脉冲星的天体测量观测与应用
脉冲星测量技术用于深空探测器自主导航的原理及方法
脉冲星测量技术用于深空探测 器自主导航的原理及方法
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脉冲星的发现
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脉冲星机制
当一颗恒星变成超新星时，经过激烈变化后，留下满天膨胀的气体和微 小物质，余下的核心直径只有几十到十几公里。超新星的内爆非常强烈，恒 星原子里的质子和电子被紧紧地压缩 在一起，抵消了它们的电荷，形成 中子。这种中子星可以达到水密度 的1014倍，有着极强的磁场，可以 非常快速地旋转。因为磁轴不与旋 转轴重合，二者一般具有一定的 夹角，当脉冲星高速旋转时，辐 射束将沿着磁场两极方向被抛出 ，随着脉冲星的自转，该辐射束 周期性扫过探测器的视界，形成 脉冲。
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脉冲星导航技术研究历程
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研究历程
a) 脉冲星导航思想的萌芽阶段 1. 脉冲星导航思想最早于 20 世纪 70 年代提出。 2. 1971 年，Reichley，Downs 和Morris 首次描述了把射电脉冲星作为时钟的思 想。 3. 1974 年，Downs 在文献《Interplanetary Navigation Using Pulsation Radio Source》中提出一种基于射电脉冲星信号进行行星际导航的思想，标志着脉 冲星导航思想的初步形成。但由于脉冲星的射电信号强度较弱，宇宙中的射 电信号噪声强度大，导航中需要至少 25m 口径的天线接收信号，因此该方法 很难在工程中实现。 4. 20 世纪 70 年代后期，天文观测在 X 射线波段能量范围 1~20keV、频率范围 2.5×1017 ~ 4.8×1017Hz的进展，促进了对 X 射线脉冲星特性的研究。 5. 1980 年 Downs 和 Reichley 提出测量脉冲星脉冲到达时间的技术。 1981 年 Chester 和Butman 在国际上第一次正式提出利用 X 射线脉冲星进行航天器导 航的思想。
天体物理学中的脉冲星现象
天体物理学中的脉冲星现象脉冲星是一种极其有趣的星体现象，它们是非常稠密的中子星，通过旋转释放出规律的脉冲辐射。
在天体物理学中，脉冲星是一个极其重要的研究对象，因为它们为我们提供了一种研究极端物理现象的机会。
本文将介绍脉冲星现象的起源、特征和研究意义。
1. 脉冲星的起源脉冲星是一种极其稠密的中子星。
中子星是一种极端的天体，其密度极高，达到了每立方厘米数以千万亿计的质量。
中子星是由于超新星爆发时内部有足够的重力来压缩和束缚原来的星体，形成的一种自旋极快、温度极高的球形天体。
中子星的质量大约只有太阳的1~2倍，但它们的半径只有大约10千米，因此密度比金属还要高。
这种情况下，中子星的质量被压缩到了70%到90%的质子和中子，但其余的质量则被压缩到了极端密度的奇异物质状态。
当初中子星形成时，它们的自转速度非常缓慢，但之后它们受到的惯性力会使它们逐渐加速自转。
随着旋转的加速，中子星的磁场也会得到放大。
这种情况下，产生了所谓的磁漏斗，一些带有强磁场的物质沿着磁场线从中子星表面抛出，并在极区形成了强烈的辐射。
这些辐射在我们看来就像闪烁的光点，从而发出了脉冲信号。
2. 脉冲星的特征脉冲星是一种发射规律的射电波脉冲的天体，具有很强的射电辐射，每个脉冲一般持续几毫秒到几十毫秒。
脉冲星的特征是它们的旋转周期非常短，一般在几毫秒到几秒之间，也有一些过于快速而难以测量的脉冲星。
脉冲星的脉冲是非常规则的，这意味着它们的周期是高度可预测和稳定的。
脉冲星的射电辐射和旋转轴之间的角度是一个非常小的量。
即使旋转频率非常高，脉冲星的周期也可以持续了几十年，这使脉冲星成为了非常好的时钟。
我们可以使用这些时钟来进行许多精确的测量，例如测量距离和尘埃浓度等等。
3. 脉冲星的研究意义脉冲星是天体物理学的重要研究对象。
它们为我们提供了研究极端物理现象的机会。
由于中子星的极端物理性质，脉冲星可以成为研究许多重大问题的突破口。
由于脉冲星的周期非常稳定和可预测性，它们成为了天文学家研究宇宙学中中子星、引力波和重力场的好探测器。
脉冲星的观测与研究
脉冲星的观测与研究脉冲星是宇宙中一种极为特殊的天体，是一种自转非常快的中子星。
脉冲星发射出规律的脉冲辐射，因此得名。
对脉冲星的观测与研究，不仅可以帮助我们了解宇宙的演化过程，还能为寻找地外智慧生命提供线索。
本文将主要介绍脉冲星的观测方法以及研究进展。
一、脉冲星的观测方法脉冲星的观测主要依赖于射电天文学，通过射电波段的观测可以探测到脉冲星的脉冲信号。
观测脉冲星的主要方法有以下几种：1. 射电望远镜观测：目前，大多数脉冲星的探测都是通过射电望远镜进行的。
射电望远镜通过接收地面或太空中的射电信号来观测脉冲星的脉冲辐射。
其中，射电干涉仪是一种强大的观测工具，它可以提供高分辨率的观测图像，为脉冲星的研究提供了重要数据。
2. 波束形成技术：由于脉冲星的射电脉冲通常非常弱，观测者需要尽可能地提高信噪比。
波束形成技术可以合成一个有效的大天线，以增强信号的接收能力。
该技术在脉冲星观测中被广泛应用，提高了观测的灵敏度和精度。
3. 多频段观测：脉冲星的辐射信号在不同的频段表现出不同的特征，因此通过多频段观测可以获得更丰富的信息。
例如，X射线、γ射线、可见光和射电波段的观测可以提供脉冲星的能谱特性，从而更全面地了解其物理性质。
二、脉冲星的研究进展随着观测技术的不断发展，脉冲星的研究取得了许多重要的进展。
