引导机器人飞船穿越外层空间，NASA仅凭的只是X射线

X射线，又称伦琴射线，由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现。X射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应。

科普完毕。考虑到我的领导吕老师已经把高中物理给忘光了，有必要为了他以及类似的读者进行下必要的科普。下面进入正题。

从目前的技术手段，人类是无法达到达外层空间的，因此科学家借助X光线、红外线和其他观测手段对它们进行研究。现在，NASA就希望用X射线导航来引导机器人飞船穿越外层空间。

NICER会将X射线集中到硅探测器上，收集探测中子星内部组成的数据，包括那些经常出现的脉冲星。

NASA太空中展示了完全自主的X射线导航，这种技术可以将无人驾驶的飞行器引导到太阳系及更远的地方。

这个团队的演示中，进行一个名叫SEXTANT（Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology）的实验，显示毫秒脉冲星（旋转的中子星），可以在太空定位一个以数千英里每小时移动的物体——有点类似于太空里的全球定位系统GPS。

NASA航天技术专家Jason Mitchell介绍，这是第一次在太空中完全自主地展示X射线导航。这项技术为深空导航提供了一个新选择，它可以与现有的太空无线电和光学系统协同工作。

不过，可能还需要几年的时间来完善用于深空宇宙飞船的X射线导航系统。

这个动画显示了NICER如何扫描天空

这项演示利用了52个X射线望远镜和硅漂移探测器，这些探测器构成了NASA的中子星内部成分探测器（NICER）。这是一个由该机构于2017年6月发射的用于研究中子星的洗衣机大小的航天器。

在演示当中，研究小组选择了4个毫秒脉冲星（每秒旋转上百次的脉冲星）目标——J0218+4232，b1821-24，J0030+0451，和j04347-4715，来让NICER给自己定位，这样它就可以它们的光束中探测X射线。NICER所使用的毫秒脉冲星非常稳定，它们的脉冲到达时间未来数年里预计可以精确到微秒。

在为期两天的实验中，该装备产生了78次测量以获得时间数据，SEXTANT的实验将其送入特别开发的机载算法中，来生成一个导航解决方案，它可以显示NICER的位置。该团队将该解决方案与由NICER机载GPS接收器收集的位置数据进行比较。

“为了让这个测量有意义，我们需要开发一种模型，利用我们的合作者在世界各地的射电望远镜所提供的地面观测，来预测到达时间，”美国海军研究实验室的SEXTANT研究员保罗雷说。“测量和模型预测之间的差异将给我们提供导航信息。”

这张图展示了NICER在国际空间站的工作

测试的目标是为了证明，这个系统可以在半径10英里的范围内找到NICER的位置，与此同时，空间站在以每小时17500英里的速度运行。

Mitchell说，在11月9日开始试验的8个小时内，该系统在10英里的目标范围内聚集，并在实验的剩余时间内保持在低于这个阈值的位置。事实上，数据的“很大一部分”显示了精确到三英里以内的位置。

尽管GPS系统对于地球上的用户可以精确到几英尺的距离，但在太阳系外的遥远距离时，这种精确度是不需要的。Mitchell说：“在深空中，我们希望精度能达到数百英尺的范围内。”

SEXTANT系统设计师Luke Winternitz说，未来该团队将专注于更新飞行和地面软件，为2018年晚些时候的第二次实验做准备。最终的目标可能需要几年时间才能实现，那就是开发探测器和其他硬件，使基于脉冲的导航能在未来的宇宙飞船上随时可用。为此，团队将努力减小仪器的尺寸、重量和功率要求，并提高灵敏度。

此外，Mitchell表示，SEXTANT团队也在讨论X射线导航来支持人类飞行的可能性。

例如，如果到木星（或土星）卫星的星际任务装备有这样的导航装置，它就能自动计算出它的位置，并在很长一段时间内不与地球进行通讯，相比之下，在这样的空间里GPS将无能为力。

这次演示证明了X射线脉冲星导航在太阳系深空探测的可行性，未来，技术的进步将让我们深入到更遥远的外层空间。