來源：“中國科普博覽”公眾號（ID：kepubolan）

流浪地球中，吳京駕駛的飛船是咋導(dǎo)航的？影片沒有介紹，感覺空間站就是一路尾隨地球在跑，太空中飛船的穿越導(dǎo)航問題是重中之重，流浪的地球也要有方向，要不然“流浪地球”就成了“星際迷航”。導(dǎo)航對于生活在地球上的我們是無處不在的。下載到手機里的一個地圖APP就能實現(xiàn)導(dǎo)航，其實各種手機里的“地圖”導(dǎo)航其實質(zhì)就是利用人造地球衛(wèi)星的手段實現(xiàn)對地導(dǎo)航定位，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，接收機測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，構(gòu)建四個方程，解方程組就得到接收機位置。

衛(wèi)星定位原理圖（自制）

但是航天器在太空中又該如何導(dǎo)航呢？脈沖星！

脈沖星燈塔模型（來源：https://wx./a/3607-f1e14318bff23304.html）

1.深空探測網(wǎng)

空間飛行器，如嫦娥四號月球探測器，主要依賴建立地面的深空探測網(wǎng)，如美國國家射電天文臺用陣列操作中心遙控10架射電望遠(yuǎn)鏡組成陣列，這個陣列是全世界最大的天文超長基線干涉測量儀器，名叫：超長基線陣列（VLBA）。據(jù)國外媒體報道，美國科學(xué)家就是利用該手段精確確定土星方位，精度在4公里以內(nèi)。就是通過觀測，人類對土星軌道有了更多的了解，為深空航天器在太空中飛行提供更理想的導(dǎo)航服務(wù)。

嫦娥四號探月任務(wù)示意圖（來源：http:///arc/jwjs/zgjs/2017/0607/237419.html）

美國超長基線陣列示意圖（來源：https://lt.cjdby.net/thread-2007335-1-1.html）

而在影片流浪地球的最后，地球一直持續(xù)流浪，空間站要一路尾隨，如何實現(xiàn)導(dǎo)航？如果地球飛出了太陽系,飛出了銀河系怎么辦？又如何在星際穿越間導(dǎo)航？“脈沖星”提供了可能！

2.脈沖星導(dǎo)航

航天飛行器需要導(dǎo)航，現(xiàn)實中飛行器的運行軌道其實都是預(yù)先計算好的，既然是流浪，就不可能事先計算好軌道，而且進入太空之后，實際運行受很多復(fù)雜因素的影響，可能會偏離事先設(shè)計的狀態(tài)，需要實時進行調(diào)整。而進行調(diào)整的前提，就是通過導(dǎo)航系統(tǒng)，確定飛行器真實的位置、運動方向和速度等參數(shù)。脈沖星輻射的X射線信號恰恰能夠為航天器提供自主導(dǎo)航信息，就能成為宇宙中航行的燈塔。

流浪地球空間站（來源

http://k.sina.com.cn/article_1808670265_6bce1e3902700gjh9.html）

X射線脈沖星是在X射線頻段上輻射信號的脈沖星，X射線屬于高能光子，集中了脈沖星絕大部分能量，可以作為天然信標(biāo)。航天器自主確定軌道、時間以及姿態(tài)參數(shù)，并引導(dǎo)航天器沿著設(shè)計的軌道飛向目標(biāo)軌道或目標(biāo)天體的過程叫做X射線脈沖星導(dǎo)航(XPNAV)。脈沖星導(dǎo)航實際上是針對航天器的自主導(dǎo)航，能夠為宇宙飛行的航天器以及無稠密大氣的行星表面巡游提供導(dǎo)航服務(wù)，而不能直接為地面用戶提供服務(wù)，所以，脈沖星是為宇宙航行服務(wù)的。

3.脈沖星導(dǎo)航服務(wù)與深空探測

國外積極開展深空探測任務(wù)，如美國的旅行者號已到達太陽系邊緣，日本隼鳥號采樣了小行星的實物樣本，俄羅斯的探測器已經(jīng)探測過月球、金星和火星，歐洲發(fā)射了10余個探測器最遠(yuǎn)探測到土星和彗星、甚至印度都發(fā)射了火星探測器。反觀我國，在深空探測領(lǐng)域尚處起步階段。我國自2003年開始了嫦娥計劃，開始了我國深空探測的嘗試，僅僅實現(xiàn)了月球探測，嚴(yán)重落后于美國、俄羅斯、歐洲及亞洲鄰國。目前我國深空導(dǎo)航主要依賴傳統(tǒng)的統(tǒng)一S波段測控（USB）系統(tǒng)和中科院甚長基線干涉測量（very long baseline interferometer，VLBI）深空探測系統(tǒng)。由于受我國地域環(huán)境限制，VLBI站的部署無法做到全球布站。隨著我國深空探測的腳步加快，深空飛行的距離越來越遠(yuǎn)，對深空探測器的導(dǎo)航精度提出了更高的要求。

脈沖星導(dǎo)航是國際公認(rèn)的深空導(dǎo)航的有效手段之一，其優(yōu)點是導(dǎo)航精度不隨深空飛行距離的增加而下降。及時規(guī)劃脈沖星觀測和開展脈沖星導(dǎo)航技術(shù)實驗，可以支撐我國后續(xù)深空探測和空間技術(shù)實驗的實施，進而為我國深空探測技術(shù)的發(fā)展提供基礎(chǔ)支撐。

脈沖星距離地球有上千光年的距離，廣泛地分布在銀河系的各個方向。飛船離某顆脈沖星越近，接收到它的脈沖信號的時間就會越提前。相反地，飛船離某顆脈沖星越遠(yuǎn)，脈沖信號的到達時間就會被推遲，據(jù)此人們可以計算出飛船相對于脈沖星的位置。與此同時，當(dāng)飛船向著某顆脈沖星飛行時，由于多普勒效應(yīng)，波在波源移向觀察者時接收頻率變高，而在波源遠(yuǎn)離觀察者時接收頻率變低，飛船觀測到的脈沖星發(fā)出脈沖的間隔將由于多普勒效應(yīng)而減??；當(dāng)飛船背離某顆脈沖星飛行時，飛船觀測到的這顆脈沖星發(fā)出的脈沖間隔就會增加。