新型恒星际导航系统
艺术家描画的驶向星际空间的航海家探测器（供图：NASA/喷气推进尝试室）
宇宙浩瀚无边。人类若想摸索银河系深处，一套切确可靠的导航系统必不成少。有人提出一个新的设想，以尽可能简单易行的手艺实现星际导航，即操纵成对的恒星成立一套星系级的参照系统。
太阳系内的行星际飞行依靠的是以地球为基点的导航系统。空中发送电波给飞船，飞船领受并发送回波，然后通过两个信号间的延迟时间计算出飞船与地球的间隔；同时我们对飞船的实时监测能够得到它在空中的位置，连系那两方面的信息（飞船在空中的位置以及它与地球的间隔）我们就得到了飞船在太阳系的切确定位，并把那个数据传到飞船上。
预算飞船的飞行速度则要靠电波的多普勒效应。地球上漫衍着信号领受器，飞船发出的回波抵达那些领受器的时间也差别。丈量差别领受器的数据并连系飞船的位置参数，我们将得到一组完全的六个维度的数据，包罗飞船的三维坐标和三维速度。
那个办法可以奏效，全赖地球上不竭收发信号的雷达网。但它只能为太阳系内的飞船供给导航，以及牵强应付已飞出太阳系的航海家双子探测器。
恒星际飞行的飞船则需要新的自主导航系统。理论上来讲，飞船自带的时钟脉冲和陀螺仪能够做到那一点。但关于动辄耗时数十年的恒星际飞行而言，一个细小的计算失误，或一次没有十足掌握的决定，都将会招致飞船偏离航路。
另一个抉择是操纵脉冲星来定位。脉冲星不断的扭转使它闪现有节律的闪烁或脉动。因为每颗脉冲星的自转周期各不不异，它们就像深空中的灯塔，为飞船指引标的目的。很可惜，那个办法只适用于太阳系外围一个很小的区域，因为星际尘埃会骚乱我们丈量脉冲星的自转周期。而一旦丈量失误搞混了那些星星，我们将丢失在渺渺繁星之中。
小飞侠定位法：右边第二颗星星
如上所述，我们需要一个精准可靠又简单易行的办法来搀扶帮助星际飞船确定它们的位置。颁发的一篇预印本文章，提出了如许一个计划：间接参照恒星导航。
该手艺基于古老的视差原理。竖起一根手指放在鼻子的前方，轮流闭上一只眼，用另一只眼往看你的手指，你会看到它似乎在往返扭捏。那就是看察点改动引起的视差。假设用同样的体例往看察远处的物体，你会发现扭捏的幅度要小得多。
恰是基于视差原理，科学家得以丈量各个恒星到地球的间隔。同理，流落在外的飞船也能够操纵那个原理停止定位。在飞船发射前，我们能够预先载进所有临近星系里已知恒星的位置信息。跟着飞船高速驶离太阳系，系统逐对计算恒星的相对位置。那时距飞船较近的恒星似乎发作了较大的位置偏移，而更远处的恒星位置则相对固定。
将实时丈量的数据与地球上丈量的原始数据停止比对，飞船就能识别出那些恒星，并计算出飞船与每一颗星星的间隔，从而得到切确的三维坐标。
确定航速：相对论效应
计算飞船的航速要略微复杂一点，计算的根底是狭义相对论提到的一个希罕的扭曲效应。当你以足够快的速度运动时，因为光速恒定稳定，你看到的物体其实其实不在它们现实的位置上。更切当地说，它们看上往的位置沿着你运动的标的目的向前偏移了。那就是像差效应，我们在地球上就能看察到。地球围绕太阳扭转的时候，地球上的我们会看察到星星的位置在略微地往返摆动。
飞船必需高速飞行，不然星际游览就得耗时数千年，而非数十年了。而只要航速足够快，飞船就能丈量到像差效应，并晓得哪颗星星并不是处于理论上它应该在的位置上，以及它的位置偏移了几，并由此推算出飞船的三维速度。
运用视差丈量法，飞船得到实时的六维坐标，告诉它此刻身在何处，正要往往何方。问题是通过那个办法得到的坐标有多切确呢？据该文章所述，假设飞船能丈量的恒星数为20颗，丈量精度为1角秒（度量单元，1角秒=1/60角分，1角分=1/60度），那么坐标的误差范畴就在3个天文单元以内，速度的误差范畴则小于2公里/秒（即1.2英里/秒）。
一个天文单元就是太阳到地球的均匀间隔，即9,300万英里（1.5亿公里），所以3个天文单元的误差约等于2.79亿英里（4.5亿公里）。听起来似乎相差甚远，但是比起数千个天文单元的恒星间间隔来看，如许的误差根本能够漠视不计。
更何况我们可以切确定位的恒星可远远不行20颗，我们载进飞船系统的可是数以亿计的恒星数据呢，如斯看来飞船的定位能够到达相当的精度。
剩下来的工作就是造一艘能够游历于恒星间的飞船了。
BY:Paul Sutter
FY: Renee
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