在科幻影片的宏大场景中，太空飞船在震耳欲聋的轰鸣与刺目光芒中启程，穿越星辰，向着遥远的星系进发。这样的场景令人心潮澎湃，但一个现实问题也随之浮现：在浩瀚无垠的宇宙中，飞船如何确保不会迷失方向？
地球上的我们依赖地图软件轻松导航至陌生之地，但在太空，没有现成的“宇宙地图APP”可供使用。然而，人类已经掌握了多种太空导航技术，这些技术在星际探索的新时代依然能够发挥重要作用。
自古以来，人类就利用指南针来确定方向，它指向的是地球的南北磁极。在大气层和近地轨道，地球磁场依然强大，航天飞机和人造卫星能够借此辨认方向。它们还配备了红外地平仪，这种仪器能够测量飞行器与地球之间的垂直距离，从而实现近地航天的精准定位和导航。
然而，当航天器前往月球或火星等更远的天体时，地球的磁场效应变得微乎其微，探月卫星和探火卫星基本无法探测到地球磁场，这时它们采用的是无线电导航。卫星上搭载的“星体追踪器”能够识别周围的星星，通过“目测”来确定自己相对于地球的大致方位。然后，它会定期向地球发射无线电信号，这些信号被地球上不同位置的天线接收。由于无线电信号在远距离传播时到达不同天线的时间会有微小差异，地面站就能通过几何运算确定卫星的位置，并将这些信息反馈给卫星。
当航天器进入太阳系更远的空间时，无线电信号需要很长时间才能到达地球，甚至可能丢失信号，这时航天器必须学会自己认路。惯性导航是一种不依赖外部信号的导航方式，它根据物体自身的加速度来推算其移动方向。然而，惯性导航的误差会随时间累积，因此需要辅助导航来校准。人类已经掌握了太阳系内行星在任意时刻的位置，并制成了星历表。航天器观测到几颗行星后，可以根据行星之间的夹角、行星和恒星之间的夹角等信息，与星历表进行对比，从而推理出自己的位置、速度等参数。
飞出太阳系后，太阳系内的星历表也失去了作用。为此，天文学家提出了脉冲星导航这一全新的定位方法。脉冲星是一种特殊的中子星，它在高速自转的同时放出X射线。只有当脉冲星的磁极正好对准航天器时，航天器才能收到它的X射线信号。这种信号是一阵一阵的，就像人的心跳。航天器可以通过接收到的X射线频率变化来判断自己是在靠近还是远离脉冲星。如果同时观测多颗脉冲星，就能让它们像灯塔一样指示方向。目前，人们已在银河系中发现了数千颗脉冲星，因此脉冲星导航被认为是未来探索太阳系外空间最有潜力的导航系统。
这些导航手段并不是孤立的，很多时候需要联合使用。随着人类向深空发展的脚步不断加快，在未来的某一天，如果人类能够迁居到其他恒星系统甚至其他星系，在新的行星上建立家园，那么同样可以把这颗行星当作新的地球，利用它的磁场、地面站以及周围行星与脉冲星绘制出新的地图，在茫茫星海中找到通往新家园的航路。