下面将介绍一些重要的研究成果：1. 脉冲星的定位与分类：通过高精度的射电观测，科学家们成功地对脉冲星进行了准确定位，确定了它们的空间分布和天体运动特征。
此外，根据脉冲星的脉冲特征，也进行了分类研究，揭示了不同类型脉冲星的不同物理属性。
2. 脉冲星的自转测量：脉冲星的自转周期非常稳定，因此可以通过观测脉冲星的自转周期来测量其自转速度和自转衰减。
这些测量结果有助于研究脉冲星内部的物质结构和星际介质的物理参数。
3. 脉冲星的磁场探测：脉冲星的磁场非常强大，是地球磁场的上百万倍。
通过测量脉冲星的磁场，可以了解磁场对脉冲星自转和辐射过程的影响，以及与磁场相关的高能物理现象。
脉冲星导航技术研究与应用
脉冲星导航技术研究与应用第一章：引言脉冲星导航技术是一种基于脉冲星的天文导航方法，它与GPS 等卫星导航系统不同，它不需要卫星信号和地面基站的支持，因此具有天然的安全、隐私和抗干扰特性。
脉冲星导航技术不受天气、地形等自然条件的限制，适用于广泛的应用领域，如航空航天、海洋航行、船舶定位、智能交通、地震勘探、物流追踪和无人驾驶等。
本文将针对脉冲星导航技术的研究现状和应用前景进行论述。
第二章：脉冲星导航技术原理脉冲星是一种特殊的中子星，它既具有极强的磁场，又能以极高的速度自转。
当脉冲星的磁轴与地球连线在一定角度内时，会向地球发射一系列极短的脉冲信号，这种信号称为脉冲星射电信号。
利用脉冲星信号的周期、频率等参数，可以确定地面接收器和脉冲星的相对位置和速度，从而实现对地球定位和导航。
脉冲星导航技术主要包括单点定位和差分定位两种方法。
单点定位是指通过接收一颗脉冲星的信号，利用计算方法确定接收器的位置。
差分定位是指同时接收两颗脉冲星的信号，通过计算两颗卫星的距离差或相对位置信息来确定接收器的位置。
第三章：脉冲星导航技术研究现状脉冲星导航技术的研究始于20世纪80年代，目前已经取得了一系列重要进展。
首先，对脉冲星射电信号的特性和测量方法进行了深入研究。
通过不断改进接收设备和处理算法，提高了信号测量的精度和可靠性。
其次，建立了包括数学模型、计算方法和实验验证等在内的完整的脉冲星导航系统。
该系统可以实现对接收器的实时位置和速度的定位，同时也可以提供其他相关信息，如地球引力场的测量等。
最后，针对不同的应用场景和需求，开发了一系列脉冲星导航应用软件和硬件设备，如飞行器导航、车辆定位和物流追踪等。
第四章：脉冲星导航技术应用前景由于脉冲星导航技术具有天然的优势，因此在未来的应用场景中将具有广泛的应用前景。
首先，脉冲星导航技术将成为未来新一代导航系统的重要组成部分。
特别是在高精度导航领域，由于脉冲星传输的信号稳定性和精度远高于GPS，因此它将成为无人机、航空器、火箭等高性能飞行器的首选导航方式。
天体物理学中的射电观测技术
天体物理学中的射电观测技术天体物理学是研究宇宙中各种天体及其演化过程的学科。
射电观测技术是天体物理学中一种重要的观测手段，它利用射电波来观测宇宙中的电磁辐射。
本文将介绍天体物理学中常用的射电观测技术以及其在研究天体物理学中的应用。
一、射电观测技术的基本原理射电波是一种电磁辐射，具有较长的波长和低的频率。
射电观测技术使用射电望远镜接收宇宙中的射电信号，通过对信号的处理和分析，可以获得关于天体的重要信息。
射电观测技术主要包括射电天文学、射电干涉测量和射电成像等。
二、射电天文学射电天文学是利用射电观测技术研究天体物理学的分支学科。
射电天文学可以观测到那些发射或吸收射电波的天体，比如银河系、星系、星云、脉冲星等。
通过对射电信号的测量和分析，可以研究天体的物理性质、演化过程以及宇宙的起源和演化等重要问题。
三、射电干涉测量射电干涉测量是一种基于干涉原理的射电观测技术。
它利用多个射电望远镜组成干涉仪，通过测量不同望远镜之间的相对延迟和幅度差异，可以合成一个高分辨率的射电图像。
射电干涉测量可以提高射电观测的空间分辨率，使得观测到的天体图像更加清晰和详细。
四、射电成像射电成像是通过对射电信号的处理和分析，获得天体的射电图像。
射电成像的过程包括信号采集、校正、图像重建和显示等步骤。
射电成像可以提供天体的空间分布信息，帮助研究者了解天体表面特征、活动以及其他物理特性。
五、射电观测技术的应用射电观测技术在天体物理学中有着广泛的应用。
例如，通过射电观测，可以研究宇宙中的暗物质分布以及暗能量的性质。
射电观测还可以帮助研究者研究星系的形成和演化，探索星系间的相互作用。
此外，射电观测技术还可以用于探索宇宙早期的演化过程，研究宇宙大爆炸后的宇宙微波背景辐射，以及寻找脉冲星、类星体等特殊天体。
六、射电观测技术的发展趋势随着科学技术的不断发展和进步，射电观测技术也在不断创新和改进。
目前，科学家们正在开发更大口径和更高分辨率的射电望远镜，以提高射电观测的灵敏度和空间分辨率。
宇宙脉冲星探索宇宙中脉冲星的分布与性质
宇宙脉冲星探索宇宙中脉冲星的分布与性质脉冲星，是一类极为神秘且独特的天体。
它们是一种由质量极大的恒星引发的物理现象，以极其规律的脉冲信号而闻名。
对于探索宇宙中脉冲星的分布与性质，科学家们进行了大量的研究与观测。
本文将从不同角度介绍宇宙中脉冲星的分布及其性质，并探讨这一领域未来可能的发展。
一、脉冲星的发现与分布脉冲星的发现可以追溯到20世纪60年代初，当时通过射电天文观测首次发现了这一奇特的脉冲信号。
目前已知的脉冲星数量超过2000颗，它们分布在银河系中的各个区域。
尤其是矮星附近和星系中心区域，脉冲星分布密度相对较高。
脉冲星的形成与演化过程非常复杂。
通常，它们是由质量较大的恒星在超新星爆发时塌缩而成，质量几倍于太阳并密度极高。
这种高密度使得脉冲星旋转速度非常快，通常在几十到几百次每秒。
二、脉冲星的性质1. 脉冲信号的规律性脉冲星最显著的特征就是其规律的脉冲信号。
这些信号在射电波段表现为强烈的射电脉冲，并且非常准确地按照固定的周期发射。
这种准确的周期性信号使得脉冲星成为极其精确的天文钟，可以被用于研究时间和空间的奇特现象。
