X射線脈衝星導航

X射線脈衝星導航（英語：X-ray Pulsar-based Navigation，簡稱：XNAV或XPNAV），亦稱為脈衝星導航，是一種尚在探索階段的深空定位導航方法：利用脈衝星發出的X射線輻射作為信息輸入，經過處理解算出導航所需的位置、速度、時間、姿態信息。

基本原理

由於脈衝星自轉的緣故，從脈衝星磁軸的兩極發出的兩個波束會以一定周期掃過空間的一定範圍，形成與自轉周期相同的脈衝信號。航天器通過檢測不同脈衝星的脈衝信號間隔，可以確定航天器的位置，通過X射線成像儀檢測脈衝星相對於航天器的角度可以確定航天器的姿態。該導航方法可以為行星際航行提供高精度的導航信息^[1]。

優點

• 可以在深空使用，不依賴於測控站、GPS等外部設備^[2]。
• X射線輻射能量較無線電信號高得多，便於小型設備接收和處理。
• 定軌精度高。使用動力學定軌方法，其定軌精度最樂觀估計可小於10米^[3]。

進展

中國空間技術研究院已於2016年11月10日發射首顆脈衝星導航試驗衛星XPNAV-1 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）^[4][5]。但有學者並不認同「精度達到10米」的說法，並圍繞X射線脈衝星導航的精度等問題展開了討論^[3][6][7][8]。

關鍵技術

帥平的文章^[1]指出，脈衝星導航的關鍵技術包括但不限於：

• 脈衝星的巡天觀測與數據處理技術
• 脈衝到達時間測量與誤差修正技術
• X射線探測器與微弱信號處理技術
• 導航定位時空基準的建立與維持技術
• 自主導航信息處理的穩健濾波技術

參考

1. 帥平，陳紹龍，吳一帆，張春青，李明. X射线脉冲星导航原理 Navigation Principles Using X-ray Pulsars. 宇航學報. 2007, (6). doi:10.3321/j.issn:1000-1328.2007.06.020.
2. 史世平、徐青. X射线脉冲星导航定位原理及应用. 測繪科學與工程. 2007年6月, 27 (第27卷第2期): 5.
3. 脉冲星导航最终精度可达10米，没有工夫逗你玩！ 果壳网. 2016-11-02 [2016-11-04]. （原始內容存檔於2017-03-30）.
4. 脉冲星导航：中国科学家要重构时空基准-中国空间技术研究院. 中國空間技術研究院. [2016-11-04]. （原始內容存檔於2016-11-05）.
5. 脉冲星试验卫星发射取得圆满成功. 中國空間技術研究院. [2016-11-12]. （原始內容存檔於2016-11-12）.
6. 脉冲星导航，精度10米？别逗了！. 果殼網. 2016-10-20 [2016-11-04]. （原始內容存檔於2017-03-30）.
7. 实事求是地说，它只是一颗X射线脉冲星计时观测实验卫星. 果殼網. 2016-11-03 [2016-11-04]. （原始內容存檔於2017-03-30）.
8. 脉冲星导航实验卫星, 这是用纳税人多少个亿搭建起来的“虚构幻景”？. 果殼網. 2016-11-03 [2016-11-04]. （原始內容存檔於2017-03-31）.

外部連結

• （英文）Johns Hopkins APL to Develop Deep Space Navigation Network （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• （英文）US Government Contract Proposal for X-Ray Pulsar Based Navigation and Time Determination （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）