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日志

 
 

中国再创世界纪录,发射世界首个新型卫星,将探索更遥远太空  

2017-09-27 19:03:38|  分类: 科技天地 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国再创世界纪录,发射世界首个新型卫星,将探索更遥远太空

小飞猪观察 

脉冲导航卫星可以利用脉冲星发射的X射线信号作为天然信标,引导航天器在宇宙空间自由航行,去年我国发射全球首颗脉冲星导航试验卫星(XPNAV-1),其目的是探索宇宙中那些最神秘的脉冲星,验证基于X射线脉冲星的航天器自主导航技术可行性,以抢占世界航天前沿技术战略制高点。

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我国发射这颗卫星有三个试验目标:第一,上天实测两种不同类型的探测器性能,同时利用探测器研究宇宙的背景噪声;第二,探测蟹状星云脉冲星,解决中国研制的探测器“看得见”脉冲星的问题;第三,探测3颗低流量脉冲星。

去年11月我国发射的全球首颗脉冲导航卫星,不仅创造了全世界的纪录。未来还达到了人们无法想象的先进程度,将实现脉冲星导航的最终精度也达到10米水平。

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虽然这一精度和其它卫星导航定位精度同样为10米,可以它的意义完全不同,已经突破了现有人类对一数据的认识,导致许多人产生了严重的怀疑。

利用X射线脉冲星的航天器自主导航涉及诸多关键技术,主要包括:X射线脉冲星导航数据库技术;大尺度时空基准的建立与维持技术;脉冲到达时间转换模型技术;X射线脉冲星探测器技术;星载时钟的时间保持技术;以及自主导航算法与容错处理技术等。

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根据目前所掌握的有关脉冲星的天体物理理论,可能实现的导航精度能达到几千米,甚至几十千米都非常困难,这是国际脉冲星导航界的共识。即使研究进一步突破,也才堪堪是略好于千米的精度。

根据我国专家的论述,在脉冲到达时间测量精度为0.1微秒,脉冲星计时模型精度为0.1微秒,到达时间转换精度为0.1微秒,以及脉冲星角位置精度为0.1毫角秒的条件下,脉冲星导航精度就可以达到10米。在航天器长时间高精度自主导航应用中,导航星座卫星对实时轨道确定与时间同步精度的要求是最高的,分别为10米和1纳秒水平。这就是10米精度指标的应用需求,具有重要的工程应用价值和科学研究意义。

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脉冲星具有极其稳定的周期性,其稳定度比目前最稳定的氢原子钟还要高1万倍以上(目前国际时间基准是原子时系统),被誉为自然界中最稳定的天文时钟,所以实现之后即便是同样的精度,可是意义却有着天然的差别。

大家都知道,脉冲星实际上是一种死亡的恒星,他能够不断地发出电磁脉冲信号,经过计算,它的脉冲强度和频率只有像中子星那样体积小、密度大、质量大的星体才能达到。

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我国的脉冲星导航试验卫星入轨并完成在轨测试后,将开展在轨技术试验,验证星载脉冲星探测器性能指标和空间环境适应性,积累在轨实测脉冲星数据,为脉冲星探测及技术体制验证奠定技术基础。

X射线脉冲星导航系统由X射线探测器、星载原子时钟组、太阳系行星参数数据库、X射线脉冲星模型及特征参数数据库、星载计算机设备和自主导航算法模块库等组成。

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其中,X射线探测器包括X射线光子计数器和X射线成像仪,分别用于提取X射线光子和脉冲星影像信息;星载原子时钟组用于保持星上时间系统,记录X射线光子到达时间;太阳系行星参数数据库提供太阳系行星星历和引力常数、太阳引力常数以及时空基准参数等;脉冲星模型及特征参数数据库提供脉冲星标准轮廓、计时模型、星历表和特征参数等;星载计算机主要用于X射线脉冲星信号处理、导航数据处理和控制指令生成等;导航算法模块库提供用于航天器自主导航的系统状态方程、量测方程、导航滤波器和导航参数预报器等软件模块。

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