2. 强磁场与自转脉冲星的强大磁场也是其性质之一。
通常，脉冲星的磁场强度可以达到数千亿高斯，远远超过其他天体的磁场。
这种强磁场不仅使脉冲星释放出强烈的辐射，还导致了它们自转的特点。
脉冲星通常以极高的自转速度旋转，这也是其脉冲信号产生的根源。
3. 相对论效应与引力透镜由于脉冲星自转速度的极快，其极速旋转时产生了引力凹陷现象。
这一引力凹陷会导致光的弯曲，产生相对论效应。
同时，脉冲星的强磁场还可以产生引力透镜效应，使得脉冲星成为研究引力透镜现象的理想天体。
三、未来的发展前景1. 更精确的观测技术随着射电天文观测技术的进步，可以预见未来对脉冲星的观测将越来越精确。
高性能的射电望远镜和探测器的使用，将为科学家们提供更多有关脉冲星不同性质的数据，进一步深入研究脉冲星的内部结构以及它们产生的脉冲信号的机制。
脉冲星的天文学研究进展
脉冲星的天文学研究进展脉冲星是指自转速度极快的中子星，它们天文学的研究一直备受关注。
自2019年，中国科学家首次成功发现了三颗彗星脉冲星以来，天文学家们的研究又向前迈进了一步。
脉冲星的自转周期非常短，通常在纳秒到秒级之间，而它们的较强磁场也是其最显著的特点之一。
在天文学界中，脉冲星被认为是极其稳定的时间标准，因为模拟数据表明它们的旋转速度几乎不变，不受外界干扰。
在以前的天文学研究中，脉冲星往往被用来研究重力理论和宇宙演化。
不过，随着科技的飞速发展，脉冲星的研究领域也在不断拓展。
今天，我们将介绍一些最近的脉冲星研究进展。
1. 发现彗星脉冲星根据最近的研究报告，中国天文学家第一次成功地发现了三颗彗星脉冲星。
在过去的十年中，只有美国的一台望远镜能够探测到这种类型的脉冲星，但其仪器只能探测到其中的一颗。
而中国专门建造了一台高灵敏度的望远镜，并使用高性能计算机处理数据，成功探测到了三颗彗星脉冲星，实现了这方面的突破。
2. 探索脉冲星的磁场脉冲星的较强磁场一直被认为是其最显著的特点之一。
近年来，天文学家们通过观察脉冲星发射的射电脉冲，探索了脉冲星的磁场。
其中一个例子是基于射电波测量的在内部测量脉冲星磁场的方法。
这项技术可在三维环境中测量脉冲星的磁场，并对天文学家们对脉冲星的理解进行了深入的挑战。
3. 研究脉冲星的进化天文学家们对脉冲星的进化历史也很感兴趣。
最近研究显示，脉冲星旋转越快，年龄就越小。
而通过比较大量脉冲星数据，天文学家也发现了一种异常现象，即：在旋转速度相同的情况下，有些脉冲星的年龄要比其他脉冲星更年轻。
这种现象引起了科学家们对脉冲星的进化历史的研究。
4. 探究脉冲星和引力波之间的关系近年来，引力波技术的飞速发展，也为研究脉冲星和引力波之间的关系提供了新契机。
研究发现，当脉冲星同轴旋转时，会产生星际介质扰动，引起引力波。
因此，在未来的引力波实验中，研究脉冲星的成分将会有着重要的地位，从而更好地理解引力波的性质。
天体物理学中的中子星和脉冲星
天体物理学中的中子星和脉冲星天体物理学是研究宇宙中各种天体形成、演化以及物理性质的学科，它是物理学的一个分支。
中子星和脉冲星是天文学中的两个重要的天体，它们具有非常神秘的物理性质，特别是脉冲星的定时卫星导航和探测外星信号等领域应用有很大潜力。
一、中子星中子星是一种由引力坍缩形成的致密天体，通常是由一个爆炸的超新星的遗骸所产生。
它的质量非常大，而体积非常小，可以将其比喻为一个体重达到500,000亿吨的高山，却只有20-30千米的半径。
这种特殊的物理性质使得它们的密度非常高，可以达到一个惊人的10^17克/立方厘米以上。
中子星的表面温度可以高达数百万度，但它们的发光通常被 X 射线和 Gamma 射线所代表。
中子星本质上是一个致密核子物质的球体，通常认为由中子和质子和电子等超高能粒子构成的物质。
中子星内部的部分甚至被认为是由奇异物质组成，奇异物质具有比中子和质子更重的夸克成分，且以超常的方式来保持稳定。
二、脉冲星脉冲星是一种旋转速度非常快的中子星，它们在宇宙中主要是以一种规则高精度的脉冲信号来发现的。
这些脉冲信号产生于磁场极其强大的区域，从地球上看这种信号通常是以非常规律的间隔数千亿次的发射。
这种规则的脉冲现象被归纳为脉冲星。
根据脉冲星的旋转速率和其磁场的大小，脉冲星也可以被分为毫秒脉冲星和标准脉冲星。
毫秒脉冲星通常旋转更快，而且磁场通常更弱，其本质上是一种中子星，并且其间隔逐渐递减。
而标准脉冲星通常旋转速度更慢，但磁场也通常更强，间隔也是稳定的。
脉冲星的磁场可以达到百万高斯的级别，而地球的磁场仅为几个高斯。
三、中子星和脉冲星的意义中子星和脉冲星在天文学领域中的重要性不言而喻。
它们的丰富的物理性质可以帮助我们更好地理解宇宙的性质，并研究恒星和行星等天体的形成与演化。
此外，脉冲星的周期稳定性和精确度非常高，可以用来作为卫星导航的极其精确的时钟，用于导航卫星和探测器上所需的时间码。
这种高精度的脉冲时钟还可以用于定位行星等宇宙探测任务，特别是在解决人类外太空太空船和探险团问题上具有重要意义。
测量天体距离的方法
测量天体距离的方法测量天体距离是天文学中的一个重要问题，有许多不同的方法可以用来估算天体的距离。
在下面的文章中，我们将介绍10种常用的方法，并对每一种方法进行详细的描述。
1. 星差法星差法是一种古老但有效的方法，可以用来测量距离较近的星系的距离。
它基于天文学家观察太阳系内各个行星和彗星的位置并计算它们的运动。
通过比较在两个不同时间点观测到的星系位置的差异，可以测量它们与地球的距离。
2. 视差法视差法也是一种测量星系距离的方法，但它使用不同的技术。
这种方法基于地球绕太阳的运动，相机或望远镜拍摄的星系在两个不同时间点呈现的位置差异，测量恒星与地球之间的距离。
更近的星系视差变化更大。
3. 恒星颜色指数法恒星的颜色也可以用来确定它们的距离。
这种方法基于恒星发出的光的频率与它们的温度和距离之间的关系。
