利用脉冲星的航天器导航

今天（10日）7时42分，我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭，成功发射了脉冲星试验卫星。该星主要用于验证脉冲星探测器性能指标和空间环境适应性，积累在轨试验数据，为脉冲星探测体制验证奠定技术基础。脉冲星被称作宇宙中的灯塔，它们特征明显、易于辨识，在宇宙中的定位位置比较精准。

脉冲星“灯塔”模型

脉冲星导航试验卫星与普通卫星有什么不同？

航天科技集团脉冲星导航试验卫星科学任务系统总设计师帅平表示，现有的卫星是对地面的导航，而脉冲星导航试验卫星则是对卫星的导航。

帅平说，脉冲星导航技术成功以后，可以对卫星的位置进行跟踪测量，届时将长时间不再需要地面测控站的测量。

根据航天科技集团公司五院的介绍，脉冲星导航研制团队正尝试把X射线脉冲星作为宇宙中的“灯塔”，依靠其发出的极为稳定的X射线脉冲信号，为近地轨道、深空探测和星际飞行航天器提供高精度的位置、速度、时间和姿态等丰富的自主导航信息服务，从而实现航天器长时间高精度自主导航与精密控制，具有广阔的工程应用前景。

不过，X射线属于高能光子，集中了脉冲星射线绝大部分能量，易于小型化设备探测与处理，但难以穿过地球稠密大气层，只能在地球大气层外空间观测到。所以，脉冲星导航系统不能直接对地面进行导航，而是对近地轨道卫星、深空探测及星际飞行器进行导航。

航天科技集团五院称，这是全球第一颗试验验证利用X射线脉冲星导航的卫星。尽管40年前就提出了脉冲星导航的概念，但是基于现代卫星导航的时间测距思想，利用X射线脉冲星的航天器自主导航理论研究也只经历了10年的发展。

利用脉冲星实现为卫星导航的设想，数年前已有人提出。2004年，有媒体报道称，当时美国国防预先研究计划局致力于为卫星创建脉冲星网络，以实现确定卫星在太空中的确切位置和时间。不过，公开报道中尚未见到美国该计划的相关进展。

未来将建立精确的脉冲星导航数据库

据航天科技集团五院介绍，脉冲星导航试验卫星平台及核心载荷均由其自主研制完成。整个卫星项目从论证到研制完成历时3年，从卫星任务确定开始正样研制到整星出厂用时10个月。

航天科技集团五院表示，脉冲星导航卫星的任务包括在轨试验验证自主研制的X射线脉冲星探测器，进行X射线脉冲星观测，验证脉冲星导航技术体制，探索新型导航技术。后续，航天科技集团五院脉冲星导航团队还计划用12-25年的时间，持续探测26颗脉冲星，建立精确的脉冲星导航数据库；在此基础上，开展脉冲星导航的工程应用，力争实现真正意义上的航天器高精度自主导航。

脉冲星

1967年，科学家在行星际闪烁观测研究中，偶然发现一个时隐时现的射电脉冲源，其周期非常稳定，每隔1.3373秒记录一次脉冲信号，取名为脉冲星。脉冲星在射电、红外、可见光、紫外、X射线和γ射线等电磁波频段产生信号辐射。通常把在X射线频段上辐射信号的脉冲星叫做X射线脉冲星。

脉冲星属于高速自转的中子星，它的典型半径仅有10公里，其质量却在1.44倍至3.2倍太阳质量之间，是除黑洞外密度最大的天体。每立方厘米的脉冲星质量达到10亿吨，其引力强大到让光成为抛物线才能挣脱。

（编辑：周杰）