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内瑟斯
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[转帖]科普知识:航天器的定位
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内瑟斯 于 2020-10-26 10:09:59 发布在 凯迪社区 > 动漫人生
    

    我们所处的宇宙,是在不停的转动着,存在一个惯性,航天器如何在太空中定位,这涉及到坐标和导航,因此这是两个必须处理好的问题。

    宇宙中任何一个物体都在一定的惯性系里运动,这个惯性系,相对于其中运动着的物体都是静止的。

    

    如我们在一列高铁上,高铁以每秒100米的速度前进,而我们也在以同样速度前进,但列车如果不晃动不看窗外就会感觉不到,所以高铁相对我们就是静止的。我们在高铁里走来走去,蹦跳嬉闹,只是相对高铁在做运动,与其他参照系毫无关系。

    但在高铁里就没法确定东南西北,只能确定上下左右,要确定东南西北就需要在高铁惯性系以外寻找参照系,比如知道珠穆朗玛峰在西南方向,我们朝那边开就是西南。

    在太阳系这个惯性系,太阳就是这个系的老大,相对我们就是静止的。

    我们地球围绕着太阳运动,远日点为1.52亿公里,近日点为1.47亿公里,这是相对太阳而言。其实太阳也在围绕着银河系中心质点公转,每秒为250公里,约2.5亿年转一圈。因此太阳在银河系这个惯性系里,银河这个16万光年的大圆盘就是相对静止的。

    我们在太阳系里面运行,与太阳在银河系公转毫无关系,因为我们也在跟着公转。

    所以我们的探测器在太阳系里飞行,在太阳系里确定坐标就行了。要出太阳系,就不能以太阳系的天体来参照了。

    人类航天器现在还没有飞出太阳系呢,所以只是在太阳系这个惯性系里相对太阳做一些运动而已,这与宇宙在运动毫无关系。

    虽然如此,为了更精准的深空导航,对于远距离飞行的探测器,科学家们还是会用太阳系外的一些天体为坐标,来确定航天器的走向。

    定位实际上就是确定自己和目标的坐标,从而起到导航的作用。

    在地球上导航和定位,就是以地球为惯性系,地球相对这个惯性系里的物体就是静止不动的。

    现在有了咱们的北斗导航系统,就是利用在空间能够扫描全范围覆盖地球的多个导航卫星,根据人类把地球按经纬度划分出的每一个坐标点进行实时定位。

    

    一般来说在太阳系里航行,我们只要以太阳为基点,就可以测算出自己所在的位置和目标所在的位置。

    航天探测器都是无人自动控制,只要在导航系统中设定了目标位置就行了,它就会按照设定好的目标航向飞到既定的地方。

    当然说是容易,做起来其实没有这么简单,比如我们要去的任何天体都是在围绕着太阳公转,一些卫星还围绕着行星公转,这就要精密计算出它们的轨道,并与飞到那里的时间相吻合。

    探测器在飞行过程中会受到路途各种引力的影响,有时还要采用引力弹功效应提速,这样航向和速度都会变化和偏差,这就要有纠正机制和深空网络的指令,而飞行器飞远了这种指令会延迟,就要计算提前量和预测等等。所以说这是一个非常复杂的系统。

    探测器要出太阳系,就必须以太阳系外的天体来参照了。

    实际上,现在航天界在太阳系里面航行也已经开始采用银河系座标了,这个坐标就是脉冲星。

    脉冲星是上世纪科学界发现的一种特殊天体,是中子星的一种,自转速度非常快,可达一秒钟千转以上。由于其自转轴和磁场射线方向有一定的角度,不在一条直线上,这样脉冲星旋转起来从磁场射出的强大能量流就会随着自转,像灯塔一样扫射太空。

    这种能量扫过地球,被地球所捕捉,就发现了脉冲星。

    现在人类已经发现了两千多颗脉冲星,分布在银河系的各个方向,由于它们像恒星一样位置的相对固定,不断的发射着像脉搏一样既有规律又准确的电磁脉冲,成为了人类航天的指路明灯。

    就像古代行船在黑咕隆咚茫茫大海,看到远方熟悉的灯塔,就知道到了哪里应该怎么走了。

    



    来源;;老贺故事
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