地球上尚且如此,若是到了太空中又会如何呢?在地球上,即便没有导航,但只要我们的方向感好,又勤于发问,终归还是能够找到正确的道路,毕竟地球上的每一条道路都有着明显的特征,更何况还有路牌的指引,可太空之中却是什么也没有。太空中不是有着大量的天体吗?如果你这么想,那你可能是被漫天的繁星给误导了,事实上宇宙是极为空旷的。

与地球最近的两颗行星,金星和火星与地球的距离分别为4000万公里和5500万公里以上,而太阳与地球的最近距离也有14710万公里,如果我们拿一个玻璃弹球表示太阳,那么太阳系最外侧行星海王星就要摆在30米以外的地方了。

所以对于一个航行在宇宙中的航天器而言,周围是漆黑的,环境近乎于不变,只有远处能够依稀可见点点星光,在这样的环境下,如果没有导航,谁也无法准确找到自己的目的地,就更不用说设法到达了。那么在宇宙中,航天器是依靠什么来进行导航的呢?在回答这个问题之前,我们首先要弄清什么是导航。所谓导航就是要设法获取两个已知条件,然后再将这两个已知条件串联起来,这两个已知条件分别是自己所处的位置以及目的地所在的位置,然后通过路径规划将这两个条件串联起来。

其实宇宙的航行的环境与大海是极其相似的,现在在大海中航行可以借助于导航卫星来准确辨识自己的方位,但航海并不是从导航卫星出现之后才开始的,早在现代科学诞生之前,人类就已经迈入了大航海时代。

在广袤无边的大海中,除了水还是水,航海家们如何辨识方向呢?他们依靠的是一个神奇的工具,六分仪。六分仪是一种用来测量两个远处目标夹角的光学仪器,通过测量一个已知的恒星(比如太阳或北极星)与海平面的夹角,就可以迅速得知一艘船所处的纬度,然后通过计算便可以得知所处的经度,从而实现导航的目的。六分仪既然可以用于航海,自然也可以用于星际导航,时至今日,六分仪也是载人航天活动必备的工具之一。

六分仪虽然古老,但却有着无可替代的优势,当飞船的惯性导航系统出现误差的时候,宇航员可以通过六分仪来进行调整。

在人类的航天史上,六分仪还曾经展现过力挽狂澜的作用,当时阿波罗13号的氧气管发生了爆炸,在断电之后,电脑设备无法正常工作,于是三名宇航员使用六分仪作为唯一的导航工具回到了地球。

六分仪虽好,但毕竟需要人工操作,那么在没有宇航员的情况下,航天器依靠什么来导航呢?这就要说到第二个方法了,就是依靠地面深空站所组成的深空探测网来帮助航天器定位并实现导航。简单来讲,这些深空站可以接收来自航天器的信号,而接收到的信号会出现频率偏移以及时间间隔,根据这些数据,就可以准确确定航天器的位置。不过这只能对在太阳系内航行的航天器提供导航服务,如果未来要进行远距离星际航行,就要用到第三个导航方法了。

质量在太阳质量8到30倍的恒星在主序星阶段结束之后会通过超新星爆发而坍缩为一颗密度极高的中子星,而随着中子星转速的增加,它的两个磁极会发射出电磁脉冲,而这样的中子星,我们就称其为脉冲星,而脉冲星就是太空中天然的导航天体。

我们知道,在地球上只要接收到3个卫星的信号,就可以通过三角定位法确定自己的准确位置,在宇宙中也是一样。脉冲星会发射出稳定的电磁脉冲信号,只要接收到三颗已知脉冲星的信号,就可以确定我们在宇宙中的准确位置,从而实现导航。不过要利用脉冲星进行导航,必须要建立完整的脉冲星导航数据库,这是一个浩大的工程,并非一朝一夕可以完成,不过中国在2016年已经发射了首颗脉冲星导航试验卫星,这是人类对于脉冲星导航的首次尝试应用。

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大而空的太空中,航天器如何准确找到目的地?太空导航有三招

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在宇宙中,航天器是依靠什么来进行导航的呢?