来自脉冲星的深空 GPS

这学期我正在教授广义相对论，作为讨论引力波的一部分，本周我简要地讨论了脉冲星。因此，当我了解到一项新的提议时，真是恰逢其时，即脉冲星最终可能为远离地球的航天器提供完美的导航系统。

在地球上，全球定位系统 (GPS) 为我们提供了一种高度精确的确定位置的方式，现在许多人每天都使用手持设备来帮助导航。这些设备之所以能工作，是因为 GPS 卫星提供了一组时钟，信号的相对时间可以转换为位置。顺便说一下，这又是另一个特殊相对论和广义相对论对系统运作至关重要的场所。当然，在深空中，我们的时钟不幸地对这个目的毫无用处，我们目前能做的最好方法是通过比较不同探测器在地球上测量的信号时间。但这种方法的精度有限，因为地球的尺寸是有限的，我们的地球探测器因此只能被分离相对较小的距离。航天器离地球越远，这种方法就越糟糕。维尔纳·贝克尔（Werner Becker）来自加兴的马克斯·普朗克外星物理研究所（Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics）意识到（并且昨天在英国-德国国家天文学会议在曼彻斯特宣布），宇宙本身就配备了一组精美的时钟——脉冲星——原则上，它们的计时可以用来引导航天器，就像 GPS 在地球上被使用一样。当然，事情并不像听起来那么简单。当今使这项工作成为现实的一个重要障碍是，检测来自脉冲星的信号需要足够紧凑的 X 射线探测器，以便易于携带在航天器上。然而，事实证明，下一代 X 射线望远镜也需要相关技术，并且应该在二十年左右准备就绪。也许有一天，我们的航天器将感谢基础研究的又一个衍生成果，从而绘制它们穿越宇宙的路线。