外太空中的指南针
“爸爸，我刚才做了一个可怕的梦。”开开跑到客厅慌慌张张地对爸爸说，“我梦到我驾驶航天飞船在探索天王星的时候，与地面指挥中心失去了联系，然后……我就迷路了！飞船外的景色全都一个样，我就吓醒啦！”
“你不会开导航么？”心心觉得开开被梦吓醒，太没出息了。
“你当外太空有个指南针不成？”开开反驳道，“现在的航天器基本上都是通过地球上的定位系统，一旦与地面失联，那就要迷失在太空中啦！”
“真的么？”心心看向爸爸，寻求答案。
“嗯，是的。”爸爸点头道，“不过在2018年，美国航空航天局发布了银河系定位系统，该系统的定位和导航范围为直径10万光年的银河系内。也就是说，它能够为离开太阳系的宇航员们定位和导航，目前，该系统虽然仍然在试验改进中，但却为将来的星际旅行带来了指路明灯，可谓未来外太空中的指南针。”
“哇，银河系定位系统，听着就那么振奋人心。”开开笑道，“茫茫宇宙，它是靠什么定位的呢？”
“脉冲星是银河系定位系统的参照物。它是快速旋转的中子星，且一边旋转一边向宇宙发射恒定电磁脉冲及X射线，脉冲星的电磁脉冲周期与它的自转周期相同，也就是说一个脉冲星，其每次发射X射线的时间间隔都相等，比地球上任何计时器都要精准。”爸爸解释道，“比如当行驶在太空中的航天器接收到脉冲星信号，测算出脉冲的发出和接收时间，就能计算出其在太空中传播了多久，然后再乘以光速，就可以获得飞船与脉冲星的距离。根据三角定位测量法，通过三颗脉冲星，计算三个不同角度的脉冲，就可以大致推算出航天器的坐标啦！”
“哇，脉冲星真的好神奇呢！”心心拍手道。
“其实早在上世纪70年代，美国航空航天局喷气实验室的科学家就提出了利用脉冲星进行定位的可能性。还记得那个大名鼎鼎的‘旅行者1号’么，它所携带的‘黄金唱片’封面上就有脉冲星地图，准确定位了我们在银河系的位置，希望外太空生命可以看到并找到地球。”爸爸补充道。
“上个世纪就提出了，为啥到现在才开始实验？”开开不解道。
“当然是科学技术水平不足喽！首先毫秒级别的脉冲难以捕捉，飞船也并非静止，算法计算量庞大。另外，性能较好的X射线望远镜问世较晚，直到1999年才发现了稳定的脉冲，相关实验也才正式步入正轨。”爸爸解释道，“毕竟过度依赖地球上的导航系统，会对深空探测带来巨大的挑战，地球与飞船之间的信号就是漂泊在宇宙汪洋中的唯一交流手段，一旦中断，宇航员将很难找到回家的路，这便是银河系定位系统的意义所在。此外，我们在探测行星时大多采用飞跃行星时拍摄照片，因为在外太空，想精准判断航天器的位置难度极高，而银河系定位系统除了导航外，还能为探索行星的航天器提供数据，使它们顺利进入行星的卫星轨道，从而更加深入的了解该行星。”
“相信在不久的将来，即使与地球失去联系，宇航员们也可通过外太空的指南针完成探索任务，并找到回家的路！”开开信心满满地说。
“嗯，你也就不会再被梦吓醒啦！”心心哈哈大笑道。
【知识卡】外太空中的指南针
早在上世纪70年代，美国航空航天局喷气实验室的科学家就提出了利用脉冲星进行定位的可能性。“旅行者1号”上的“黄金唱片”封面绘有脉冲星地图，准确定位了我们在银河系的位置。
然而由于多种原因，直到2018年，美国航空航天局才发布了银河系定位系统，该系统的定位和导航范围为直径10万光年的银河系内，它将能够为离开太阳系的宇航员们定位和导航，成为未来外太空中的指南针。
银河系定位系统的参照物为脉冲星，利用脉冲星的电磁脉冲周期与它的自转周期相同，每次发射X射线的时间间隔都相等的特性，根据三角定位测量法，通过三颗脉冲星，计算三个不同角度的脉冲，即可大致推算出航天器的坐标。除了导航定位外，银河系定位系统还能为探索行星的航天器提供数据，使它们顺利进入行星的卫星轨道，从而更加深入的了解该行星。
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