中子星探测器开发成功，或希望X光脉冲导航实现星际旅行

五十年前，英国女天文学家乔斯林·贝尔（Jocelyn Bell）发现了急速旋转的中子星的存在。而今天，NASA终于启动了世界上首个中子星探测计划！发射的探测器还将首次将X光导航仪带入太空。

该探测器名为Neutron Star Interior Composition Explorer（简称NICER）或SpaceX CRS-11。有意思的是，它将会和国际空间站的补给物资一起，采用一箭双雕的方式搭载在SpaceX的猎鹰9号火箭上。

中子星是宇宙中密度最大的物质，而NASA这次的主要目标是脉冲星——一种具有极高角动量，并因此而释放大功率电磁波脉冲的中子星；它们的存在仿佛宇宙中明亮的灯塔。

“这次发射适逢其时。”NASA的戈达德航天飞行中心的科学家和本次任务的领导人Keith Gendreau表示，因为今年的7月25日就是中子星发现的五十年纪念日。除了NASA之外，麻省理工、海军探究实验室，和美国及加拿大各大学术机构都参与了仪器的设计；即使如此，本次任务的准备工作还是从去年夏天进行到了2017年中旬。

无论是1939年的理论提出，还是1967年的实际观测，都令学术界对中子星产生了极大的兴趣。这类物体是大质量恒星聚变结后的残留物；在聚变燃料竭尽之时，恒星就会爆炸并坍缩成一个和纽约市一般大的高密度星体。这一密度到底有多大呢？想象以下大概460,000个地球塞进纽约市......

“中子星物质的性质是一个几十年的未解之谜，”Gendreau说，“关于其内部的理论和模型早已被提出，然而借助NICER的帮助，我们终于能够测试这些理论。”

虽然中子星释放的电磁波延伸至整个光谱，但在高能X光范围内观测能带来关于其结构的新信息，包括地震、核爆、磁场脉冲等。

在脉冲星的两极，强大的磁场会吸附周围的粒子，而当大量高能粒子撞击星体表面时，X光就会以脉冲的形式释放。而脉冲的周期与星体的转动速度，也就是角动量成正比。因为这一稳定的性质，脉冲星能被当做成精确的“天文时钟”应用于各项星际任务上。

比如，目前的GPS上搭载着原子时钟以保证测量的精确性，但每当其距离较远时，GPS信号就会衰弱且变得不稳定；而脉冲星的信号却能在宇宙各处保持几乎完美的一致性，将其就将被应用于测试脉冲星X光导航的可靠性。在一项叫做Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology(简称SEXTANT)的实验当中，NICER会用其望远镜来探测脉冲并估计每次辐射的到达时间。有了这些数据，研究团队就能计算出基础的星际导航模型。

另一个应用是X光交流系统(X-ray based-communications或XCOM)，该系统能在以光年计的星际间传递比特信息。而这一实验的的核心是戈达德航天飞行中心制造的X光源，以每几秒的间隔为周期释放X光，以模仿中子星的脉冲并用于测试X光导航所运用的演算模型。

“这是一个非常有趣的实验，我们从NASA的总部得到了许多支持，并让NICER的构想成为现实。这一任务将在不同水平上为我们的探索提供建设性意见。“