星際旅行靠什么導(dǎo)航

茍利軍

日前，我國(guó)首部科幻大片《流浪地球》持續(xù)創(chuàng)造票房紀(jì)錄。這部電影里的很多情節(jié)讓人非常好奇，比如為地球流浪領(lǐng)航的太空站如何導(dǎo)航。未來(lái)，人類進(jìn)行更遠(yuǎn)的星際旅行時(shí)，還可能用到什么樣的導(dǎo)航系統(tǒng)？

一提到導(dǎo)航，人們很自然地就會(huì)想到手機(jī)里的各種導(dǎo)航軟件。它們都是利用導(dǎo)航衛(wèi)星來(lái)確定方位的。

手機(jī)軟件導(dǎo)航的工作原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是這樣的：在地面之上約2萬(wàn)公里的空間，有幾十個(gè)處于不同軌道的導(dǎo)航衛(wèi)星。每時(shí)每刻，這些衛(wèi)星都會(huì)發(fā)送特有的位置和時(shí)間信號(hào)，手機(jī)中的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)接收器可以接收到4個(gè)不同導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)，根據(jù)接收到的信號(hào)之間的差別，就可以算出手機(jī)所在的空間位置信息。

未來(lái)，如果人類有機(jī)會(huì)跨入到離地面2萬(wàn)公里外的深空，就需要全新的導(dǎo)航系統(tǒng)。

空間導(dǎo)航的核心是在每一時(shí)刻，需要知道至少四個(gè)位置的參考源。根據(jù)眾多觀測(cè)結(jié)果，天文學(xué)家選用不同的天體源，提出了幾種可能的導(dǎo)航系統(tǒng)。

一種就是最近幾年談得比較多的脈沖星導(dǎo)航。

脈沖星就是我們極為熟悉的中子星，因?yàn)榇艠O方向能夠產(chǎn)生射電或者X射線輻射，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和磁極不重合，而轉(zhuǎn)動(dòng)軸掃過(guò)地球的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生人類所看到的脈沖，因此被稱為脈沖星。

某一些脈沖星轉(zhuǎn)動(dòng)速度特別快，轉(zhuǎn)動(dòng)周期可以達(dá)到毫秒量級(jí)。這些脈沖星的轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性非常好，可以比擬于地球上最好的原子鐘，所以脈沖星也時(shí)常被稱為宇宙間的原子鐘。

到目前為止，人類已經(jīng)找到了幾十個(gè)類似的脈沖星，如果人類可以接收到它們的信號(hào)，并且已知它們位置的話，可以利用這些脈沖星進(jìn)行星際航行。

還有一種很好的方法，就是利用恒星來(lái)導(dǎo)航。在2013年發(fā)射的歐洲蓋亞衛(wèi)星（GAIA）就計(jì)劃對(duì)銀河系內(nèi)的10顆恒星的位置、恒星特征、距離以及運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行精確測(cè)量。

目前，科學(xué)家已經(jīng)得到了第一批結(jié)果，等到這個(gè)計(jì)劃的最終目標(biāo)實(shí)現(xiàn)之后，人類就會(huì)有一個(gè)很好的銀河系內(nèi)星圖，可以利用它來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航。

如果人類有機(jī)會(huì)邁出銀河系，進(jìn)入更遠(yuǎn)宇宙的時(shí)候，能用什么來(lái)導(dǎo)航呢？

有些天文學(xué)家就提出，或許可以以那些遙遠(yuǎn)的某些星系作為參考，這些被選出來(lái)的天體就是天文學(xué)中常說(shuō)的活動(dòng)星系核。

這些天體是星系中心的超大質(zhì)量黑洞所產(chǎn)生的噴流，因?yàn)檩椛浞浅Ｃ髁?，往往比星系本身的輻射還要強(qiáng)很多。因?yàn)橹行捏w積非常小，從遙遠(yuǎn)的地方去看，就像一個(gè)小點(diǎn)很難分辨，以至于在這類天體發(fā)現(xiàn)的最早期，最明亮的那一類被稱為“類星體”。

盡管這類星系也在空間運(yùn)動(dòng)，然而因?yàn)檫@些天體至少距離地球幾十億光年之外，看起來(lái)幾乎不動(dòng)，相比較上面提到的脈沖星在位置上要穩(wěn)定很多。

法國(guó)的天文學(xué)家Charlot和他的團(tuán)隊(duì)在20世紀(jì)90年代末的時(shí)候選取了一些最致密和最穩(wěn)定的活動(dòng)星系核，建立了一個(gè)被稱為國(guó)際天球的參照系統(tǒng)。

經(jīng)過(guò)20余年發(fā)展和不斷更新，這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中從最早的包含了212個(gè)源，到現(xiàn)在遍布整個(gè)天空的300多個(gè)。這個(gè)系統(tǒng)或許也能夠成為人類以后進(jìn)行宇宙旅行所使用的導(dǎo)航系統(tǒng)。

未來(lái)無(wú)論是地球附近的太空旅行，還是更遠(yuǎn)的星際旅行，都需要人類的共同努力和推動(dòng)。只有這樣，當(dāng)?shù)厍蛘娴拿媾R“流浪”危險(xiǎn)的時(shí)候，人類才真正能夠坦然相對(duì)。

（選自《光明日?qǐng)?bào)》2019年2月21日，有刪改）

閱讀

練習(xí)

1.天文學(xué)家提出了哪幾種未來(lái)可能性空間導(dǎo)航系統(tǒng)？

2.第三至六段花費(fèi)大量篇幅說(shuō)明手機(jī)導(dǎo)航，刪除后是否更簡(jiǎn)潔？談?wù)勀愕睦斫狻?/p>

3.本文開(kāi)頭和結(jié)尾部分都提到《流浪地球》及其作者，這樣寫(xiě)有什么作用？

4.舉例說(shuō)明本文運(yùn)用的一種主要說(shuō)明方法及其作用。

5.請(qǐng)結(jié)合全文，概括星際旅行導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成的必要條件。

（劉為民 設(shè)計(jì)）

（參考答案見(jiàn)71頁(yè)）