中國即將發射脈衝星導航衛星 精度比GPS大幅提高

神舟飛船、天宮實驗室、月球探測、登陸火星……在談及中國雄心勃勃的航天計劃時，越來越多的網友習慣引用一句話「我們的征途是星辰大海！」中國航天科技集團第五研究院透露，中國下月將擇機發射世界首顆脈衝星導航試驗衛星，以搶佔航天前沿技術戰略制高點。

航天科技集團五院脈衝星導航試驗衛星科學任務系統總設計師帥平介紹說，聽起來有些生僻的「脈衝星」，其實是死亡恆星的一種遺骸。它的密度極大，每立方厘米的脈衝星質量高達10億噸，同時它又在高速旋轉，每秒可自轉上千次。按照「陀螺原理」，極大的質量和極高的轉速，保證了脈衝星具備極其穩定的周期性，穩定度比當今世界最穩定的氫原子鐘還要高一萬倍，被譽為「自然界中最穩定的天文時鐘」。由於美國GPS、中國北斗等衛星導航系統的精度，很大程度上依賴於導航衛星上裝載的原子鐘的時間穩定度，可以想見，如果能把脈衝星的這種超級穩定度特性應用在導航領域，帶來的導航精度將有大幅提升。

目前已發現和編目的脈衝星超過2000顆，其中約160顆脈衝星具有良好的X射線周期輻射特性，可以作為導航候選星。脈衝星導航試驗衛星總指揮兼總設計師薛力軍說，脈衝星導航的原理是：將X射線脈衝星作為宇宙中的「燈塔」，依靠自身發出的極為穩定的X射線脈衝信號，為近地軌道、深空探測和星際飛行航天器提供高精度的位置、速度、時間和姿態等豐富的自主導航信息服務，從而實現航天器長時間高精度自主導航與精密控制。

他舉例說，當今各種衛星和探測器在宇宙中運行時，仍需要地球指令進行校準，才能準確定位自己在太空中的方位。脈衝星導航技術成熟後，未來探測器將可以把脈衝星作為宇宙中的「燈塔」，自行判斷所處方位，大幅減少航天器對地面測控系統的依賴，提升它的抗干擾和自主生存能力。薛力軍形容說，脈衝星導航技術是未來實現深空探索、星際飛行的主要技術手段，「無論航天器飛得多遠，地球母親也不會擔心它迷失方向」。

由於X射線屬於高能光子，難於穿過地球稠密大氣層，只能在地球大氣層外空間觀測到，所以脈衝星導航系統不能直接對地面進行導航，而主要是對近地軌道衛星、深空探測及星際飛行器進行導航。不過這項技術距離普通人的生活並非就那麼遠，它對於現有的全球衛星導航系統同樣大有裨益。例如北斗導航系統可以利用它更精確地自主調整軌道，從而讓地面汽車或手機里的接收器定位精度更准。

帥平承認，作為一項航天前沿科技，脈衝星導航技術還需要克服很多難題。不過他對未來充滿信心：「以脈衝星為基準的時間系統如果建成了，將是顛覆性的。也許將來，我們的航天器可以長時間不需要人照料，我們對錶的時間將是脈衝星時間。」

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