GPS在太空飞行中是如何使用的?

GPS使用精确测量时间来进行计算。每个GPS卫星都包含原子钟，其时间与接收器同步。接收器可以通过将卫星信号通过信号的速度乘以速度来计算卫星的范围来计算卫星信号以通过信号的速度来到接收器，这是光速。如果从卫星到达接收器的信号需要0.07秒，则卫星的范围是13,020英里（每秒186,000英里×0.07秒）。

如果火箭能接收到太空中物体发出的时间信号，它也可以进行类似的计算。幸运的是，宇宙中有很多高度精确的计时设备。他们被称为脉冲星——快速旋转的中子星，发射有规律的电磁辐射脉冲。脉冲星在其生命中的某个时刻，体积庞大，燃烧明亮。然后，它耗尽了核燃料，在一次大规模爆炸中死亡。那次爆炸的产物是一个快速旋转、高度磁化的物体，其极点发射出强大的能量束。现在，当死星旋转时，光束四处扫射，很像灯塔的信标。地球上的观测者看不到恒星本身，但他能看到穿越太空的光脉冲。

有些脉冲星每隔几秒钟就会闪烁一次;其他人眨眼的速度要快得多。无论哪种方式，它们的脉冲频率都是恒定的，这使得它们在计时方面很有用。事实上，脉冲星是计时设备的竞争对手原子钟在精确度方面。1974年，喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的科学家G.S.唐斯(G.S. Downs)首次提出了利用脉冲星帮助航天器在宇宙中导航的想法。这个概念还停留在纸面上，因为科学家们对这些神秘的恒星还不够了解，而且探测脉冲星的唯一工具——射电望远镜——非常庞大。

多年来，这个领域不断发展。天文学家继续发现脉冲星并研究它们的行为。例如，1982年，科学家发现了第一颗毫秒脉冲星，它的周期小于20毫秒。1983年，他们发现某些毫秒脉冲星会发出强烈的x射线信号。所有这些工作使脉冲星导航从纸上到实践成为可能。

本艺术家的再现显示了更好/六分的有效载荷。56望远镜有效载荷将在国际空间站飞行。

图片由美国国家航空航天局

虽然我们在地球上使用的GPS并没有帮助星际旅行，其原则适用于其他导航系统。事实上，利用脉冲星来定位自己在太阳系中的位置在很多方面与地球上的GPS相似:

当然，最后的障碍是检验这个理论是否站得住脚。这将是NASA的NICER/SEXTANT任务的关键目标之一。更好的/六分仪代表中子星形内部成分探险家/站探险家X射线定时和导航技术，描述了一种由56个X射线望远镜组成的仪器，在迷你冰箱大小的阵列中捆绑在一起[来源：美国国家航空航天局］．预定乘飞机国际空间站2017年，该仪器将做两件事:研究中子星，更多地了解它们，并作为脉冲星导航概念的证明。

如果更好/六分之行取得成功，我们将是自主行星际导航的一步。也许我们将拥有该技术来避免在外层空间里的唐纳灾难。距离地球数十亿英里的太阳系边缘迷失，似乎是一个令人恐惧，而不是徘徊在前往加利福尼亚途中的人迹罕至。