比较恒星的可见光和红外线光谱可以测量它们的颜色指数，从而确定恒星相对于地球的距离。
4. 间接测量法有些天体的距离可以间接测量。
恒星和行星周围经过的彗星和小行星，如果它们的轨道知道得足够准确，可以测量它们的角直径并通过三角法确定距离。
5. 恒星发光度法恒星的亮度和表面温度之间有一个明显的关系，这意味着恒星表面温度越高，它的亮度就越高。
这个关系可以用斯特凡-玻尔兹曼定律来表述，并用来估算恒星与地球之间的距离。
6. 脉冲星测距法脉冲星是极度稳定的天体，它们发出规律的射电信号，这些信号可以被用来确定它们的距离。
每发出一个射电信号，脉冲星就像一个闹钟一样，它会在地球上留下一个特定的时间印记。
通过测量这些脉冲的时间和频率，可以确定信号是从何处来的以及它来自哪个射电星系。
7. 巨星振荡法这种方法利用恒星的内部振荡模式测量距离。
恒星的尺寸和质量同时影响到它的振荡模式，这些模式的频率可以用来确定恒星与地球的距离，并揭示出恒星的内部结构。
8. 引力透镜引力透镜是相对论基础上的一种测量距离的方法。
说得简单些就是代替太阳重力场产生一个替代的重力场，这样它会扭曲背后的星光，形成一个光环。
天文学行业中的天体观测技术的使用方法
天文学行业中的天体观测技术的使用方法天文学是一门研究宇宙中天体的运动、性质和起源的科学。
天体观测是天文学中非常重要的一部分，通过观测天体可以获取关于宇宙的各种信息。
天文学行业中的天体观测技术的使用方法非常多样，本文将介绍几种常见的观测技术。
首先要介绍的是光学天文观测技术。
光学天文观测是最为常见、最直观的观测方法之一。
它利用光学仪器观测天体发出的光或反射、透过的光来研究天体的性质。
光学观测技术包括望远镜观测、摄影、光谱观测等。
其中，望远镜是最基础的工具，它可以放大天体的图像，使得我们可以更清晰地观测到天体的细节。
望远镜的选择要根据观测目标的特性和观测需求来确定。
另外，摄影技术也是重要的观测手段之一，通过拍摄天体的照片，可以记录下它们的位置、亮度等信息。
而光谱观测则可以通过将天体的光分解成不同波长的光谱来研究物质的组成、运动等。
除了光学观测技术，无线电天文观测也是天文学中广泛应用的一种观测方法。
无线电观测是利用无线电波来探测和研究天体。
天体释放出的电磁辐射可以通过无线电望远镜进行接收和分析。
无线电观测技术可以用来研究星系、脉冲星、射电源等天体。
它具有穿透云层和尘埃的能力，可以观测到其他波段无法观测到的天体和现象。
无线电望远镜通过收集、放大和分析微弱的无线电信号，可以获取更多关于天体的信息。
例如，利用射电望远镜可以观测到宇宙中的射电源，以及宇宙微波背景辐射等现象。
此外，X射线和γ射线观测技术也是天文学中常用的观测手段之一。
X射线和γ射线是高能量的电磁波，可以透过尘埃云层，观测到隐藏在星云和星际介质中的天体。
X射线观测广泛应用于研究恒星、黑洞和星系等天体，可以探测到它们释放出的高能辐射，以及它们的物质吸积和排布等特性。
γ射线观测则主要用于研究宇宙射线、伽玛暴和高能天体等。
这些高能辐射的观测需要使用特殊的观测仪器和探测器，例如X射线望远镜和γ射线望远镜，以及高能探测器等。
此外，天文学行业中还使用了其他一些观测技术，如红外观测和重力波观测。
用脉冲星钟作航天器时间标准
式 （ ）中， 是参考历元 ，厂是脉 冲星 自转频率 ， 是 厂的导数 ，ｔ ３ 和 为 Ｔ Ｂ时间。当公式 （ ） Ｄ ３ 中的 自 转参 数精确测定后 ，由 （ ） 可预报 任何时刻 ｔ ３ 式 时脉 冲星相对 于太 阳系质 心的相位 ，从 而得 到脉冲星脉 冲到达太 阳系质心 的时刻 。在远离 的时刻 ， 冲星脉 冲相位预报精度会 降低 ， 脉 这主要取 决于脉冲星本身 的 自转稳定性 和其参数 的测量精 度。 在实际应 用中 ， 对脉 冲星钟参数 的实时更新是必
用 脉 冲 星钟 作 航 天 器 时 间标 准
杨廷 高
（ 中国科学 院国家授时 中心 ，陕西 西安 ７ ０ ０ １６ ０）
摘要 ：在介 绍参考 坐标 系和 时间标 准的基础 上，讨论 了用脉冲星为航 天器导航的 时间标准问
题 。利用ｘ 线脉 冲星 实现航 天器 自主导航 ，星载钟的任何误差都会直接影 响航 天器位置测 射 量。脉 冲星钟 具有较 高的长期频率稳 定度 ，适合用作各类航天 器的时间标 准。重点讨论 了时 间标准误 差对航 天器定位 的影响 ；给 出了用脉 冲星钟作航天 器时间标 准的物理 实现 方法
收稿 Ｆ ： ０ ７０—０ ｔ ２０— ８２ ；修回日 ： ０７ １一８ 期 期 ２０ —０ ｌ 作者简介 ： 杨廷高，男，研究员，主要从事脉冲星时间标准和导航应用研究 。
维普资讯
时间频率 学报
总３ Ｏ卷
钟模型参 数进行精确测量 。这 为脉冲星钟 的空间应用创造了有利条件 。
Ｔ Ｂ＝Ｔ Ｂ—Ｌ ×（ Ｄ Ｃ ａ 一Ｔ） ８ ４ ０ Ｔ ｏ ｏＸ ６ ０ ＋ ＤＢ．０ ７ ｏ ４ １ ５０３２５，Ｌ 。＝１ ５ １ ６ ￣１～， ． ０５ ９７ ８ ０ ５ Ｔ Ｂ在 地 心 处接 近 于地 球 时 １ｒ Ｄ ｖ。
银河系脉冲星分布特征的统计研究
银河系脉冲星分布特征的统计研究脉冲星是宇宙中一种特殊的天体，它们以极快的自转速度发出规律而稳定的脉冲信号。
这些脉冲信号被认为是由旋转中子星的磁场和辐射所引起的。
在银河系中，脉冲星分布广泛，科学家们对其分布特征进行了深入研究，探寻宇宙的奥秘。
统计研究表明，银河系中脉冲星的分布不均匀，集中在银河系的平面上，许多脉冲星位于银河系的中心区域，形成了所谓的“脉冲星窗口”。
这一发现揭示了银河系结构的某种特殊性，同时也引发了关于脉冲星形成和演化的诸多讨论。
脉冲星的形成主要与超新星爆发有关。
当一个大质量恒星耗尽核燃料时，会经历一次剧烈的爆炸，形成超新星。
在超新星爆炸的过程中，恒星的核心坍缩成为一个极其致密的中子星，它的直径只有几十公里，却质量比太阳还要大。
