美国宇航局发明了一种新型自主太空导航，可以让人造航天器驶入太阳系的最深处，甚至更远——通过使用作为引导星。
它被称为 X 射线定时和导航技术站探索者，或 SEXTANT（以一位18世纪航海导航仪器），它使用 X 射线技术来观察毫秒脉冲星，使用它们就像 GPS 使用卫星一样。
“这次演示是未来深空探索的一个突破，”SEXTANT 项目经理 Jason Mitchell 说道美国宇航局戈达德太空飞行中心。
“作为第一个在太空中完全自主、实时演示 X 射线导航的公司，我们现在处于领先地位。”
脉冲星中子星是高度磁化、快速旋转的中子星，是大质量恒星核心塌缩并随后爆炸的结果。
当它们旋转时，它们会发射电磁辐射。 如果观察者处于正确的位置，它们就会像扫过的光束一样出现，就像宇宙灯塔一样。
它们也非常有规律——对于一些每秒可以旋转数百次的毫秒脉冲星来说，它们的规律性可以与原子钟相媲美。
这就是六分仪背后的想法的产生。 由于这些脉冲星非常规则，并且它们在宇宙中的位置固定，因此可以像全球定位系统使用原子钟一样使用它们。
SEXTANT 的工作原理类似于 GPS 接收器，从至少三颗 GPS 卫星获取信号，所有卫星都配备了原子钟。 接收器测量每颗卫星的时间延迟并将其转换为空间坐标。
脉冲星发出的电磁辐射在 X 射线光谱中最为明显，这就是 NASA 工程师选择在 SEXTANT 中采用 X 射线探测的原因。
为此，他们使用了一个附属于国际空间站的洗衣机大小的天文台。 它被称为中子星内部成分探测器（NICER），包含 52 台 X 射线望远镜和硅漂移探测器，用于研究中子星，包括脉冲星。
附在国际空间站上的 NICER 插图。 （美国宇航局戈达德太空飞行中心）
他们指示 NICER 锁定四颗脉冲星：J0218+4232、B1821-24、J0030+0451 和 J0437-4715，这些脉冲星非常精确，可以准确预测未来数年的脉冲星。
在两天的时间里，NICER 对这些脉冲星进行了 78 次测量，并将其输入到 SEXTANT 中。 然后，六分仪使用这些测量结果来计算 NICER 在国际空间站绕地球轨道上的位置。
将此信息与 GPS 数据进行比较，目标是在 10 英里（16 公里）半径内定位 NICER。 八小时内，系统计算出了 NICER 的位置，并且在剩余的实验中其位置始终低于 10 英里阈值。
“这比我们为实验分配的两周要快得多，”SEXTANT 系统架构师 Luke Winternitz 说道。 “有迹象表明我们的系统可以工作，但周末的实验最终证明了系统自主工作的能力。”
该技术可能需要几年的时间才能发展成为适合深空飞船的导航系统，但这一概念已经得到证实。
现在，团队正在卷起袖子来完善它。 他们将更新和微调其软件，为 2018 年下半年的另一次实验做准备。他们还希望减少硬件的尺寸、重量和功耗要求。
最终，六分仪可用于计算远离地球 GPS 卫星范围的行星卫星的位置，并协助载人航天任务，例如航天局计划的使命。
“这次成功的演示坚定地确立了 X 射线的可行性导航作为一种新的自主导航能力，”米切尔说。
“我们已经证明，这项技术的成熟版本可以增强太阳系内外任何地方的深空探索。”
