科幻電影中，太空飛船啟動引擎，在巨大的閃光與轟鳴聲中，飛船奔向其他星球乃至星系。

在地球上，我們靠地圖軟件導航去陌生的地方，到了太空，沒有“宇宙地圖APP”，飛船不會迷路嗎?其實，人類已經實現了幾種太空導航方法，它們在星際探索時代也能為飛船指路。

　　空中指南針

　　人類自古以來就靠指南針來確定方向，指南針指示的正是地球的南北磁極。

在大氣層和近地軌道，依然存在較強的地球磁場，航天飛機和人造衛星能靠其辨認方向，再加上它們擁有紅外地平儀——測量飛行器與地球之間的垂直距離的儀器，近地航天已經實現了精準的定位和導航。

　　地球當遙控

　　在月球和火星，地球的磁場效應微乎其微。探月衛星、探火衛星基本探測不到地球磁場，而是采用無線電導航。

　　衛星飛行時，其搭載的“星體追蹤器”能夠在光學上識別出周圍的星星，也就是通過“目測”來確定自己相對于地球的大致方位。它會定期向地球發射無線電信號，這一信號會被地球上不同地方的天線接收到。無線電也屬于電磁波，它的傳播速度和光一樣快，但在這么遠的距離，它到達不同天線的用時也會出現微小的差別。根據時間差和兩個觀測站之間的距離，地面站就能通過幾何運算確定衛星的位置，再把這些信息告訴衛星。

　　自己認路

　　去到比火星更遠的太陽系空間，無線電要用很長時間才能到達地球，甚至有可能丟失信號，航天器不能再依賴地球，而要學會自己認路。

　　慣性導航不依賴外部，它會根據物體自身的加速度來推算其移動方向，是航天器的得力助手。但就像你閉著眼睛走路會越走越歪那樣，隨著時間推移，慣性導航的誤差會逐漸累積，因此需要輔助導航來校準。人類已經摸清了太陽系內行星在任意時刻的位置，并制成了星歷表;航天器觀測到幾顆行星后，可以根據行星之間的夾角、行星和恒星之間的夾角等信息，與星歷表對比，推理出自己的位置、速度等參數。朱諾號木星探測器、卡西尼號土星探測器都是利用這兩種手段導航的。

　　聆聽“星跳”

　　飛出太陽系之后，太陽系內的星歷表也不管用了。為此，天文學家提出了一個全新的定位方法——脈沖星導航。

　　脈沖星是一種特殊的中子星，它在高速自轉的同時，會放出X射線。只有當脈沖星磁極恰好轉到對準航天器時，航天器才能收到它的X射線;這導致脈沖星的信號是一陣一陣的，就像人的心跳。

　　如果你留意過疾馳而過的救護車，就會發現鳴笛聲在救護車靠近時會變得尖銳，車輛駛遠后又變得低沉，這被稱為“多普勒效應”。天體發出的電磁波也會產生這種效應，航天器靠近某顆脈沖星時，收到的X射線頻率會變高，就像“心跳加速”;遠離這顆脈沖星時，信號頻率就會變低。這樣，航天器就能判斷自己是在靠近還是遠離這顆脈沖星。

　　如果同時觀測多顆脈沖星，就能讓它們像燈塔那樣指示方向，人們已在銀河系中發現了數千顆脈沖星，因此脈沖星導航是未來探索太陽系外空間最有潛力的導航系統。著名的旅行者1號、2號探測器就記錄了太陽系相對于14顆脈沖星的位置，它們都已抵達太陽系外部空間，正朝著太陽系外飛去。

　　新家園的星圖

　　以上這些導航手段不是孤立的，很多時候需要聯合使用。

　　人類向深空發展的腳步不會停止，在遙遠的未來，如果人類遷居到其他恒星系統甚至其他星系，在新的行星上建立家園，我們同樣能把這顆行星當作新地球，利用它的磁場、地面站以及周圍行星與脈沖星繪制出新的地圖，在蒼茫的星海中找到航路。