導航的重要性相信每一位司機都是清楚的,沒有導航我們就無法前往陌生的區域,如果胡亂前往,可能就會迷路,找不到回家的路。一個小小的地球上,我們都需要導航的指引,那麼在浩瀚的宇宙中,自然更需要導航的指引。
我們都知道,宇宙浩瀚廣闊,一個小小的太陽系直徑約有2光年,銀河系的直徑有10萬光年。而在銀河系的外面則是浩瀚的系外空間,有星團,星雲,星系團以及大尺度結構的超星系團。而人類目前的可觀測範圍達到了930億光年。
而宇宙同樣也是一個黑暗的空間,恆星間的平均距離都在數光年以上。當我們在宇宙中航行的時候,四周是黑暗的空間,沒有東南西北,完全沒有方向感。如果沒有導航的指引,只要走進星空,可能我們將永遠找不到回家的路。
有人曾經提出一個問題:如果在宇宙中迷路了,我們要如何回到地球?可能有朋友會說了,我們在地球的導航是衛星提供的,那我們同樣可以在宇宙的各個位置放置導航衛星,然後為人類的星際航行導航。
那麼這個方法可行嗎?理論上是可以的,可是在實際中卻非常困難,這個困難主要體現在幾個方面,一個是投入將非常大,要知道宇宙星空浩瀚廣闊,衛星的導航範圍是有限的,如果想要布滿一個上百光年的導航網絡,那麼需要的衛星數量將是一個非常龐大的數字。
如果人類想要在銀河系不迷路,建設一個覆蓋整個星系的衛星網絡,那需要的衛星數量更是讓我們難以承受。另外一個原因則是衛星的壽命有限,當我們花費巨大的代價將衛星布滿整個銀河系之後,它們卻無法使用很長時間,需要經常更換維護,這後期的維護代價更是人類難以承受的。
更何況宇宙環境本身就複雜惡劣,經常會有各種災難,衛星就非常弱,只要被星際塵埃或碎片撞擊一下,可能就毀滅失聯了。所以,通過人造衛星建造一個星空網絡,即使是技術條件達到了,也是很難真正進行下去的。
如果人造星空網絡難以實現,那未來人類的星際航行需要什麼來進行導航?這個時候科學家想到了脈衝星。脈衝星本質上也是中子星,只不過它是高速放置的中子星,而中子星是宇宙中僅次於黑洞的大質量天體,體積雖小,可是質量卻大得出奇。
中子星也是由大質量恆星演化而來,當大質量恆星生命走到盡頭,發生超新星爆發之後,外殼物質脫離,中心的物質坍縮,最後演化成為了中子星。並不是所有的中子星都能夠成為脈衝星,只有那些高速旋轉的才可以。
之所以能夠用脈衝星來進行導航,那是因為脈衝星在高速旋轉的同時,會周期性地向外釋放出強烈的射電脈衝信號,而且這種信號非常有規律,每一顆脈衝星的信號都不同。早期科學家接收到肪沖星信號的時候,還以為是外星文明向人類發送的文明信號,為此還興奮了很長一段時間。
可是後來,經過探索尋找,找到了源頭,才知道是脈衝星這種特殊的中子星發出的信號。每一個脈衝星的信號都不同,它就相當於宇宙中的一個個明燈,只要有三個脈衝星就可以對一個位置進行定位。發現的脈衝星越多,能夠定位的空間範圍也越大。
而且脈衝星的優勢非常多,比如它是天然的天體,不需要我們投入什麼,基本上是免費使用。另外脈衝星發出的脈衝信號非常強烈,能夠傳播的距離非常遙遠,不用擔心它在某個時候突然出故障不工作。最後就是脈衝星是一種非常強大的天體,它的位置只要不跟其它的天體發生碰撞,基本不會發生改變,而且壽命足夠長。
由此可見,脈衝星是宇宙中最好的星際坐標,通過它們我們可以建設一個星空網絡,在這個網絡範圍內航行,不需要擔心迷路。而要建設一個星際網絡,首先就需要尋找到大量的脈衝星才行,尋找脈衝星需要用到射電望遠鏡,中國天眼自運行以來,已經發現了59顆脈衝星,為人類立下奇功。
而隨著天眼的繼續觀測尋找,未來還會發現更多的脈衝星,有了這些脈衝星的輔助,人類未來的星際航行才能夠進行。否則即使現在給我們一艘星際飛船,我們也不敢走出太陽系去浪,因為在沒有星際導航的情況下,星際旅行就意味著瞎跑,根本分不清方向,也無法找到回家的路。
我們能夠探索尋找的脈衝星數量和距離將決定著未來人類的星際航行範圍有多麼廣,要走出去探索宇宙,首先就要先建立星際導航網絡。而這些我們就要依靠脈衝星了,或許宇宙中的外星文明,他們的星際旅行也是依靠脈衝星來進行導航的,所以脈衝星比較密集的區域,或許也是人類尋找外星文明的一個重要方向。