迷失太空？这是一个找到回家路的新方法

　　空间很大--真的很大。
　　如果你想成功地在银河系的星际深处导航，你需要某种可靠的系统。
　　一项新的提议试图使方法尽可能简单：使用成对的恒星来提供银河系参照系。
　　在我们的太阳系内，行星际航天器依靠地面系统进行导航。
　　当我们向航天器发送无线电信号并得到回复时，我们可以利用回复的时间延迟来计算距离。
　　我们还可以监测天空中的航天器，通过综合所有这些信息(在天空中的位置和与地球的距离)，我们可以确定航天器在太阳系中的位置，并将这些信息提供给航天器本身。
　　我们还可以利用这些无线电波的多普勒频移来估计航天器离开地球的速度。
　　通过使用散布在我们星球上的碟子，我们可以测量航天器信号到达一个碟子与另一个碟子之间的延迟。
　　当我们将这些数据和位置信息结合在一起时，我们就有了航天器上的一个完整的六维锁：它的三个位置维度和它的三个速度维度。
　　这种方法依赖于陆基雷达系统的网络，所有这些系统都与航天器保持着持续的通信。
　　这项技术适用于太阳系内的宇宙飞船，勉强适用于NASA的两个旅行者号探测器。
　　但任何星际任务都需要一种新的方法：它们必须自主导航。
　　原则上，这些航天器可以使用时钟和陀螺仪等星载系统，但星际任务至少会持续几十年，这些星载系统中的微小误差和不确定性无疑会导致这些航天器偏离轨道。
　　还有一种选择是使用脉冲星，旋转的物体看起来会有规律的闪烁或脉动。
　　由于每颗脉冲星都有一个独特的自转周期，这些物体可以作为深空任务的可靠信标。
　　但这只能在太阳系附近的一个相对较小的气泡中起作用，因为自转周期的测量可能会受到星际尘埃的污染，一旦你找不到哪颗脉冲星是哪颗脉冲星，你就会迷失方向。
　　右边第二颗星。
　　因此，星际航天器需要一种简单、可靠的方法来估计它们在银河系中的位置。
　　最近发布在预印服务器arxiv.org上的一篇新论文提供了这样一个解决方案：明星们自己。
　　这项技术基于一个非常古老的概念：视差。
　　如果你把手指放在鼻子前面，交替闭上眼睛，你的手指会看起来在摆动。
　　当你从一只眼睛切换到另一只眼睛时，它的表观位置的变化来自于新的视点。
　　如果你在看着远处的物体时做同样的练习，那个物体看起来摆动的程度会小得多。
　　科学家们第一次能够通过视差测量到恒星的距离，也正是通过视差，远离家乡的宇宙飞船才能确定方位。
　　在发射之前，我们在飞船上装载一张银河系附近所有已知恒星的精确地图。
　　然后，当飞船加速离开太阳系时，它会测量多对恒星之间的相对距离。
　　当它移动时，离航天器较近的恒星似乎发生了显著的移动，而较远的恒星保持相对固定。
　　通过测量多对恒星，并将测量结果与原始的地球目录进行比较，航天器可以计算出哪些恒星是哪些，以及它离这些恒星有多远，从而使航天器在银河系中有一个准确的3D位置。
　　相对效果。
　　获得航天器的速度有点棘手，而且它依赖于狭义相对论的一种奇怪的怪癖。
　　由于光速的有限性，如果你移动得足够快，物体看起来可能会出现在与实际位置不同的位置。
　　具体地说，对象的位置将看起来向您的运动方向移动。
　　这种效应被称为像差，可以从地球上测量到：当我们的行星围绕太阳运行时，恒星似乎在天空中轻轻地来回摆动。
　　只要宇宙飞船的移动速度足够快(如果我们想要星际任务持续几十年，而不是几千年，就必须如此)，星载系统将能够测量这种像差。
　　通过记录哪些恒星偏离了它们的预期位置，以及偏离了多少，航天器就可以计算出它的3D速度。
　　通过视差测量，航天器可以恢复银河系内完整的六维坐标；它知道自己在哪里，要去哪里。
　　这项技术有多精确？
　　根据这篇论文，如果航天器可以测量到20颗恒星的位置，精度在1角秒以内(1角秒是角分的1/60，本身就是度的1/60)，它就可以确定它在银河系内的位置，精度为3个天文单位(AU)，其速度可以控制在2公里/秒(1.2英里/秒)以内。
　　一个AU等于地球和太阳之间的平均距离-大约9300万英里(1.5亿公里)-所以3AU大约是2.79亿英里(4.5亿公里)。
　　这听起来很多，但与恒星之间数以千计的AU相比，这是微不足道的。
　　我们有超过20颗恒星的精确位置，所以我们可以将数亿颗恒星的目录加载到飞船上，以便在航行中使用。
　　航天器能测量到的每一个都将有助于更精确地定位它的位置。
　　作者：保罗.萨特