Kuantum uydularından sonra Çinin yıkıcı teknolojisi bir kez daha dünyaya öncülük ediyor
Dünyanın ilk pulsar navigasyon test uydusu (XPNAV-1) Kasım ayında piyasaya sürülecek, pulsarın yaydığı X-ray sinyalleri pulsar navigasyon teknolojisi sisteminin uygulanabilirliğini doğrulamaya çalışmak için ölçülecek.
Bu sefer Çin Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa'nın ayak izlerini takip etmeyi bırakın , Ama olmak "Yengeç yiyen ilk kişi" . Pulsarlara dayalı bir zaman sistemi kurulursa yıkıcı olacaktır. Belki yakın gelecekte, uzay aracımızın insan bakımına ihtiyacı olmayabilir ve izlediğimiz zaman pulsar zamanı olacak.
Pulsarlar, yüksek hızda dönen nötron yıldızlarıdır
Çin Havacılık ve Uzay Bilim ve Teknoloji Kurumu Beşinci Akademisi Pulsar Navigasyon Uydu Bilimsel Görev Sisteminin baş tasarımcısı olan araştırmacı Shuai Ping'e göre, bir yıldızın yaşamı bir insan gibidir, doğumdan olgunluğa, sonunda yaşlanmaya ve ölüme kadar olan tüm süreçten geçer. Genel olarak, ölümden sonraki yıldız kalıntıları üç kategoriye ayrılabilir: beyaz cüceler, nötron yıldızları ve kara delikler.
Resim pulsar "deniz feneri" modelini göstermektedir
Pulsar, yüksek hızda dönen bir nötron yıldızıdır. Tipik yarıçapı sadece 10 km'dir, ancak kütlesi güneş kütlesinin 1.44 ila 3.2 katı arasındadır.Karadelikler dışında en yoğun gök cisimidir. Santimetre küp başına bir pulsarın kütlesi 100 milyon tona ulaşır ve onu çekmek için 1.000 megaton sınıfı gemi gerekir.
Pulsarlar son derece kararlı periyodikliğe sahiptir ve kararlılıkları, mevcut en kararlı hidrojen atom saatinden (mevcut uluslararası zaman referansı atomik zaman sistemidir) 10.000 kat daha yüksektir ve doğadaki en kararlı astronomik saat olarak bilinir. İnsanlığın evrende gezinmesi için bir işaretçi olun.
Navigasyonun özü, zaman ölçümü problemini çözmektir.
Navigasyon ve zaman doğruluğu arasındaki ilişki nedir?
Aslında, ister en eski jeotekstil navigasyon, ister büyük deniz çağının göksel navigasyonu, ister modern radyo navigasyonu olsun, zaman alır.
Örneğin, konumun boylam ölçümü, zaman ölçümüne bağlıdır. Dünya, her 24 saatte bir dönüyor, yani 360 derece, bu da saatte 15 derece boylama denktir. Dolayısıyla iki yer arasındaki zaman farkını bildiğiniz sürece ikisi arasındaki boylam farkını da bilebilirsiniz. Londrada bir yerde öğlen 12yi sabah saat 10da buluyorsa bu yer Londranın 30 derece doğusunda demektir. Bu nedenle, navigasyonun özü, zaman ölçümü problemini çözmektir.
Resim pulsar manyetik kutup sinyal radyasyonunu göstermektedir
Shuai Ping, radyo navigasyonunda zaman ölçümünün temel gözlem olduğunu ve ikisi arasındaki mesafenin sinyal yayılma süresine göre hesaplandığını söyledi. Uydu navigasyon sistemi, mesafeyi ölçmek için tek yönlü varış zamanını kullanan uzay tabanlı bir radyo navigasyon sistemidir.
Pulsar navigasyonu prensibi, uydu navigasyonu ve konumlandırmasına çok benzerdir.Gözlem mesafesi, aynı X-ışını puls sinyalinin güneş sisteminin kütle merkezine ulaşması ile uzay aracı arasındaki zaman farkı ile belirlenir. Şu anda, uydu navigasyonunun konumlandırma doğruluğu 10 metredir ve pulsar navigasyonunun nihai doğruluğu 10 metre seviyesine ulaşabilir.
