“让北斗用上最好的钟”

 
 
“让北斗用上最好的钟”  
 

■本报记者 王之康

6月23日9时43分，西昌卫星发射中心。搭载着北斗三号最后一颗全球组网卫星的长征三号乙运载火箭，陪伴着火光、烟雾和轰鸣声，飞离塔台，冲向云霄，并精确进入预定的地球静止轨道。

不久之后，作为四大全球卫星导航系统之一的北斗，将为全球用户提供越发完备的时空信息处事。个中，与人们日常糊口息息相关的，要数全天时、全天候、高精度全球定位导航授时处事了。

这项处事的实现离不开一个焦点装置，即卫星的“心脏”——原子钟。

从无到有、由有到精

上世纪90年月，我国拟定了北斗卫星导航系统“三步走”的成长计谋。星载原子钟是导航卫星的要害技能。

凡是，导航卫星上应用的原子钟有铷原子钟、铯原子钟和氢原子钟。相较而言，铷原子钟体积小、重量轻、功耗低、靠得住性高、寿命长，制造和利用本钱也最低，因此被各国导航系统普遍回收。

其时，星载原子钟技能仅为西欧少数科技强国把握，在我国属于技能空缺。要建成完全自主可控的卫星导航系统，我国只能走自主研发的阶梯。但要实现从无到有的打破，其难度可想而知。

1997年，这个重担落在了中国科学院紧密丈量科学与技能创新研究院（原武汉物理与数学研究所）研究员梅刚华的肩上。

“刚开始做的时候，我们的铷原子钟的精度跟西方发家国度的差距有两个数量级。”梅刚华汇报《中国科学报》，“对铷原子钟的寿命、靠得住性和卫星情况适应性等，则完全没有设计观念，差不多就是一片空缺，只能下苦工夫，重复设计、试验、改造，寻找最佳方案。”

从当时开始，梅刚华就教育团队一头扎进了星载铷原子钟技能研究事情中。从此的20多年间，抱着“让北斗用上最好的钟”的信念，梅刚华团队相继打破了星载铷原子钟精度、小型化、寿命、靠得住性和卫星情况适应性五大要害技能，研制出三代星载铷原子钟，使我国星载铷钟技能实现了从无到有、由有到精的超过。

如今，北斗三号卫星的每颗卫星都装上了梅刚华团队的星载铷原子钟。已经投入利用的第三代产物——甚高精度星载铷原子钟，其精度可以到达天天100亿分之5秒，处于国际领先程度。

不外，梅刚华并没有满意于研究近况。“我们正在研制新一代星载原子钟，预期精度比甚高精度星载铷钟更高。”

从铷钟到氢钟

险些与梅刚华团队同时，一支来自中国科学院上海天文台（以下简称上海天文台）的科研团队也投入到星载原子钟的研制队列傍边。不外，他们研制的是别的一种原子钟——星载氢原子钟。

其实，从上世纪七八十年月开始，上海天文台就开始了地面氢原子钟的研制事情，这也为2002年我国首台星载氢原子钟的降生及其之后的工程化研制奠基了深厚的基本。

“氢钟同时具备频率不变性好、漂移率小的特点，在主要担保精度的同时还能提高卫星的自主运行本领。”上海天文台研究员帅涛汇报《中国科学报》。

今朝，仅有中国的北斗卫星和欧洲的伽利略卫星同时设置了星载铷原子钟和星载氢原子钟。

据帅涛先容，我国研制的星载氢原子钟与欧洲的对比，两者地面测试机能相当，但从在轨综合表示来看，我国星载氢原子钟实现的用户测距误差更小。

2015年9月，由上海天文台研制的我国首台星载氢原子钟随北斗三号卫星上天应用。它打破了多项要害技能，焦点元器件全部国产化，实现了完全自主可控。

纵然氢原子钟在太空中突发妨碍，也丝绝不消担忧。