中國科學(xué)院高能物理研究所研究團(tuán)隊利用慧眼衛(wèi)星開展了X射線脈沖星導(dǎo)航實驗，定位精度達(dá)到10公里之內(nèi)（3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差），進(jìn)一步驗證了航天器利用脈沖星自主導(dǎo)航的可行性，為未來在深空的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。這一成果于2019年8月21日在美國《天體物理雜志》（增刊）正式刊出。

　　2017年6月，我國第一顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，運行于高度550 千米、傾角43°的近地圓軌道上?；垩坌l(wèi)星攜帶了高能X射線望遠(yuǎn)鏡、中能X射線望遠(yuǎn)鏡和低能X射線望遠(yuǎn)鏡三種科學(xué)載荷和空間環(huán)境監(jiān)測器，在軌運行兩年多，已經(jīng)得到了關(guān)于黑洞、中子星、伽馬射線暴乃至引力波暴等的海量觀測數(shù)據(jù)，科學(xué)結(jié)果正在源源不斷地產(chǎn)生之中。與此同時，中國科學(xué)院高能物理研究所的慧眼衛(wèi)星研究團(tuán)隊還利用該衛(wèi)星成功開展了X射線脈沖星導(dǎo)航實驗，進(jìn)一步驗證了脈沖星導(dǎo)航的可行性。

　　人類探索宇宙的腳步不斷加快，范圍越來越廣。1977年發(fā)射的“旅行者1號”、“ 旅行者2號”正在飛向太陽系之外的茫茫宇宙深處。今天，越來越多的空間探測器從地球飛向太陽、行星、矮行星、小行星、彗星等太陽系內(nèi)天體。由于這些航天器遠(yuǎn)離地球， GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等都已經(jīng)難以為它們提供可靠的導(dǎo)航服務(wù)。為此，美國、俄羅斯等國利用地面大型射電天線建立“深空測控網(wǎng)”，為遙遠(yuǎn)的飛行器提供導(dǎo)航服務(wù)，但其提供的導(dǎo)航精度會隨著與地球距離的增加而變差，因此不依賴地面設(shè)備的航天器“自主導(dǎo)航”技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。

　　據(jù)介紹，X射線脈沖星導(dǎo)航是一種新型的自主導(dǎo)航方法，它利用宇宙中遙遠(yuǎn)的天體——脈沖星發(fā)出的精確的周期性脈沖信號為太空中的航天器提供導(dǎo)航和授時服務(wù)。脈沖星是一類高速轉(zhuǎn)動的中子星，是大質(zhì)量恒星在壽命的晚期發(fā)生“超新星爆發(fā)”后留下的致密天體，其脈沖信號的長期時間穩(wěn)定度很高，堪比甚至優(yōu)于地球上的原子鐘，可作為宇宙中的時間基準(zhǔn)，因此脈沖星也被稱作“宇宙燈塔”或星際旅行中“天然的GPS衛(wèi)星”。如同地面使用衛(wèi)星信號進(jìn)行導(dǎo)航一樣，航天器通過觀測脈沖星，也可以實現(xiàn)自主導(dǎo)航，即脈沖星導(dǎo)航。

　　近年來，X射線脈沖星導(dǎo)航得到越來越多的關(guān)注。2004年，歐空局發(fā)布了“基于脈沖星時間信息的航天器導(dǎo)航可行性研究”技術(shù)報告。2018年，美國NASA發(fā)布宣布成功進(jìn)行了首次實時的在軌脈沖星自主導(dǎo)航試驗1，在觀測脈沖星7.5小時后，自主導(dǎo)航的精度達(dá)到5千米。我國在脈沖星導(dǎo)航方面也進(jìn)行了大量理論和實驗研究。2016年9月，中國天宮二號空間試驗室發(fā)射升空，利用天宮二號上的“天極望遠(yuǎn)鏡”——伽瑪射線暴偏振探測器，我國科學(xué)家成功完成了脈沖星導(dǎo)航的國內(nèi)首次空間實驗。

　　利用慧眼衛(wèi)星開展了X射線脈沖星導(dǎo)航實驗的同時，為了進(jìn)一步檢驗該導(dǎo)航算法的可行性與可靠性，研究團(tuán)隊還進(jìn)行了充分的理論分析，并選取多種類型的脈沖星進(jìn)行了模擬驗證，結(jié)果顯示該方法對其它導(dǎo)航脈沖星同樣適用，為該算法的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。美國《天體物理雜志》審稿人認(rèn)為 ，“慧眼衛(wèi)星開展的在軌演示驗證是對脈沖星導(dǎo)航發(fā)展的重要貢獻(xiàn)”。