X-ışını pulsarlarının benzersiz avantajları
Pulsarlar, radyo, kızılötesi, görünür ışık, ultraviyole, X-ışını veya gama () ışınları gibi elektromanyetik dalga bantlarında sinyaller yayar. Bir navigasyon sistemi keşfetmek ve inşa etmek için neden X-ışını pulsarlarını seçmelisiniz?
Aslında, 1974 gibi erken bir tarihte, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi'nin (NASA) Jet Tahrik Laboratuvarı'ndaki bilim adamları, ilk olarak pulsar radyo sinyallerine dayanan bir uzay aracı otonom yörünge belirleme yöntemi önerdiler. Bununla birlikte, bu yöntemin bariz eksiklikleri vardır: En büyük sorun, pulsarların radyo frekans bandında son derece zayıf sinyallere sahip olmaları ve bunları tespit etmek için en az 25 metre çapında antenlere ihtiyaç duymalarıdır. Shuai Ping, "Böyle büyük kalibreli bir anten birkaç ton ağırlığındadır ve bir uyduya yerleştirildiğinde uydu ezilir." Dedi.
Kızılötesi, görünür ışık ve ultraviyole pulsarlar için, kıtlıkları ve düşük parlaklıkları nedeniyle, daha büyük açıklıklara sahip teleskoplar, daha yüksek işaretleme doğruluğu ve sinyal işleme teknolojisi gereklidir ve otonom uzay aracı navigasyonu için uygun değildirler.
"X ışınları, pulsarların radyasyon enerjisinin çoğunu yoğunlaştıran yüksek enerjili fotonlardır ve sinyalleri minyatürleştirilmiş ekipmanla algılamak ve işlemek kolaydır, bu da onları uzay aracında kullanmayı mümkün kılar." Shuaiping, "Pulsar navigasyonu pulsarlar tarafından başlatıldı. X-ışını sinyalleri, uzay aracının uzayda özgürce gezinmesine kılavuzluk etmek için doğal işaretler olarak kullanılır.
Bir navigasyon sistemi keşfetmek ve inşa etmek için neden X-ışını pulsarlarını seçmelisiniz?
Radyo frekansı bandı - sinyal son derece zayıftır ve onu algılamak için en az 25 metre çapında bir antene ihtiyacı vardır;
Kızılötesi, görünür ışık ve ultraviyole kıtlığı, düşük parlaklık, daha geniş açıklığa ve daha yüksek işaretleme doğruluğuna sahip teleskoplar ve sinyal işleme teknolojisi gereklidir;
X-ışınları, pulsarların radyasyon enerjisinin çoğunu yoğunlaştıran yüksek enerjili fotonlardır ve minyatür ekipmanlarla sinyalleri algılamak ve işlemek kolaydır.
Bununla birlikte, X-ışınlarının dünyanın yoğun atmosferine nüfuz etmesi zordur, bu nedenle yalnızca dünya atmosferinin dış uzayında gözlemlenebilirler. Bu nedenle, pulsar navigasyon sistemi doğrudan yere gidemez, ancak düşük Dünya yörüngesindeki uydularda, derin uzay araştırmalarında ve yıldızlararası araçlarda gezinir.
Navigasyon takımyıldızı uydularının otonom navigasyonunu gerçekleştirin
Shuai Ping işaret etti, Navigasyon takımyıldızı uydularının uzun vadeli yüksek hassasiyetli otonom navigasyonunu gerçekleştirmek, pulsar navigasyonunun önemli bir uygulama yönü olacaktır. Şu anda, seyir takımyıldızının kendisi onu desteklemek için yer kontrol sisteminden sürekli bilgi enjeksiyonunu gerektirmektedir ve uzun süre yer bilgisinden bağımsız olarak çalışamaz.
