Tähtitieteellinen merenkulku (tähtimerenkulku) on oppi, jossa aluksen sijainti määritetään taivaankappaleiden avulla. Paikanmäärityksen perusteena toimivat ristisuuntiman eri muodot. Koulutuspurjehduksen osalta tämä tarkoittaa sitä, että aluksen elektroniseen paikanmääritykseen käytettävät laitteet eivät olleet vanhuskadettien käytössä lähdettäessä Las Palmasista ja vanhuskadettien tuli määrittää sijaintinsa ja käytettävä suunta astronomisen paikanmäärityksen korkeusmenetelmällä Englannin kanaalin suulle asti.

Aluksen paikan määrittämiseen astronomisesti vaaditaan merkintäpaikka, havaintoaika sekä taivaankappaleen mitattu korkeus.

Toisen legin aikana kadetit määrittivät aluksen (oletetun) merkintäpaikan merkinnänpidon perusteella. Merkinnänpidossa aluksen sijaintia arvioidaan jatkuvasti suunnan, nopeuden ja aluksen kulkuun vaikuttavien ilmiöiden perusteella, kuten sorto ja virta.

Taivaankappaleen havaintoajan on oltava hyvin tarkka, ja tästä syystä siinä on käytettävä sekunnin tarkkuutta. Käytännössä tämä voi tarkoittaa sitä, että mitattaessa taivaankappaleen korkeutta, tulee toisessa kädessä olla sekuntikello ja toisessa sekstantti.

Taivaankappaleen mitattu korkeus saadaan sekstantin avulla. Sekstantilla mitataan taivaankappaleen korkeus horisontista asteina. Mitattu korkeus ei kuitenkaan vielä vastaa täysin todellisuutta, sillä siihen vaikuttaa mm. havaitsijan silmänkorkeus, sekstantin indeksivirhe, vallitsevat olosuhteet sekä valon taittuminen ilmakehässä. Edellä mainitut tulee ottaa huomioon ja laskea määritettäessä todellista korkeutta. Laskettu korkeus saadaan matemaattisen kaavan avulla, jota verrataan todelliseen korkeuteen. Tästä saadusta tuloksesta voidaan määrittää aluksen etäisyys suhteessa mitattuun taivaankappaleeseen. Tosisuuntima mitattuun taivaankappaleeseen saadaan lasketusta atsimuutista, joka myös määritetään matemaattisen kaavan avulla.

Kahdella taivaankappaleella ja niistä lasketuilla tosisuuntimilla sekä etäisyyksillä voidaan ristisuuntia aluksen sijainti.

Astronomisessa merenkulussa käytettäviä taivaankappaleita ovat Aurinko, Kuu, planeetat sekä kiintotähdet. Käytettäviä planeettoja ovat Venus, Mars, Saturnus ja Jupiter. Kiintotähdet jaetaan ryhmiin, joita kutsutaan tähtikuvioiksi ja kirkkaimmilla tähdillä on myös nimet. Käytettävistä taivaankappaleista tarkin mittaustulos paikanmääritykseen saadaan kiintotähdistä.

Sekstantilla voidaan hyvinkin tarkasti mitata taivaankappaleiden korkeuskulmia horisontista. Sen rungossa on peili (isopeili), joka on kiinnitetty kulma-asteikkoon. Tämän lisäksi sekstantissa on toinen peili (pikkupeili), joka on puoliläpäisevä ja joka heijastaa kohteen suoraan riippumatta asetetusta kulmasta.

Mittaus sekstantilla tapahtuu siten, että haluttu taivaankappale tähdätään okulaariin näkyviin, jonka jälkeen liikkuvaa peiliä säätämällä taivaankappale ”pudotetaan” horisontin tasolle. Hienosäätämällä kulmaa pienemmällä ja tarkemmalla mikrometrillä, voidaan taivaankappaleen korkeus lopuksi lukea kulma-asteikolta.

Puolipäivätyössä määritetään havaintopaikan latitudi auringosta sen sivuuttaessa havaintopaikan ylämeridiaani, joka käytännössä tarkoittaa sen korkeinta kohtaa taivaalla. Puolipäivätyön valmisteluihin kuuluu sen kellonajan määrittäminen, milloin aurinko on korkeimmillaan havaintopaikalla. Tästä syystä aluksella on ilmoitettu puolipäivätyön ajankohta, jotta kadetit ovat tienneet olla mittaamassa auringon korkeutta juuri oikealla hetkellä. Käytännössä tämä tapahtuu siten, että aurinko ”pudotetaan” horisontin tasalle ja sitä pidetään siinä, kunnes se juuri ja juuri painuu horisontin alapuolelle. Tämä hetki mitataan sekunnin tarkkuudella, ja siitä johtuvat ”HEP!”-huudot ovatkin saattaneet ihmetyttää osaa miehistöstä. Laskun jälkeen lopputuloksena on havaintopaikan latitudi.

Tähtien tunnistamiseen ja opetteluun ei ole yhtä oikeaa tietä. Ensin kannattanee kuitenkin aloittaa tähtikuvioiden opettelu esimerkiksi tämän kaltaisesta kuvasta:

Usein on kuitenkin helpompaa opetella 2-4 kuviota, jotka löytämällä muidenkin kuvioiden löytäminen helpottuu. Kun kuviot alkavat hahmottua ja ne myös löytää tähtitaivaalta, voi aloittaa kuvioiden kiintotähtien nimien opettelun. Tähdet, kuten Deneb (Joutsen), Capella(Ajomies) sekä
Ison Karhun tähtikuvion Alkaid, Alioth ja Dubhe voisivat olla hyviä ensimmäisiä tähtiä opetella.

Vanhimman vuosikurssin kadettien tulee koulutuspurjehduksen aikana tunnistaa 20 kiintotähteä sekä 10 tähtikuviota. Määrä voi kuulostaa paljolta, mutta todellisuudessa ne oppii yllättävän nopeasti. On pidettävä mielessä, että ellei tähtiä tunnista, ei myöskään astronominen merenkulku niiden avulla ole mahdollista