探索星辰大海:航天器如何在太空中搞清楚自己的位置?

2025-05-13
来源:万象资讯

在探索宇宙的过程中,明确我们的位置至关重要。然而,在太空中进行定位面临着诸多挑战,接下来我将具体谈谈航天器定位的相关问题。

在浩瀚的太空之中,确定探测器的具体位置与朝向并非轻而易举。这如同身处一片广阔的三维空间中的暗室,其定位的困难程度远超我们在地球上的体验。为了精确抵达目标地点,探测器的周围需要有足够多且信息清晰的参照点,通过这些参照点来判定自身的位置、姿态以及飞行路径。

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在研发旅行者号那个时期,技术条件相对落后。那时候,程序和内存资源极为珍贵,探测器用以识别目标恒星的方式相当基础,主要通过测量恒星的亮度,并将数据传回地球进行核实。比如,要确定“目前追踪器中显示的是老人星”,必须经过地球的确认,才能持续进行观测。

由于跟踪器可能并非指向目标星,且天线并不一定对准地球,因此数据传输存在一定的风险。为此,科学家们早已制定了应对措施,在旅行者号任务初期80天里,利用波束分散的低增益天线与地球进行通信,确保能够将数据成功传输回地球。

现在,随着内存价格的下降,人们将众多明星的光谱信息存储于探测器中,使其能够依据亮度与光谱特征进行自动识别。此外,一些恒星追踪设备制造商还会将恒星之间的角度距离记录在数据库中,鉴于恒星位置的不确定性,这些数据具有唯一性,因而其可靠性也相对更高。

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不久前,执行了46年任务的旅行者2号险些迷失方向。在7月21日,美国航天局发出的指令中存在缺陷,导致天线偏离了2度。到了8月3日,科学家们通过位于堪培拉的深空探测网设备向它发出了呼叫,最终成功捕捉到了信号。从这个结果可以看出,即便信号出现偏差,地球依然能够确定航天器的位置。

航天器需要了解自己的位置,同时还要调整其姿态。如果拍摄地球表面的卫星姿态出现混乱,那么它将无法完成既定任务。恒星的方向可以帮助航天器确定位置,并且对姿态的识别也很有帮助。然而,在长时间的飞行过程中,随着星座位置的变动,现有的姿态感知方法可能会变得不再有效。在将来,我们可以利用恒星更多的信息,比如距离和自行速度等,让航天器自己计算出参考恒星方位的变化。我们不禁要思考:在人类对宇宙不断探索的过程中,未来将会有哪些新颖的航天器定位及姿态感知技术涌现?欢迎在评论区分享您的见解,同时请不要忘记点赞以及转发这篇文章。

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