脉冲星：未来深空航天器的导航灯(2)

脉冲星具有极其稳定的信号周期。目前国际时间基准基于原子时系统。天宫二号实验室搭载的空间冷原子钟，虽然有望实现约3000万年误差1秒的超高精度，比氢原子钟数百万年误差1秒要高出一个数量级，但与脉冲星提供的时间精度相比还是相差甚远的。因此，脉冲星有“自然界最精准的天文时钟”的美誉。

非凡的导航素质

作为自然界最稳定、最精准的天文时钟，脉冲星将成为未来人类探索宇宙的灯塔。目前使用的GPS、格纳洛斯、北斗和伽利略卫星导航系统，由于受卫星运行轨道高度的限制，并不能为在深空中飞行的航天器进行自主导航，而传统的天文导航方式精度较低、技术难度大，利用地面深空探测

网对航天器进行跟踪，测控信号强度会随着距离的增大而衰减。故科学家设想，利用已发现的脉冲星为深空航天器进行导航。

截至目前，已发现和编目的脉冲星数量已达到2000多颗，其中160多颗具有良好的X射线周期辐射特性，可作为导航候选星，而人类在地球上能观测到的脉冲星还只是其中的一小部分。天文学家估计，银河系的中子星总数可能有数万颗。

脉冲星可以在射电、红外、可见光、紫外、X射线和γ射线等多个电磁波频段产生信号辐射，其中X射线信号最为稳定，最适宜用来为导航服务。人们通常也把在该频段辐射信号的脉冲星称为X射线脉冲星。

当脉冲星高速自转时，磁极波束若扫过安装在地面或航天器上的探测设备，该设备就能接收到一个脉冲信号。依靠脉冲星发出的X射线脉冲信号，就可以为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。那时的脉冲星，就犹如一个在浩渺宇宙中持续稳定地发出导航信号的灯塔。

其实，利用脉冲星进行导航的设想，早在40年前就被提出，但利用X射线脉冲星进行航天器自主导航的理论研究却只经历了10多年的发展时间。