“天涯共此燈”
美國在2004年率先提出脈衝星導航計劃。幾乎同時,中國航太專家也意識到脈衝星導航是航太“跨代”發展的顛覆性技術。2016年3月,已有10年攻關基礎的航太科技集團五院獲脈衝星導航專用試驗衛星立項批復。
帥平説,脈衝星在紅外、可見光、紫外、X射線等電磁波頻段都産生信號輻射,選擇“X射線”,是因其集中了脈衝星射線的絕大部分能量,易於小型化設備探測及處理。
即將在11月發射的全球首顆脈衝星導航試驗衛星,總重僅240公斤,卻要上天解決三大難題。
首先是“看得見”。該衛星攜帶兩種脈衝星探測器,準直型微通道板探測器以2400平方釐米的有效探測面積見長;掠入射聚焦型探測器有口徑17釐米的聚焦鏡頭,效率更高。
“如果發射升空後遙測信號正常,高能射線打在探測器上有響應,就實現了第一個目標。”帥平説,此前中國科學家從未真正“看見”脈衝星。若兩款國産探測器見效,未來將被做成“車載導航儀”嵌入其他衛星。
其次是“測得準”,參照物為900多年以前宋朝天文學家記錄的脈衝星的超新星爆發。與祖先隔空“對話”、同觀“燈塔”,讓研究者覺得意義非凡。
第三是“用得上”。科學家們想知道,在廣義相對論裏時空相連,大尺度的高精度導航還能否實現?
“照亮未來路”
X射線難以穿過地球稠密大氣層,所以X射線脈衝星導航系統無法直接對地面進行導航。但這座“燈塔”照亮了人類未來的路:為近地軌道、深空探測和星際飛行航太器提供自主導航資訊服務。
在發射之後,帥平及其團隊要做大量工作:研製大面陣數據庫型探測器和輕型化導航型探測器;構建若干顆低軌道衛星組成的空間基準星座;構建滿足工程應用要求的脈衝星導航數據庫;構建天地一體的脈衝星時間基準系統。
伴隨這顆試驗衛星的研製路,平均年齡不到31歲的研製團隊收穫頗豐,共申請了51項國家發明專利、11件軟體著作權等。薛力軍舉例説,中國微小衛星設計建造水準也進入新的階段,比如綜合電子組件一台單機功能相當於常規設計的6—8台設備,衛星載荷平臺品質比也超過了48%,為科研工作起到示範作用。
“這是值得我們託付終身的事業。”帥平説,引領航太技術創新發展的根本源泉是原始的基礎理論創新工作,他們也爭取在發射試驗衛星後5—10年內開展工程應用。
