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第011章 太阳系导航系统(3 / 3)

杂的计算,而且非常直观。这应该就是基站定位的原理吧。

董玉荣接着说:“在实际的太阳系航行中,飞船定位一般是分为两种情况:

一种情况是飞船在大行星附近,这时就可以先确定大行星,然后利用行星卫星上的基站进行具体定位。

另一种情况是,飞船远离大行星,周边看不到行星,就只好借助小行星上的基站来定位,方法我前面已经说过了。

相关计算,导航系统会自动进行,如果恰巧离所有基站都比较远,延迟问题会稍大,精度会稍差,但是大体位置不会错。”

王师傅道:“还要考虑一个问题,太阳系是有厚度的,尤其是在大天体附近,不能看作一个平面,这时就要多部署小行星,进行更精确的定位,三颗大行星周边的基站已经比较密了,但是小行星带还不够,不过也要看有无必要。”

刘一鸣想了想道:“还有个问题也很重要,太阳系很大,各地的时间不统一,这就要统一时间,我知道这个已经做到了,太阳系内统一采用北京时间,这是为了与祖国大陆保持一致。可是太阳系那么大,时间究竟是如何统一的呢?”

董玉荣:“依靠时间同步装置。”

刘一鸣道:“这我知道,但是它们距离那么远,各个空间站或者飞船的位置、速度也不一样,时延肯定很严重,怕是很难保持一致吧?”

董玉荣道:“实际上我们在各大行星都建有时间同步中心,所有基站也都有时间同步装置,先测出它们与地球时间的时差,然后与地球同步,飞船靠近它们时就近对时。这个时间同步非常重要,是所有其他体系的基础,我们单位有专门的部门研究这个。”

刘一鸣道:“我记得广义相对论说,引力不同时间快慢不同,譬如有两个一模一样的钟表,一个放在地面,一个放在空间站,一段时间后再将它们摆到一块,会发现空间站的钟比地面上的钟快一点。

有个问题我一直没想明白。假如火星的钟事先与地球取得了同步,但它所受重力比地球小,会逐渐变慢、一直变慢,所以时间将永远不可能一致,是不是要一直对时才行?”

董玉荣道:“理论上应该是这样,但是相对论效应造成的时间误差是纳秒级的,一般情况下不会产生可见的影响。实际上绝大多数航天器不会携带高精度原子钟,普通星载时钟的各种误差,比相对论效应造成的误差大多了,所以相对论的影响可以忽略不计。

只有定位卫星是例外,例如gps和北斗。因为卫星定位的原理就是,通过卫星发射一个时间信号,与地面的时钟比对,然后测算距离和位置的。相对论效应造成的时间误差足以使卫星定位产生100米左右的定位误差,所以卫星定位系统需要通过一个特殊的计算过程消除相对论效应产生的误差。

注意,相对论效应产生的误差其实有两种,一种是由于卫星的高速运动产生的狭义相对论误差,另一种是由于地球引力导致的广义相对论误差。”

刘一鸣似懂非懂,又想到一个问题:“那些基站和人造行星离太阳那么远,又暗又冷,肯定没法用太阳能电池了,一般的电池寿命也不够啊,应该是使用核电池吧?”

王师傅接话道:“就是用核电池啊。其实核电池的原理很简单。当放射性物质衰变时,就能够释放出带电粒子,如果想办法把带电粒子驯服归拢起来,就可以形成电流。科学家依照这个思路发明了大型的核电池,安装在太阳光照不到的装备上。”

董玉荣道:“有种核电池叫‘多任务放射性同位素热电发生器’(rtg),运行寿期可达数十上百年。它是利用钚-238放射性衰变产生的热量,为卫星和探测器等提供电力,功率可达数百上千瓦,还可以帮助系统保暖,使系统能够在极寒冷的条件下正常运行。”

刘一鸣拍拍脑袋道:“我想起来了,咱们太空雷上好像也有这玩意,可以为系统保温,不过它们的功率只有二三十瓦。这个能源系统很重要啊,没有它,不但电子设备没法工作,而且在极低温条件下,一切系统都被冻死了,根本启动不了。”

王师傅道:“是啊。要我说,这个才是人造卫星、行星或探测器的核心和关键,没有能源和供暖,其它部件做得再好也是白搭。”

刘一鸣像个好奇宝宝一样问这问那,那两位也不烦,反正就是闲聊天,给小白科普一下自己的专业也是乐事一件啊!

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