北斗三號全球短報文助力空間科學探測

2021-03-24 09:36:57來源:中國科學院高能物理研究所網站

       作為國家重要的空間基礎設施,北斗系統已廣泛應用于各行各業。相比其他衛星導航系統,北斗系統有著自己的“獨門絕技”:那就是短報文通信。應用北斗短報文通信功能,即便是在通訊中斷、電力中斷的緊急情況下,可以使用衛星信號傳輸信息,實現通信和定位。北斗短報文功能已長期應用于防災救災、體育賽事、電網監管等多個領域。隨著北斗三號全球衛星導航系統的建成開通,其提供的全球短報文通信服務領域再創先河……不久前,中國的天文學家們就收到了北斗三號全球衛星導航系統發來的“宇宙信息急件”。 

 
  北京時間2021年1月20日15時11分52秒,北斗三號全球衛星導航系統“準實時”將GECAM衛星探測到的伽馬射線暴觀測警報下傳至其科學運行中心,揭開了北斗三號系統全球短報文服務應用于空間科學與宇宙探測的序幕。 
 
  通常情況下,衛星上探測得到的天文現象和天文數據,只有通過地面的接收天線下傳到地面后,地面人員才能進一步分析處理,需耗時幾個小時甚至更久,而神秘的天文信號往往轉瞬即逝,這樣滯后的操作,有可能會喪失科學發現的機會。 
 
  引力波暴高能電磁對應體全天監測器(“懷柔一號”極目望遠鏡,簡稱GECAM)作為北斗三號系統全球短報文服務的首個衛星試驗用戶,是我國首個具有即時下行觀測數據能力的空間天文望遠鏡。GECAM衛星包含兩顆微小衛星,它們上天后逐漸分開,分別處于地球的兩端,可以全天候無死角地監測整個天區,很好地捕捉宇宙中稍縱即逝的光,即引力波高能電磁對應體事件。 
 
  通過應用北斗系統短報文通信功能,GECAM的兩顆衛星不管誰接收到信號,都會立即通知就近的北斗衛星,信號會迅速接力到離地面站最近的衛星發布,這大大加速了太空中天文觀測數據的傳遞。從衛星探測到信號到科學家接收到數據僅僅需要不到1分鐘的時間,這就為我們探測這些信號以及引導全球后隨觀測贏得了寶貴的時間。 
 
  GECAM衛星發射至今僅僅2個月的時間,還處于在軌測試階段,已經通過北斗三號系統全球短報文通信功能向地面發送了12個伽馬射線暴、9個磁星爆發,以及多個其他類型的天體活動的信息,平均延時只有20秒左右,并發布了10個GCN(Gamma-ray Burst Coordinates Network,GCN,國際伽馬暴協調網絡)通告和1個Atel(The Astronomer's Telegram,天文快報)通告。GCN和Atel都是天文學家常用的信息發布網絡,用于向全球共享天體活動信息,引導隨后觀測。這是人類第一次使用導航衛星傳遞宇宙中的神秘信號,開啟了北斗系統服務于空間科學研究的新時代。 
 
  GECAM的成功,表明北斗三號系統全球短報文服務在空間科學中具有廣闊的應用前景。據悉,我國正在研制的愛因斯坦探針(EP)衛星、增強型X射線時變與偏振(eXTP)空間天文臺等也計劃利用北斗三號系統的全球短報文功能,以便快速向國內外天文學家發布有關宇宙天體爆發活動的關鍵信息,引導其他設備開展后隨觀測。未來,隨著北斗短報文通信服務能力的進一步提升,北斗系統將會在探索宇宙中發揮更加重要的作用。 
 

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