这些中子星因为质量极其集中，旋转速度也非常快，所以会发出脉冲信号。
为了研究脉冲星的分布特征，科学家们使用了大量的观测数据和统计方法。
他们通过检测脉冲星的射电信号，并测量其位置和距离。
这些观测数据随着技术的进步不断积累，为研究脉冲星的分布提供了珍贵的资源。
通过对这些数据的统计分析，科学家们发现了银河系中脉冲星的一些特征。
首先，脉冲星的分布呈现出一定的对称性，大多数脉冲星聚集在银河系的内部区域，而较少的脉冲星分布在外部区域。
这一特征可能与银河系的形成和演化历史有关。
其次，脉冲星的分布与星际介质密切相关。
星际介质是指银河系中星际空间的物质，包括气体、尘埃等。
脉冲星的分布与星际气体的浓度和分布有关，脉冲星更容易在星际气体丰富的区域形成和寿命更长。
脉冲星的分布特征还与银河系的结构有关。
例如，脉冲星更容易在银河系的旋臂中形成和寿命更长。
旋臂是银河系中星际物质分布的一种形态，而脉冲星在银河系旋臂内的分布可能与星际介质和磁场的相互作用有关。
此外，脉冲星的距离分布也提供了一些有意义的信息。
根据统计研究，大多数脉冲星距离地球约为1000光年左右，这与宇宙尺度结构的形成和星际物质的分布密切相关。
宇宙脉冲星的定位与测量方法研究
宇宙脉冲星的定位与测量方法研究宇宙是一个神秘而广阔的领域，在其中隐藏着各种未知的奥秘。
脉冲星就是其中之一，它们是一种极为罕见且极为强大的天体。
本文将探讨宇宙脉冲星的定位与测量方法的研究进展。
首先，我们需要了解脉冲星的基本特征。
脉冲星是一种自转极快的中子星，它们的自转周期通常在几毫秒到几秒之间。
由于自转产生的辐射束流朝向地球，当它们的磁轴与地球的视线方向相交时，我们就能观测到脉冲星的脉冲信号。
这就是为什么它们被称为脉冲星的原因。
那么，如何准确地测量和定位脉冲星呢？在过去的几十年里，科学家们提出了许多方法来研究脉冲星。
其中最常用的方法是利用射电望远镜观测脉冲信号的到达时间差。
射电望远镜通过接收来自脉冲星的射电波信号来测量它们的到达时间。
通过对多个望远镜的观测结果进行比较，科学家们可以推断出脉冲星的位置和运动轨迹。
这种方法被称为多普勒效应测量法。
除了射电望远镜，科学家们还使用了其他观测工具和方法来研究脉冲星的位置和运动。
例如，利用X射线卫星观测可以提供更精确的位置信息。
通过对脉冲周期和周期变化率的研究，科学家们可以确定脉冲星的自转轴位置。
然而，脉冲星的定位与测量并不是一件容易的事情。
尽管我们已经取得了很大的进展，但还存在一些挑战和困难。
首先，由于脉冲星的自转速度非常快，观测到的信号可能会受到自转的影响，导致测量结果的误差。
其次，脉冲星的信号强度很弱，需要非常敏感的仪器才能进行观测和测量。
因此，需要不断改进观测设备和方法，提高测量的准确性和可靠性。
随着科学技术的不断发展，人类对于宇宙的认识也在不断深入。
未来，我们可以期待更先进的观测设备和更精确的测量方法的出现。
通过不断研究和探索，我们将能够更深入地理解脉冲星的性质和宇宙的奥秘。
总之，宇宙脉冲星的定位与测量方法是一项复杂而又重要的研究领域。
通过利用射电望远镜、X射线卫星等观测工具和方法，科学家们可以研究脉冲星的位置、运动轨迹等特征。
然而，由于脉冲星的特殊性和观测困难，我们仍需不断改进和创新，以提高测量的准确性和可靠性。
中国天眼取得的成就
中国天眼取得的成就
中国天眼（FAST，即Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope）是世界上最大的单口径射电望远镜，位于中国贵州省的大方县。
自2016年完成建设以来，中国天眼已经取得了多项令人瞩目的科学成就：
1. 精确测量脉冲星：中国天眼被广泛应用于测量脉冲星，这些是宇宙中极度致密的恒星残骸。
它的高灵敏度和大接收面积使得科学家能够更准确地研究脉冲星的性质和行为，为我们理解宇宙的演化提供了重要线索。
2. 探测新的脉冲星：中国天眼通过其强大的接收能力，发现了许多新的脉冲星。
这些发现有助于扩大我们对脉冲星的分类和了解，有助于进一步研究星体演化和引力物理学。
3. 发现快速无线电暴：中国天眼是全球首个成功探测到快速无线电暴的望远镜。
这些快速无线电暴是宇宙中突发的强大射电脉冲，它们的起源和性质仍然不完全清楚。
中国天眼的发现有助于深入研究这些现象，并为解开宇宙中的射电谜团提供了新的线索。
4. 寻找中子星和引力波：中国天眼被广泛应用于寻找中子星，并与其他天文观测设备一起合作，以探测引力波信号。
中子星是宇宙中极度致密的天体，对于研究引力物理学和宇宙起源至关重要。
中国天眼的高灵敏度和精确度使得它成为这些研究的强大工具。
这些成就使得中国天眼成为国际天文学界的瞩目焦点，为我们对宇宙的理解提供了宝贵的贡献。
随着时间的推移，中国天眼还将继续在天文学领域取得新的突破和发现。
脉冲星的计时观测及其在引力波探测、检验广义相对论、研究中子星物理等方面的应用
脉冲星的计时观测及其在引力波探测、检验广义相对论、研究中子星物理等方面的应用摘要脉冲星，作为宇宙中高速旋转的中子星，其辐射出的无线电波信号具有极高的稳定性。
通过对脉冲星信号到达时间的精确测量，我们可以进行脉冲星计时观测，从而获得对宇宙环境、引力场以及中子星本身的宝贵信息。
本文将对脉冲星计时观测方法及其在引力波探测、检验广义相对论、研究中子星物理等方面的应用进行详细阐述。
关键词: 脉冲星，计时观测，引力波，广义相对论，中子星物理1. 脉冲星简介脉冲星是快速旋转的中子星，其自转轴与磁轴不重合，因此会发出周期性的无线电脉冲信号。
脉冲星的发现是20世纪60年代天文学领域最重大的发现之一，它为研究中子星物理、宇宙学以及引力理论提供了前所未有的机会。
1.1 脉冲星的形成脉冲星是质量大于太阳质量8倍的大质量恒星在超新星爆发后坍缩形成的。
坍缩过程中，恒星的核心被压缩成半径只有大约10公里、密度极高的中子星。
