科技日历 | 3年前首颗脉冲星试验卫星发射，为我国摘下又一项“世界第一”

2016年11月10日上午7点42分，我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭，成功发射了脉冲星试验卫星（XPNAV-1）。该星属于太阳同步轨道卫星，卫星入轨并完成在轨测试后，将开展在轨技术试验。

这颗卫星是世界上首颗单独用于脉冲星探测的科学试验卫星，主要用于验证脉冲星探测器性能指标和空间环境适应性，积累脉冲星试验卫星在轨试验数据。它的总重量只有200多公斤，是卫星家族中非常独特的“小个子”。

脉冲星试验卫星的工作原理，是通过捕捉脉冲星发出的X射线，来找到这种奇特的天体。这颗卫星搭载两种不同类型的探测器，上天实测其性能，试验目标是利用探测器研究宇宙的背景噪声。同时，探测蟹状星云脉冲星，解决中国研制的探测器“看得见”脉冲星的问题。最后，它还将探测3颗低流量脉冲星。

研究人员还给卫星装上了一个“智能大脑”，教会它自主进行观测等一系列动作。地面人员只需告诉卫星“一句话”，卫星就可以自主分解所需要的动作，完全自主按照计划逐一完成全部观测动作。而提前安排好任务的话，意味着它可以完成一系列的分解动作，太神奇了！

脉冲星导航的概念早在20世纪70年代就已被提出，它可为人造卫星、宇宙飞船提供导航。当时，还是一名24岁女研究生的乔丝琳·贝尔（Jocelyn Bell Burnell），发现狐狸星座有一颗星会发出一种周期性的电波，起初还以为是外星人发来的信号。经过仔细分析，科学家认为这是一种未知的天体。因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号，就把它命名为脉冲星（Pulsar）。这一发现被誉为20世纪天文学的四大发现之一，并摘下诺贝尔奖。

脉冲星是死亡恒星的一种，属于高速自转的中子星，它的典型半径仅有10公里，其质量却在1.44倍至3.2倍太阳质量之间，是除黑洞外密度最大的天体。值得一提的是，脉冲星具有极其稳定的周期，其稳定度比目前最稳定的氢原子钟还要高1万倍以上，被誉为自然界最精准的“天文时钟”。

由于其稳定、易于观察的特点，宇航学家们就建立了以脉冲星为基础的导航技术，脉冲星将成为未来人类探索宇宙的“灯塔”，它们特征明显、易于辨别，在宇宙中的定位位置比较精准。截至目前，已发现和编目的脉冲星数量已达到2000多颗，其中约160多颗具有良好X射线周期辐射特性，可作为导航候选星。

通过建立精确的脉冲星导航数据库，首先为这种自然形成的宇宙“灯塔”绘制最基础的地图，以便进行后续导航技术的试验。

脉冲星导航系统并非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。也就是就是利用脉冲星发射的X射线信号作为天然信标，引导航天器在宇宙空间自由航行。

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