高稳定度X射线脉冲星信号模拟

X射线脉冲星导航是一种完全自主的导航方式,在深空乃至行星际空间具有潜在的工程应用价值.由于空间飞行试验系统复杂,成本巨大,在实验室环境下高精度地模拟X射线脉冲星信号对数据处理方法和导航方案的验证具有重要意义.针对当前机械转盘式模拟系统中时间稳定度和轮廓精度的不足,提出了一种通过产生的轮廓电压信号直接控制可见光光源,再利用衰减获得光子流,最后经单光子探测和处理电路输出光子到达时间序列的模拟新方法.该方法实现成本低,支持任意X射线脉冲星信号的模拟,且具有高时间稳定度和轮廓精度.详细地讨论了该方法的原理和涉及的关键技术,搭建了X射线脉冲星信号模拟系统,并进行了实验.实验结果表明:该系统大幅提高了X射线脉冲星信号的模拟效果,将模拟脉冲星自转周期的稳定度从现有的10-4提高到10-9;当探测器面积为1m2,探测能谱范围为2—10keV,积分时间为1200s时,模拟的PSRB1509-58观测脉冲轮廓与标准脉冲轮廓的相关系数达到了0.993.