天文导航：穿越历史的定盘星

　　核心提示

　　据外媒报道，新近美国国防部公布的一份报告指出，要改善不依赖于新一代卫星全球定位系统（GPS）的定位、导航与授时能力。GPS所提供的这三项服务，对于军队而言就像氧气之于生命一样重要。那么除了类似GPS导航系统之外，还能否另辟蹊径呢？古老的天文导航就是一个不错的选择。

　　形象定名 “牵星过洋术”

　　我们的祖先曾走在天文导航的前列，西汉《淮南子·齐俗训》记载“夫乘舟而惑者，不知东西，见斗极则悟矣”，表明当时已经使用“北斗导向”；元代我国航海天文技术已能通过观测星的高度来确定船的纬度；明代郑和船队通过“日月升坠辨东西，星斗高低量远近”，使人类真正实现了远洋航行，这套“牵星为准，所实无差”的技术，被形象定名为“牵星过洋术”。一百多年后，欧洲才逐渐掌握这方面技术，告别了轮船“白昼顺风沿岸航行”的历史。

　　十七世纪，欧洲工程师们设计出了能在晃动的甲板上快速、精准测量天体高度的六分仪，英国国会又以两万英镑奖金征集到适于远航计时的高精度天文钟。前者大大提高了观测天体高度的准确性，便于测定纬度；后者可在海上用时间法推算经度，二者成功奠定了近代天文导航的基础。

　　从此，欧洲人开始领跑天文导航，迎来了持续近两个世纪的大航海时代，最终用商船、炮舰将世界的中心由东方迁移到西方。

　　而今，新技术的突飞猛进使天文导航实现了观测更快、更准、更自动化的飞跃，但是当年的测定机理、测算办法等迄今仍在应用。现在，利用多孔径星体敏感器可轻易观测到数以万计的恒星，利用高速扫描技术高超音速导弹也不会出现“拖尾”，军事强国甚至利用观测和计算优势可将测量精度提升至接近GPS水平。

　　精度飞跃 “准确到达楼顶”

　　天文导航与无线电导航相比，具有更直接、更隐蔽、更独立、更可靠等特点，堪称是军事导航领域的“压舱石”。

　　天文导航“观测一次，校准一次”的定位模式，让远程武器告别累加偏差。越南战争期间，B-52轰炸机由天文导航装备校正航向，万里奔袭，实现了从“勉强到达城市”到“准确到达楼顶”的高精度飞跃。

　　20世纪70年代，美苏核军备竞赛进入白热化阶段，“三叉戟”、SS-N-18洲际导弹凭借天文导航系统，在低空、高空、近地轨道连续修正姿态实现“完美飞行”，将核打击效果提高到“精确毁灭”的水平。

　　20世纪80年代，GPS开始全球组网，翻开了导航史上革命性的一页。许多导航技术黯然失色，但天文导航因优势独特依旧风光不减。俄亥俄、北风之神等这些横霸海天的“大杀器”，只需将潜望镜上的天文导航设备悄悄露出水面，即使在电磁完全静默中也知道“我在哪，朝哪打”；机动发射的远程导弹则依仗着自动天文导航设备，可实现“先发射、后精瞄”和“快打、快跑”的愿望。

　　远在苍穹之上的卫星，目前可能是天文导航的最大受益者，大气层外优越的洁净度，使其能够获得更精确的姿态坐标，从而解决了包括导航卫星在内的所有人造航天器精确导航定位问题。同时，也使得天基武器变轨、定位、攻击姿态矫正等“基本战术动作”更加娴熟精准。

　　深空探索 海选“宇宙灯塔”

　　信息化浪潮滚滚袭来，天文导航借力低可见光、微电子、全频谱探测、自动控制等高技术，突破了几千年来“白天看太阳，晚上看星星，阴天干瞪眼”的技术屏障，向着全天候、小型化、自动化、深空化方向加速飞跃。

　　据悉，外军利用高灵敏度星光探测设备，已实现了“白天看星星”的突破。随后，又利用非可见光探测技术，接收自然天体穿过云层的射电信号，实现了“想看就看”的全天候技术跃升。现在美军全天候可观测超过千颗星体，为其全球军事行动保驾护航。其他军事强国也在朝着这个目标疾进。

　　一直以来，天文导航装备受制于重量、体积、专业人员操作等局限，现在新材料、新工艺、信息技术推动它向“更小、更准、更易用”的方向发展，并将成为单兵、单车的标配，被动无源、隐蔽可靠的独特优势将惠及军地所有用户，标志着导航定位抗干扰、可免疫的时代即将来临。

　　未来星际旅行不是梦。近年来，人类已完成多次模拟测试，正蓄势待发，为解决深空探测的导航问题，专家们已再次把目光投向了遥远的星空，信源极其稳定的脉冲星，将被海选为“宇宙灯塔”，为人类的星际旅行指引航向。

　　李广云，教授，博士生导师，信息工程大学导航与空天目标工程学院专家，长期从事军事测绘导航领域教学与研究工作，荣获国家科技进步二等奖1项，军队和省部级科技进步一等奖1项、二等奖6项。