幾百年前,人類走上了科技發展的道路。在科學技術的幫助下,我們終於能夠探索地球表面的每個角落。我們能走遍地球的原因是我們有各種各樣的快速交通工具。藉助先進的交通工具,地球已經成為地球村,人類的後花園。
雖然地球在宇宙中很小,但當我們在地球上時,我們仍然感受到它的浩瀚。在如此廣闊的空間裡,想要讓開,就需要導航。我們將在每個十字路口和地面的關鍵位置豎立路標,向人們指示道路的方向。地球軌道上有導航衛星,提供詳細導航。即使去一個完全陌生的地方,只要有導航的指引,也不會迷路。
導航的重要性被認為是每個司機都清楚的。沒有導航,我們不能去陌生的地方。如果我們不分青紅皂白地走,我們可能會迷路並找到回家的路。在一個小小的地球上,我們都需要導航指引,所以在浩瀚的宇宙中,大自然更需要導航指引。
眾所周知,宇宙浩瀚,一個小太陽系直徑約2光年,銀河系直徑10萬光年。另一方面,銀河系之外是一個巨大的超系統空間,有星團、星雲、星系團和具有大尺度結構的超星系團。目前人類的可觀測範圍已經達到930億光年。
宇宙也是一個黑暗的空間,恆星之間的平均距離超過幾光年。當我們在宇宙中航行時,我們被黑暗的空間包圍著,沒有東南西北,沒有方向感。沒有導航的指引,如果我們走進星空,也許永遠找不到回家的路。
曾經有人問了一個問題:如果我們在宇宙中迷失了,怎樣才能回到地球?可能有朋友說過,我們在地球上的導航是由衛星提供的,所以我們也可以在宇宙的各個位置放置導航衛星,然後進行導航,進行人類星際導航。
那麼這個方法可行嗎?理論上是可以的,但實際上很難。這個難度主要體現在幾個方面。一個是投資會很大。要知道宇宙星空廣闊,衛星導航範圍有限。如果你想被幾百光年外的導航網覆蓋,需要的衛星數量會是一個非常大的數字。
人類要想在不迷失在銀河系的情況下建立起覆蓋整個銀河系的衛星網路,需要的衛星數量更是難以承受。另一個原因是衛星壽命有限。當我們花大價錢把衛星遍佈銀河系的時候,它們不能長時間使用,需要經常更換和維護。後期的維護費用對於人類來說更是難以承受。
更何況宇宙環境本身複雜惡劣,經常有各種災害,所以衛星很弱。如果被星際塵埃或碎片擊中,它們可能會被摧毀和丟失。所以即使滿足技術條件,用人造衛星搭建星空網也是非常困難的。
如果人工星空網路難以實現,那麼人類在未來的星際航行中將需要什麼導航?這時科學家想到了脈衝星。脈衝星本質上也是中子星,只是它是高速放置的中子星,中子星是宇宙中僅次於黑洞的大質量天體。雖然它的體積很小,但它的質量卻大得驚人。
中子星也是由大質量恆星演化而來的。當大質量恆星的生命走到盡頭,超新星爆發後,外殼物質脫離,中心物質坍縮,最終演化成中子星。不是所有的中子星都能變成脈衝星,只有高速旋轉的才能。
脈衝星之所以能用於導航,是因為脈衝星在高速旋轉的同時週期性地釋放出強烈的無線電脈衝訊號,而且訊號非常規則,每個脈衝星都有不同的訊號。早期的科學家們在收到肥碩的奔星訊號時,以為是外星文明向人類發出的文明訊號,興奮了很久。
但是後來,在尋找和找到了源頭之後,我們才知道那是脈衝星,一種特殊的中子星。每個脈衝星的訊號都不一樣,相當於宇宙中的一個信標。只要有三顆脈衝星,就可以定位一個位置。發現的脈衝星越多,可以定位的空間範圍就越大。
而且脈衝星有很多優點。比如他們是自然天體,我們不需要投入什麼。它們基本上都是免費使用的。另外,脈衝星發出的脈衝訊號很強,可以長距離傳播,所以不用擔心會突然失效,某個時間不工作。最後,脈衝星是一個非常強大的天體,只要不與其他天體碰撞,它的位置基本不會改變,壽命也足夠長。
因此,脈衝星是宇宙中最好的星際座標,透過它我們可以建立一個星空網路,並在這個網路中導航,而不用擔心迷路。建立星際網路,首先需要找到大量的脈衝星,需要射電望遠鏡來尋找脈衝星。自中國天眼執行以來,已發現59顆脈衝星,為人類做出了卓越的成就。
隨著天眼的不斷觀測和搜尋,未來會發現更多的脈衝星。有了這些脈衝星的協助,人類未來的星際航行就可以進行了。否則,即使現在給我們一艘星艦,我們也不敢走出太陽系去衝浪,因為沒有星際導航,星際旅行就是四處奔波,根本分不清方向,也找不到回家的路。
我們可以探索的脈衝星數量和距離將決定人類未來的星際導航範圍有多廣。要走出去探索宇宙,首先要建立星際導航網路。我們必須依靠脈衝星。也許宇宙中的外星文明也依靠脈衝星來導航他們的星際旅行。所以脈衝星密集的區域也可能是人類尋找外星文明的重要方向。