由于角动量守恒，中子星的自转速度会变得非常快，同时也会产生强烈的磁场。
1.2 脉冲星的性质脉冲星具有以下几个重要特征：*快速自转:脉冲星的自转周期一般在毫秒到秒之间，自转速度非常快。
*强磁场:脉冲星的磁场强度非常高，通常达到10^8到10^15高斯，甚至比地球磁场强数十亿倍。
*无线电辐射:脉冲星会发出周期性的无线电波脉冲信号，其脉冲周期非常稳定，可以精确地测量。
*高密度:脉冲星的密度极高，相当于将太阳压缩到一个城市大小。
2. 脉冲星计时观测脉冲星计时观测是指利用地面或空间望远镜接收脉冲星发出的无线电波信号，并对脉冲到达时间的微小变化进行精确测量。
这种测量方法可以获得以下信息：*脉冲星的自转周期及其变化:由于脉冲星的自转速度会随着时间的推移而发生微小的变化，通过测量脉冲到达时间的变化，我们可以得到脉冲星自转周期的变化规律，从而推断脉冲星的年龄和演化阶段。
*脉冲星的位置:通过测量脉冲到达时间在地球不同位置的差异，我们可以利用三角测量方法确定脉冲星在宇宙中的精确位置。
银河系中的脉冲星
银河系中的脉冲星脉冲星是一种极其神秘的天体，是宇宙中最强烈的电磁辐射源之一。
它们由质量比太阳大数倍的恒星演化而来，并具有极高的自转速度和强烈的磁场。
本文将探讨银河系中的脉冲星，揭示其特点和研究进展。
一、脉冲星的发现脉冲星最早在1967年被英国天文学家贝尔奇和赫斯顿发现。
当时，他们使用了一个名为“脉冲射电成像和搜寻系统”的望远镜，观测到了来自天鹅座附近的一个异常信号。
经过进一步观测和研究，他们发现这个信号具有极强的规律性，像是一颗恒星每隔一定时间发射出一束射电波。
二、脉冲星的特点1. 自转周期极短：脉冲星的自转周期通常在几毫秒到几秒之间，而地球自转周期是24小时。
这意味着脉冲星的自转速度远远快于地球，是宇宙中自转最快的天体之一。
2. 定时脉冲信号：脉冲星以极高的精确度发射出规律的脉冲射电波，这个规律信号类似于定时器，每隔一定时间产生一个射电脉冲。
这一特点使得脉冲星成为了追踪时间和空间的重要工具。
3. 强磁场：脉冲星的磁场极为强大，远远超过地球磁场数十万倍甚至数百万倍。
这强大的磁场与快速自转形成了一种动力学机制，促使脉冲星产生射电脉冲。
三、脉冲星的分类根据脉冲星的特点和性质，科学家将脉冲星分为多个类别。
以下是其中的几种常见分类：1. 软伽马射线重复者（SGRs）：这类脉冲星在X射线和伽马射线波段发射出非常强烈的射线，并呈现出突发事件。
科学家认为，SGRs的突发现象可能与磁场重连有关。
2. 扩展射电脉冲星（ERPs）：ERPs是一种高度放射出宽射电脉冲的脉冲星。
它们的射电脉冲有着宽广的频率分布，且脉冲形态复杂多样。
3. 中子星：中子星是一种由超新星爆发产生的致密恒星残骸。
它们自转极快，往往会产生规律的射电脉冲，并且具有极高的磁场强度。
四、脉冲星的研究进展脉冲星的研究是天文学领域中的一个热点课题，吸引着众多天文学家和物理学家的关注。
随着技术的不断进步，人们对脉冲星的研究取得了许多重要的发现和突破。
1. 脉冲星的起源与演化：科学家们提出了多种关于脉冲星起源和演化的理论模型，例如质量损失和自转速率的变化等。
脉冲星授时的原理与应用
脉冲星授时的原理与应用1. 脉冲星简介脉冲星是一种特殊的恒星遗迹，也是宇宙中最准确的时间源之一。
脉冲星具有非常精准的自旋周期，通常在毫秒量级，而且它们的自旋周期非常稳定，几乎没有任何的漂移。
这使得脉冲星成为了精确授时的理想选择。
2. 脉冲星的原理脉冲星是由恒星演化后的残骸形成的，其核心被压缩成极度高密度的物质，这种物质被称为中子物质。
脉冲星的旋转极快，自身具有巨大的磁场。
当脉冲星向地球方向旋转时，磁场会使其极点产生强烈的放射射束。
因为自旋周期恒定且非常稳定，所以当射束与地球的相对位置变化时，我们就能够通过接收到的射束脉冲来进行精确的授时。
3. 脉冲星授时的应用脉冲星授时在许多领域都有广泛的应用，下面主要介绍几个重要的应用领域。
3.1 导航系统脉冲星授时被广泛用于导航系统中，特别是在全球卫星导航系统（如GPS）中。
通过接收脉冲星发出的射束脉冲，可以精确计算信号传播的时间延迟，从而提供准确的定位和导航服务。
3.2 天体物理学研究脉冲星非常适合用于进行天体物理学的研究。
因为脉冲星的自旋周期非常稳定，研究人员可以通过监测脉冲星的自旋周期变化来研究星际空间的物质分布、引力波等天体现象。
3.3 地球物理学研究脉冲星授时还可以应用于地球物理学的研究。
通过多个脉冲星接收站的观测数据，可以测量地球自转的变化，揭示地球内部的物理变化，如地壳板块的运动等。
这对于地震学研究、板块构造理论验证等都有重要意义。
3.4 校准精确度测试脉冲星授时有很高的稳定性和精确度，因此可以用作其他授时设备的校准参考。
通过与脉冲星授时相比较，可以评估其他授时设备的运行状况和精度，确保其准确性并进行校正。
4. 结论脉冲星授时利用脉冲星自旋周期稳定的特性，通过接收射束脉冲来提供精确的时间信号。
脉冲星授时在导航系统、天体物理学研究、地球物理学研究和校准精确度测试等领域都有广泛的应用。
随着技术的进步和研究的深入，脉冲星授时在更多领域的应用将会得到拓展，并为人类提供更精确的时间信息。
脉冲星的观测与研究
脉冲星的观测与研究脉冲星是宇宙中非常神秘的天体之一，它们的发现和研究给天文学家带来了许多有关宇宙和物理学的重要发现。
脉冲星的观测和研究一直是天文学领域的热点之一，因为它们不仅具有极高的自转速度，还能够产生极强的射电脉冲。
本文将介绍脉冲星的观测方法、研究进展以及对宇宙的贡献。
脉冲星的观测主要依赖于射电望远镜。
通过射电望远镜的观测，天文学家可以测量到脉冲星的射电脉冲信号。
脉冲星具有非常稳定的脉冲周期，从几毫秒到几秒不等。
天文学家可以通过测量这个脉冲周期的变化来了解脉冲星的自转速度以及它们周围的环境。
在脉冲星的研究中，一个重要的突破是发现了脉冲星的伴星。
