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电子科技大学电子信息工程学院 航天航空无线电导航 结业论文 关于星际航行定位系统的研究 学生姓名 学 号 指导教师 2014年6月  正文 历史背景和时代前沿： 1961年4月12日莫斯科时间上午9时07分，前苏联宇航员加加林乘坐HYPERLINK /view/5131714.htm东方1号宇宙飞船从拜克努尔发射场起航，在最大高度为301公里的轨道上绕地球一周，历时1小时48分钟，于上午10时55分安全返回，降落在HYPERLINK /view/213773.htm萨拉托夫州斯梅洛夫卡村地区，完成了世界上首次载人宇宙飞行，实现了人类进入HYPERLINK /view/31262.htm太空的愿望。航天航空技术就在美苏两国的争霸的背景下，飞速发展。1969年7月20-21日，美国“阿波罗”11号飞船载着三名宇航员飞往月球，其中HYPERLINK /view/27451.htm阿姆斯特朗与HYPERLINK /view/1144572.htm奥尔德林成功登上月球，首次实现人类踏上月球的理想。此后美国又相继6次发射“阿波罗”号飞船，其中5次成功。总共有12名航天员登上月球。在20世纪末21世纪初，经过二十多年改革开放的中国奋起直追，成功发射了一系列的神舟系列飞船，并开始了探月计划。可以说，人类的脚步正在从地球通往太阳系，甚至银河系。人类为此发射了许多探测器。但是正如伽利略所说，一艘航行在平静大海的船无法知晓它的状态。在星际航行的探测器同样无法知晓它们的状态和位置。所以说，星际航行定位技术的研究对航天航空的发展具有重大意义。 我的分析和见解： 文章首先介绍到，一种出现在想象中的情节：使用恒星或者宇宙射电信号进行导航，通过测量相对天体的角度来定位和测速，这也是当前行星际航行的导航方式。然后用引力大小代表飞船使用行星引力场进行初始段的加速，这也是旅行者探测器的飞行技巧，其也被称为天体引力导航技术。 可是，由于地球自转和公转的影响，观测到的天体似乎出现明显的运动，但是这些恒星或者星系都距离非常遥远，可以说是挂在天上不动的，这就是现代以及未来星际导航的基本理论基石。但是随着飞船越来越接近即将前往的恒星，由于“视差效应”（参考注释1），飞船无法知晓自己的速度和位置。在该工程中，飞船导航节点上还有一个中期轨迹修正，以前确保对目的地的准确指向。当飞船靠近目标星系时，飞船将释放一个探测器对这个恒星系统中的一个行星进行探测。除此之外，由于计划还处于项目讨论阶段，还没涉及到具体的飞船制造，所以可以采用多种方式进行飞船改进，特别是在现代化的制导和导航仪，以及恒星跟踪仪（参考注释2）、姿态传感器等都可以为飞船提供精确的目的地指示和抵达时精确的减速。但是如果飞船进行到减速阶段时，飞船的导航控制将转为自动导航，不再需要人工控制了。可以让飞船自动航行。通过飞船自带的强大计算机系统，对感应器所接收的数据，进行分析，计算，并发出指令。这可以防止人类宇航员由于视觉效应做出错误的判断。也就是说：这是一艘名副其实的全自动探测飞船，因为目标恒星距离我们太远，将近4光年的距离不可能进行人工控制。飞船将在自主导航下对行星进行探测，这一切对导航系统也提出了更高的要求，例如要求精确提供目标恒星中各个行星的轨道参数等。这也带来了许多的问题。 最后，文章中提到了另一个问题，通信问题。地球和飞船要跨越几十光年的距离进行通信，并且还要将数据传回地球，可以利用激光传输。但这仍然是一个非常难以解决的问题。 文中最后提到了一个可行的设想是：在路途上提前发射多个探测器，作为中继制导的导航站，这就是“星座导航”（参考注释3）模式。在我看来，这就像人类日常生活中，通过建造数以万计的信号中转站，将信号从遥远的A地传到B地。通过一个个的导航站，飞船得以不断地前进，矫正方向，最终到达目的地。 注： *伊卡洛斯工程是一项由Tau Zero基金会和英国星际学会牵头的星际航行工程，最终目标是建造一艘具备恒星间航行能力无人飞船，前往距离太阳系最近的恒星系统进行勘察，理论上星际航行将耗时100年; 1,人以左右眼看同样的对象，由于两眼间存在一定的HYPERLINK /search?word=水平距离fr=qb_search_expie=utf8水平距离，两眼所见角度不同，在视网膜上形成的像并不完全相同，如附图左右双眼同时观察一方柱所得的像，主要在水平方向上存在一定的差别，这种现象就是HYPERLINK /search?word=双眼视差fr=qb_search_expie=utf8双眼视差；这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生HYPERLINK /search?word=立体视觉fr=qb