中國脈衝星試驗衛星發射了!有件事蒙在鼓裡

@ 2016-11-12

10日,7時42分,我國在酒泉衛星發射中心成功發射了一顆由中國空間技術研究院研製的脈衝星試驗衛星。這顆衛星有什麼作用?央視報道很低調,只在採訪中提了句「導航」,設計師頭銜上根本沒這兩個字。

再回頭看媒體10月13日的報道,從中可以很清楚看到薛力軍的頭銜是:脈衝星導航試驗衛星總指揮兼總設計師。兩字之差,意義可謂天壤之別,難不成央視會犯這種「低級」錯誤?

此前,中國航天科技集團第五研究院曾宣傳在11月要發射一顆脈衝星導航試驗衛星(XPNAV-1),並稱這是「世界首顆脈衝星導航」,各大媒體紛紛報道,因為有了這顆衛星,中國就「不用再跟隨歐美的腳步」可以成為「第一個吃螃蟹的人」。

然而如此令人振奮的消息卻引來了諸多專家的質疑,首先是導航的功能不現實,其次連「世界首顆」都稱不上。更有專家擔心言過其實的報道會讓激情澎湃的網友對中國科研成就產生懷疑。

於是,一場「神」與「神」之間針鋒相對的大論戰開始了。本著「理越辨越明」的態度,各大專家唇槍舌劍好不熱鬧,一篇篇專業文章更是看的吃瓜群眾一臉懵逼。接下來筆者就具體梳理下這場精彩的辯論戰!

起因是上個月初,中國航天集團第五研究院召開發布會聲明,將在11月擇機發射世界首顆脈衝星導航衛星(XPNAV-1),並且與我們目前使用的GPS衛星導航進行比較,說,「當前,衛星導航定位精度為10米,脈衝星導航的最終經度也能夠達到10米水平。」

緊接著,在10月20日,海外學者,上海天文台研究員徐星發文質疑《脈衝星導航,精度10米?別逗了!》,徐星表示,在仔細閱讀媒體報道後,他發現該項目以及規劃的後續脈衝星導航路線,存在「目標虛幻、機理不清、應用不明」的問題。並在文中詳細解釋了脈衝星導航的原理,最後得出結論「媒體報道的該計劃最終10米的導航精度,是一個虛幻的目標,是根本不可能實現的。」

10月21日,媒體又採訪了上海天文台研究員趙銘和中國科學院高能物理研究所研究院張雙南,發文《脈衝星導航實驗?你可能想多了》。文中,兩位專家再次詳細介紹了脈衝星導航原理,並表示「即使 XPNAV-1衛星能夠如期完成對脈衝星信號的空間探測任務,但是想利用XPNAV-1這顆衛星進行脈衝星導航實驗,你可能真的想多了。現在的脈衝星導航仍是非常前沿的的基礎科學研究,距離實際應用,還有很遠的路要走。」

那麼,脈衝星導航到底是怎麼一回事?

脈衝星是天空一種高速自轉的中子星,並且能發出具有方向性的光束,如同探照燈一樣隨著其自轉而不斷地掃過地球,就好比海上航行的「燈塔」。由於地球上雷達的功能限制,不能準確導航太空中的飛船,因此科學家就想通過脈衝星這種太空「燈塔」發射的脈衝來實現飛船自身的定位和導航。

而專家對於XPNAV-1衛星的質疑主要是什麼呢?總結來看有以下三點:

一是脈衝星導航根本不是給地球上和地球附近的飛行器使用的。脈衝星發出的脈衝信號非常微弱,需要幾個小時或更長的時間才能實現一次定位。趙銘表示,「如果用脈衝星導航去月球的話,可能剛給了一個導航信號,飛船就已經飛過頭了! 」

二是根本不可能達到10米的導航精度。專家認為,根據目前所掌握的有關脈衝星的天體物理理論,可能實現的導航精度能達到幾千米,甚至幾十千米都非常困難,這是國際脈衝星導航界的共識。即使研究進一步突破,也才堪堪是略好於千米的精度。

三是XPNAV-1衛星上搭載的,只能算是低水平的脈衝星觀測設備,「只能觀測到來自蟹狀星雲脈衝星的脈衝信號。如果運行極好,也有可能看到2-3顆暗一些的脈衝星。國際上早已對這些脈衝星積累了海量的數據,XPNAV-1不可能提供更新的可用信息。」

XPNAV-1衛星上搭載的,只能算是低水平的脈衝星觀測設備,「只能觀測到來自蟹狀星雲脈衝星的脈衝信號

所以,趙銘在文中表示,「XPNAV-1的工作跟導航沒有直接關係,不能說是脈衝星導航實驗衛星,更不能說是首顆」。

11月2日,受到質疑的中國航天科技集團第五研究院脈衝星導航衛星科學任務系統總設計師帥平發文回應,《脈衝星導航最終精度可達10米,沒有工夫逗你玩!》。文中從導航及脈衝星導航的基本概念出發,解釋了脈衝星導航的可能性和最終導航精度指標為10米的可能性。

帥平認為,在脈衝到達時間測量精度為0.1微秒,脈衝星計時模型精度為0.1微秒,到達時間轉換精度為0.1微秒,以及脈衝星角位置精度為0.1毫角秒的條件下,脈衝星導航精度就可以達到10米。在太空飛行器長時間高精度自主導航應用中,導航星座衛星對實時軌道確定與時間同步精度的要求是最高的,分別為10米和1納秒水平。這就是10米精度指標的應用需求,具有重要的工程應用價值和科學研究意義。

最後得出結論,在一系列嚴苛的條件下,「脈衝星導航是實現太空飛行器的自主導航,最終精度可達到10米」。另外,「脈衝星導航到底行不行,目前誰也不知道。」還需要進行長時間的努力。


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