许多脉冲星都是双星系统，它们与一颗伴星围绕着共同的质心旋转。
当脉冲星和伴星靠近彼此时，它们之间可能会产生引力相互作用。
通过研究引力相互作用对脉冲星轨道的影响，我们可以了解到更多有关脉冲星的性质和演化过程的信息。
脉冲星的研究还涉及到了引力波天文学。
引力波是由质量重大的天体引起的空间弯曲，它们以波动的形式传播。
在脉冲星双星系统中，当两个天体围绕着共同的质心旋转时，它们会通过引力波辐射来损失能量和动量。
通过测量脉冲星的自转周期随时间的变化，我们可以间接地探测到引力波的存在。
除了射电观测，X射线观测也在脉冲星研究中发挥了重要作用。
脉冲星可以产生极强的射电脉冲，但它们也会释放出大量的能量以及高能粒子。
X射线望远镜可以探测到这些高能量粒子所产生的X射线辐射。
通过观测脉冲星的X射线辐射特性，我们可以了解到更多关于脉冲星的能量释放和物理过程。
脉冲星的观测和研究对我们了解宇宙和物理学有着重要的意义。
首先，脉冲星可以作为天体物理学和中子星研究的重要工具。
它们的极高自转速度和稳定的脉冲周期提供了研究极端条件下的物质性质和物理过程的独特机会。
其次，脉冲星的伴星研究揭示了双星系统和星际相互作用的重要信息，对于揭示宇宙中恒星演化和结构形成起到了关键的作用。
此外，脉冲星的观测还可以帮助我们了解引力波的性质和宇宙的几何结构。
脉冲星导航技术的研究现状与发展趋势
脉冲星导航技术的研究现状与发展趋势章节一：引言脉冲星作为一种极为稳定的天体，其精度高、稳定性好等特点，成为了现今导航领域中备受关注的一个研究对象。
脉冲星导航技术具有高精度、高可靠性以及不受地球大气等因素影响等优势，被认为是下一代导航技术发展的方向之一。
本文将从脉冲星导航技术的研究现状与发展趋势两个方面进行探讨。
章节二：脉冲星导航技术的研究现状脉冲星导航技术是以脉冲星的射电脉冲为测量基准，通过多颗脉冲星组成的星座进行导航定位的一种技术。
随着我国波束跟踪地面站建设的逐步完善，脉冲星导航技术研究也得到了重视。
目前，国内外脉冲星导航技术研究主要分为以下几方面：1. 脉冲星数学模型的建立脉冲星导航技术的研究需要建立相应的数学模型。
目前，主要采用的是时间差测量法(TOA)和时间差速测量法(TDOA)。
其中，时间差测量法主要是利用不同脉冲星之间的时间延迟测量距离差；时间差速测量法则是依靠不同脉冲星之间的射电信号在相邻时刻的相位差测量速度。
2. 脉冲星信号处理技术脉冲星在发射射电脉冲时，会受到星际介质、地球大气等多种因素的影响，从而对接收到的信号产生干扰。
因此，在脉冲星导航技术中，对信号处理技术要求较高。
当前，主要采用的是相位比较和时间比较这两种信号处理方法。
3. 脉冲星位置测量技术脉冲星定位的精度直接受到观测数据的精度影响，因此，精确测量脉冲星的位置是脉冲星导航技术研究的关键。
目前，主要采用的是星内测量和星际测量两种方法。
其中，星内测量是通过比较同一颗脉冲星的不同时间点发射射电脉冲所需要的时间，计算出脉冲星的自转周期和位置信息；星际测量则是对不同脉冲星之间的测量数据进行组合。
章节三：脉冲星导航技术的发展趋势脉冲星导航技术具有高精度、高可靠性等优势，被认为是下一代导航技术的重要发展方向之一。
未来，脉冲星导航技术的研究将从以下几个方面不断深入：1. 精度提升脉冲星导航技术研究的目标是实现毫秒级别的高精度导航定位，未来还将不断探索更高精度的测量方法和信号处理技术，以提高定位精度。
用脉冲星计时探测引力波的原理
用脉冲星计时探测引力波的原理脉冲星计时法（pulsartiming）是一种用于探测引力波的方法。
它基于脉冲星的性质以及引力波对时空的影响。
脉冲星是一类自转非常快的恒星，它们以非常规律的脉冲信号发出电磁辐射。
这些脉冲信号具有非常稳定的周期，可达到亚毫秒级（即每秒钟发射上千次脉冲）。
脉冲星的周期性使得我们能够准确地测量它们的到达时间，且可以用作一个精确的天体钟。
当引力波通过时，会引起脉冲星的到达时间微弱的改变。
这是因为引力波会在时空中产生波纹，类似于扩散的涟漪，而脉冲星所处的时空也会随之波动。
这种波动会导致脉冲星的到达时间略微延迟或提前。
通过精确测量这种到达时间的微小变化，我们可以间接地探测到引力波的存在。
具体采用脉冲星计时法进行引力波探测的步骤如下：1.首先，选择一些距离地球较近且具有稳定到达时间的脉冲星作为观测目标。
这些脉冲星通常具有较高的自转频率和稳定的脉冲周期。
2.利用射电望远镜对选定的脉冲星进行连续观测，记录每次脉冲信号的到达时间。
一般而言，脉冲星观测要持续数年甚至更长，以获得足够高精度的数据。
3.在观测结束后，通过处理观测数据，可以得到每个脉冲星到达时间的测量值。
4.接下来，利用已知的脉冲星位置和运动参数，进行模拟计算，得到理论上的预期到达时间。
这个模拟计算基于爱因斯坦的广义相对论理论，考虑引力波对时空的影响。
5.最后，将实际测量的到达时间与模拟计算得到的预期到达时间进行比较。
如果存在引力波，那么实际测量值和预期值之间就会出现微小的偏差。
通过不断精确地测量多个脉冲星的到达时间，可以进一步提高对引力波的探测灵敏度。
这种多脉冲星组合的方法可以降低一些系统误差，并增加对引力波的探测概率。
脉冲星计时法因其高精度和灵敏度而受到广泛应用。
它可以探测到不同频率范围内的引力波信号，并对引力波的性质和来源进行研究。
此外，脉冲星计时法还可以用于验证引力理论的预测，并检测一些奇特的天体现象，如超大质量黑洞的存在。
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1、脉冲星的方向测量
③ 但至今为止脉冲星的光学观测进展不大， 原因在于：
脉冲星体积很小，典型的半径仅10km，在 恒星距离尺度上它们的亮度非常微弱，如 最著名的蟹状星云中心的脉冲星为17等， 船帆座中的脉冲星甚至暗到24等。
如此微弱的天体的光学积分观测难以区分 其光辐射是连续的还是脉冲式的。
