中國再創世界紀錄，發射世界首個新型衛星，將探索更遙遠太空

脈衝導航衛星可以利用脈衝星發射的X射線信號作為天然信標，引導航天器在宇宙空間自由航行，去年我國發射全球首顆脈衝星導航試驗衛星(XPNAV－1)，其目的是探索宇宙中那些最神秘的脈衝星，驗證基於X射線脈衝星的航天器自主導航技術可行性，以搶佔世界航天前沿技術戰略制高點。

我國發射這顆衛星有三個試驗目標：第一，上天實測兩種不同類型的探測器性能，同時利用探測器研究宇宙的背景雜訊；第二，探測蟹狀星雲脈衝星，解決中國研製的探測器「看得見」脈衝星的問題；第三，探測3顆低流量脈衝星。

去年11月我國發射的全球首顆脈衝導航衛星，不僅創造了全世界的紀錄。未來還達到了人們無法想像的先進程度，將實現脈衝星導航的最終精度也達到10米水平。

雖然這一精度和其它衛星導航定位精度同樣為10米，可以它的意義完全不同，已經突破了現有人類對一數據的認識，導致許多人產生了嚴重的懷疑。

利用X射線脈衝星的航天器自主導航涉及諸多關鍵技術，主要包括：X射線脈衝星導航資料庫技術；大尺度時空基準的建立與維持技術；脈衝到達時間轉換模型技術；X射線脈衝星探測器技術；星載時鐘的時間保持技術；以及自主導航演算法與容錯處理技術等。

根據目前所掌握的有關脈衝星的天體物理理論，可能實現的導航精度能達到幾千米，甚至幾十千米都非常困難，這是國際脈衝星導航界的共識。即使研究進一步突破，也才堪堪是略好於千米的精度。

根據我國專家的論述，在脈衝到達時間測量精度為0.1微秒，脈衝星計時模型精度為0.1微秒，到達時間轉換精度為0.1微秒，以及脈衝星角位置精度為0.1毫角秒的條件下，脈衝星導航精度就可以達到10米。在航天器長時間高精度自主導航應用中，導航星座衛星對實時軌道確定與時間同步精度的要求是最高的，分別為10米和1納秒水平。這就是10米精度指標的應用需求，具有重要的工程應用價值和科學研究意義。

脈衝星具有極其穩定的周期性，其穩定度比目前最穩定的氫原子鐘還要高1萬倍以上（目前國際時間基準是原子時系統），被譽為自然界中最穩定的天文時鐘，所以實現之後即便是同樣的精度，可是意義卻有著天然的差別。

大家都知道，脈衝星實際上是一種死亡的恆星，他能夠不斷地發出電磁脈衝信號，經過計算，它的脈衝強度和頻率只有像中子星那樣體積小、密度大、質量大的星體才能達到。

我國的脈衝星導航試驗衛星入軌並完成在軌測試後，將開展在軌技術試驗，驗證星載脈衝星探測器性能指標和空間環境適應性，積累在軌實測脈衝星數據，為脈衝星探測及技術體制驗證奠定技術基礎。

X射線脈衝星導航系統由X射線探測器、星載原子時鐘組、太陽系行星參數資料庫、X射線脈衝星模型及特徵參數資料庫、星載計算機設備和自主導航演算法模塊庫等組成。

其中，X射線探測器包括X射線光子計數器和X射線成像儀，分別用於提取X射線光子和脈衝星影像信息；星載原子時鐘組用於保持星上時間系統，記錄X射線光子到達時間；太陽系行星參數資料庫提供太陽系行星星曆和引力常數、太陽引力常數以及時空基準參數等；脈衝星模型及特徵參數資料庫提供脈衝星標準輪廓、計時模型、星曆表和特徵參數等；星載計算機主要用於X射線脈衝星信號處理、導航數據處理和控制指令生成等；導航演算法模塊庫提供用於航天器自主導航的系統狀態方程、量測方程、導航濾波器和導航參數預報器等軟體模塊。

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