对于红外、可见光和紫外脉冲星来说，由于数量稀少，光度较低，要求较大口径的望远镜以及较高的指向精度和信号处理技术，也不宜用于宇宙飞船自主导航。

　　“X射线属于高能光子，集中了脉冲星绝大部分辐射能量，易于小型化设备探测和信号处理，使其应用于宇宙飞船成为可能”，帅平说，“脉冲星导航就是利用脉冲星发射的X射线信号作为天然信标，引导宇宙飞船在宇宙空间自由航行的”。

　　不过，X射线难于穿透地球稠密的大气层，因此只能在地球大气层外空间才能观测到。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。

　　脉冲星可以使导航卫星网摆脱对地面的依赖

　　实现导航卫星网的长时间高精度自主导航，将是脉冲星导航的一个重要应用方面。目前，导航卫星网本身需要地面控制系统不断注入信息来支持，不能脱离地面信息而长时间独立运行。而以脉冲星辐射的X射线信号作为天然信标，导航卫星可以自主生成导航电文和控制指令，维持导航卫星网基本构形，不存在导航卫星网整体旋转误差累积问题，从而实现导航星座长时间自主运行。

　　“如果导航卫星网能实现自主导航，那么将有效地减轻地面测控系统的工作负担，减少测控站的布设数量和地面站至卫星的信息注入次数，降低卫星导航系统的建设和长期运维费用”，帅平说，“减少导航卫星网对地面控制系统的依赖，也能增强系统自主生存能力，具有极其重要的工程应用价值和战略研究意义”。

　　目前，已发现和编入目录的脉冲星达到2000多颗，其中约有160多颗脉冲星具有良好的X射线信号周期稳定辐射特性，可以作为导航候选星。

　　中国的脉冲星导航试验卫星为全人类探路

　　虽然前景振奋人心，脉冲星导航到底行不行？没有人知道。“尽管上世纪七十年代就提出关于脉冲星导航的概念，但是基于现代卫星导航系统到达时间测距思想而提出的X射线脉冲星导航技术问题，也仅是近10年来的事。目前，X射线脉冲星导航技术研究处于关键技术研究与地面验证阶段，即将开展空间飞行试验，实测验证其可行性”，帅平说。

　　继8月16日我国发射世界上第一颗量子通讯试验卫星“墨子号”之后，即将在11月发射的脉冲星导航试验卫星也是人类在这个领域的首次尝试。

　　脉冲星导航试验卫星的三大难题

　　“11月将择机发射的世界上首颗脉冲星导航试验卫星将搭载两种类型的探测器载荷：一个是准直型微通道板探测器，探测面积为2400平方厘米；另一个是聚焦型探测器，聚焦镜头口径为17厘米”帅平说。这颗总重仅240公斤的卫星，将要上天解决三大难题。

　　第一，该卫星携带两种脉冲星探测器，准直型微通道板探测器以2400平方厘米的有效探测面积见长；掠入射聚焦型探测器有口径17厘米的聚焦镜头，效率更高。上天实测两种不同类型的探测器性能，同时利用探测器研究宇宙的背景噪声。背景噪声就像沙子，而脉冲星讯号是他们要寻找的金子。要从沙子里淘出金子来，了解背景噪声是一项基础性工作。“如果发射升空后遥测信号正常，高能射线打在探测器上有响应，就实现了目标”，帅平说。此前中国科学家从未真正“看见”脉冲星。若两款国产探测器见效，未来将被做成“导航仪”嵌入其他卫星。

　　第二，探测蟹状星云脉冲星，解决中国研制的探测器“测得准”脉冲星的问题。早在1054年，宋朝的天文学家就首次观测并记录了蟹状星云脉冲星的超新星爆发，探寻祖先发现的这颗脉冲星，也将成为中国X射线脉冲星探测的历史性跨越。与祖先隔空“对话”、同观“灯塔”，让研究者觉得意义非凡。同时，还计划探测另外7颗脉冲星，包括4颗脉冲星双星系统和3颗低流量的脉冲星，并开展相关拓展试验。