星际旅行靠什么导航

2020-08-06 14:45:38 《课外语文·中》 2020年7期

苟利军

日前,我国首部科幻大片《流浪地球》持续创造票房纪录。这部电影里的很多情节让人非常好奇,比如为地球流浪领航的太空站如何导航。未来,人类进行更远的星际旅行时,还可能用到什么样的导航系统?

一提到导航,人们很自然地就会想到手机里的各种导航软件。它们都是利用导航卫星来确定方位的。

手机软件导航的工作原理简单来说是这样的:在地面之上约2万公里的空间,有几十个处于不同轨道的导航卫星。每时每刻,这些卫星都会发送特有的位置和时间信号,手机中的导航卫星信号接收器可以接收到4个不同导航卫星的信号,根据接收到的信号之间的差别,就可以算出手机所在的空间位置信息。

未来,如果人类有机会跨入到离地面2万公里外的深空,就需要全新的导航系统。

空间导航的核心是在每一时刻,需要知道至少四个位置的参考源。根据众多观测结果,天文学家选用不同的天体源,提出了几种可能的导航系统。

一种就是最近几年谈得比较多的脉冲星导航。

脉冲星就是我们极为熟悉的中子星,因为磁极方向能够产生射电或者X射线辐射,当转动轴和磁极不重合,而转动轴扫过地球的时候,就会产生人类所看到的脉冲,因此被称为脉冲星。

某一些脉冲星转动速度特别快,转动周期可以达到毫秒量级。这些脉冲星的转动稳定性非常好,可以比拟于地球上最好的原子钟,所以脉冲星也时常被称为宇宙间的原子钟。

到目前为止,人类已经找到了几十个类似的脉冲星,如果人类可以接收到它们的信号,并且已知它们位置的话,可以利用这些脉冲星进行星际航行。

还有一种很好的方法,就是利用恒星来导航。在2013年发射的欧洲盖亚卫星(GAIA)就计划对银河系内的10颗恒星的位置、恒星特征、距离以及运动速度进行精确测量。

目前,科学家已经得到了第一批结果,等到这个计划的最终目标实现之后,人类就会有一个很好的银河系内星图,可以利用它来进行导航。

如果人类有机会迈出银河系,进入更远宇宙的时候,能用什么来导航呢?

有些天文学家就提出,或许可以以那些遥远的某些星系作为参考,这些被选出来的天体就是天文学中常说的活动星系核。

这些天体是星系中心的超大质量黑洞所产生的喷流,因为辐射非常明亮,往往比星系本身的辐射还要强很多。因为中心体积非常小,从遥远的地方去看,就像一个小点很难分辨,以至于在这类天体发现的最早期,最明亮的那一类被称为“类星体”。

尽管这类星系也在空间运动,然而因为这些天体至少距离地球几十亿光年之外,看起来几乎不动,相比较上面提到的脉冲星在位置上要稳定很多。

法国的天文学家Charlot和他的团队在20世纪90年代末的时候选取了一些最致密和最稳定的活动星系核,建立了一个被称为国际天球的参照系统。

经过20余年发展和不断更新,这个系统当中从最早的包含了212个源,到现在遍布整个天空的300多个。这个系统或许也能够成为人类以后进行宇宙旅行所使用的导航系统。

未來无论是地球附近的太空旅行,还是更远的星际旅行,都需要人类的共同努力和推动。只有这样,当地球真的面临“流浪”危险的时候,人类才真正能够坦然相对。

(选自《光明日报》2019年2月21日,有删改)

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练习

1.天文学家提出了哪几种未来可能性空间导航系统?

2.第三至六段花费大量篇幅说明手机导航,删除后是否更简洁?谈谈你的理解。

3.本文开头和结尾部分都提到《流浪地球》及其作者,这样写有什么作用?

4.举例说明本文运用的一种主要说明方法及其作用。

5.请结合全文,概括星际旅行导航系统构成的必要条件。

(刘为民 设计)

(参考答案见71页)