Resim, pulsar kullanarak uzay aracı navigasyonunu göstermektedir
"Navigasyon takımyıldızı otonom navigasyonu gerçekleştirebilirse, yer ölçüm ve kontrol sisteminin iş yükünü etkili bir şekilde azaltacak, yer istasyonundan uyduya ölçüm ve kontrol istasyonlarının sayısını ve bilgi enjeksiyonlarının sayısını azaltacak ve uydu navigasyon sisteminin yapım ve uzun vadeli işletme ve bakım maliyetlerini azaltacaktır." Shuai Ping, "Gezinme takımyıldızının yer kontrol sistemine bağımlılığını azaltmak, son derece önemli mühendislik uygulama değeri ve stratejik araştırma önemi olan sistemin otonom beka kabiliyetini de artırabilir" dedi.
Pulsarlardan yayılan X-ışını sinyallerini doğal işaretler olarak kullanarak, navigasyon uydularının otonom olarak navigasyon mesajları ve kontrol komutları oluşturabildiğini, takımyıldızın temel konfigürasyonunu sürdürebileceğini ve takımyıldızın genel rotasyon hatalarının birikmesinde herhangi bir problem olmadığını, böylece navigasyon takımyıldızının uzun vadeli otonom çalışmasını gerçekleştirdiğini belirtti. .
Shuai Ping, aynı zamanda, navigasyon uyduları ile otonom navigasyonun, düşük yörüngeli uzay aracının yüksek hassasiyetli otonom navigasyonu elde etmenin temeli ve ön şartı olduğunu ve bu da düşük yörüngeli uzay aracının yönetim ve bakım maliyetlerini azaltabileceğini söyledi.
Şu anda, 160'tan fazla pulsarın iyi X-ışını sinyali periyodik ve kararlı radyasyon özelliklerine sahip olduğu ve navigasyon adayları olarak kullanılabilecek 2.000'den fazla pulsar keşfedilmiş ve kataloglanmıştır.
Pulsarlara dayalı zaman sistemi yıkıcıdır
Beklentiler heyecan verici olsa da, pulsar navigasyonu işe yarayabilir mi? Kimse bilmiyor.
"Pulsar navigasyonu kavramı 1970'lerde ortaya atılmış olsa da, modern uydu navigasyon sistemi varış zamanı aralığı fikrine dayanan X-ışını pulsar navigasyonunun teknik problemi sadece son 10 yılın meselesidir. Şu anda, X Işın pulsar navigasyon teknolojisi araştırması, temel teknoloji araştırması ve yer doğrulama aşamasındadır ve fizibilitesini doğrulamak için yakında uzay uçuş testleri yapılacaktır. "Dedi Shuai Ping.
Bu sefer Çin, artık Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa'nın ayak izlerini takip etmeyecek, "yengeç yiyen ilk kişi" olacak.
"Kasım ayında piyasaya sürülecek dünyanın ilk pulsar navigasyon test uydusu iki tür dedektör yükü taşıyacak: biri 2.400 santimetre kare algılama alanına sahip koşutlanmış mikrokanallı plaka dedektörü, diğeri odaklanmış algılama. Odaklama merceğinin çapı 17 cm. "Shuai Ping dedi.
"Daha sonra, 5 ila 10 yıllık sıkı çalışmayla 26 pulsarı tespit etmeyi, verilerini çok doğru bir şekilde ölçmeyi ve bir pulsar navigasyon veritabanı oluşturmayı planlıyoruz." Dedi Shuai Ping, bu 26 pulsarın göksel küreye dağıldığını söyledi. , Dünyadan çok uzakta, binlerce ışıkyılı ile onbinlerce ışıkyılı arasında değişir.
Shuai Ping'in liderliğindeki araştırma ekibi, çeşitli görevler için neredeyse hiç emsal bulunmadığından, 10 yılını araştırma ve araştırmada harcadı ve dedektörler, veritabanları, zaman senkronizasyonu ve büyük ölçekli navigasyon gibi anahtar teknolojileri kırdı.
Shuaiping geleceğe güven doludur. "Pulsar temelli bir zaman sistemi kurulursa, yıkıcı olacaktır. Belki yakın gelecekte uzay aracımızla uzun süre insan ilgisi olmadan bakılabilir ve saatteki zamanımız pulsar zamanı olacaktır."
İçerik kaynağı: China Aerospace Science and Technology Corporation Xinhua News Agency