• 方向角测量得到目标天体横向位置信息，通过光 学成像技术实现，有绝对测量、相对测量和较差 测量不同方法。脉冲星的光学观测至今进展不大。
• 光行时测量得到与天体的距离有关的信息，通过 各种计时手段实现，有单向光行时测量、双向光 行时测量和较差光行时测量。对于遥远天体，只 能实现较差光行时测量。周期稳定的脉冲星的计 时观测可导出测站和太阳系质心间的较差光行时 结果。
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2、脉冲星较差光行时测量
4. 脉冲星具有非常稳定的脉冲周期，因此脉冲在 假想的真空中传播到达质心坐标系的不动点的 时刻应是可精确预测的，而其到达观测者时刻 既包含观测者位置变化的信息(几何时延)，也 包含引力场和传播介质产生的时延(物理时延)。 若将两点间较差光行时减去各种物理时延，剩 余的几何时延只反映了脉冲星到两者的距离差。 所以这也是一种较差测距。由此可给出地球或 人造天体相对于质心系的坐标信息－它们的质 心矢量在源方向的投影，其几何原理和VLBI一 样。不同的是VLBI可以测量任何形式的信号， 而计时法只适用于非常有规律的信号。
天体间弧长的较差测量。如伊巴谷卫星，用于 建立一个无定向的均匀空间框架。
5
1、脉冲星的方向测量
② 这些测量给出以角度表示的天体的方向参 数。较近的天体还可通过方向参数变化与 观测者位置变化的关系导出距离参数－视 差。光学天体测量的主要成果是建立各类 星表，一方面提供了精度不断提高的天球 参考架；另方面，为各种天体物理学观测 提供目标星表，或为天体物理学研究提供 高精度的几何参数样本。
7
1、脉冲星的方向测量
④ 若能将脉冲星的光学观测和VLBI观测 相联合，可作为光学参考架与射电参 考架联系的一种途径。也为对脉冲星 的物理研究提供可见光波段的信息。 是否应当开展脉冲星的光学观测并争 取有所突破？这需要开发特殊的观测 技术。
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2、脉冲星较差光行时测量
O
1. 遥远天体方向参数的另一类
12
2、脉冲星较差光行时测量
6. 如果将脉冲星计时观测装置放在深空飞行 器上，依据上述同样原理，可以导出飞行 器的质心坐标矢量。这为飞行器的自主导 航提供依据。对于各种地基的轨道测控技 术，横向定位精度都随航天器远离地球而 成比例下降，但观测脉冲星实现的定位精 度不随航天器远离地球而降低，这是该方 法的最大优点。至于其在航天器安全方面 的意义如所周知。
4
1、脉冲星的方向角测量
① 至今，只有光学技术可以作直接的方向角的测 量。天体光学波段的天体测量学观测，几百年 来形成系列的观测方法，有
相对于地方量度坐标系的绝对测量。如最初的 子午环绝对测量，建立最初的天球参考架。
相对于已知天体框架的相对测量。如子午环、 天体照相望远镜等，主要做参考架加密。
2
前言
对于这样一个处于初级阶段的研究方向，需 要从多方案、多视角、多途径进行探索性的 研究，并需要特别重视多学科、多团队之间 的合作、交流，包括研究成果交流、学术动 态交流，以至基础性、概念性的讨论班。 下面我们从天体测量学的角度对我国脉冲星 导航问题研究阐述我们的视角。
3
前言
• 天体坐标的测量方法可概括成方向角测量和光行 时测量两大类，航天器的位置测定也是一样。
测量方法是 测量无线电波传
播的较差光行时－测量同一 天体到两测站光行时之差，
S sr
它取决于较差三角形，并可
导出如下关系式
cA1rA2B c (s rb r) 2 B c S |s r b r|2 ... B bp h
这就是VLBI的工作原理，由此可以导出天体在基线框架 间的坐标（测天），也可导出基线在天体框架间的坐标 （测地），或两框架间的转换关系(测地球姿态）。 9
13
2、脉冲星较差光行时测量
7. 脉冲星计时方法实现的较差光行时测量，其原 理也很简单。脉冲星在测站的到达时刻，通过 地方原子钟原时转换到地球时，再转换到质心 坐标时，记为 t o 。假定整个光程空间是完全真 空的平直空间，脉冲到tˆ 达太阳系质心的时刻记
为 tˆ ，称为质心瞬间。此时较差光行时可写成 tototˆtgtph
2、脉冲星较差光行时测量
2. 如果将基线的一端放在地球卫星上或月球 上，另一端仍在地球上，作较差光行时测 量，可导出卫星或月球相对于地球的位置 信息。
3. 如果将基线的一端放在太阳系质心处，另 一端在地球或某人造天体上，作较差光行 时测量，原理上可以测定地球或人造天体 的质心坐标矢量的信息。但在现实中无法 实现在质心处放置天线并作VLBI观测，需 要借助特殊的较差测量原理。
11
2、脉冲星较差光行时测量
5. 一切射电源的VLBI测量都可给出地球赤道 的信息，而只有脉冲星计时观测导出的较 差光行时可给出黄道信息。这是至今唯一 能直接对地球作三维空间定位的方法，能 不依赖于动力学理论测定出地球实际的质 心位置。将其与其他建立在动力学理论基 础上的轨道相比较，对改进行星地球的轨 道历表和相关的理论将有许多不同的意义。
上式右端两项分别是几何时延和物理时延。
这里的 tˆ 不同于脉冲实际的质心到达时刻 t b 。
脉冲星的天体测量观测和应用
上海天文台 赵铭
(mzhao@)
2007年7月30日
1
前言
40年来，脉冲星越来越成为天体物理研究的热点领 域，自提出脉冲星计时观测可作为飞行器自主导航 的理想手段以后，特别是我们国家将其作为一项涉 及国家战略的前瞻性研究项目以后，更成为我国天 文界和航天界的一项紧迫的研究任务。 从两天来的报告所提供的情况来看，通过脉冲星计 时观测作航天器导航目前还只处于概念阶段，撇开 技术问题不说，大家反复引用的公式还只是一个原 理性的、概念性的公式，远未形成一个成熟的理论 系统和工作流程。离开实际的实现还很遥远。