壹、為什麽是原子鐘?
目前國際上的四大衛星導航定位系統,都是利用信號傳播時間,通過測量衛星與用戶、地面站的距離,進而推導出精確的位置。
只要確定電磁波從用戶傳到衛星的時間差,就可以推導出兩者的距離。
壹旦時間差不夠精準,就會出現失之毫厘,謬以千裏的錯誤定位。
所以,大家看出來了,衛星導航定位的核心是時間差測量。
時間差測量越精密,位置解算定位就越精確。
在衛星導航系統中,1納秒(十億分之壹秒)的時間誤差將導致0.3米的距離誤差。
同時,不同衛星之間也需要時差測量或時間同步,衛星鐘之間有偏差,也無法實現導航定位。
從上面的描述可以看出,要實現精密的時間測量,目前世界上只有原子鐘能做到。
原子鐘的精度可以達到每100萬年時間誤差不超過1秒。
因此原子鐘技術是整個北鬥導航系統的核心組成部分,導航定位準不準,很關鍵的壹點就是看原子鐘的準確性。
星載原子鐘成為了導航衛星的“心臟”,就如同壹塊“手表”,為衛星導航用戶提供精確的時間信息服務。
星載原子鐘就成了繞不開的“攔路虎”,沒有它,北鬥衛星就上不了天!
二、仰望星空,攻克無“鐘”之困
北鬥二號系統建設之初,當時世界上只有少數幾個國家具備星載原子鐘的研制能力,由於中國當時的技術基礎還比較薄弱,只好去國外買。
之前,北鬥壹號衛星用的是兩只美國進口的原子鐘,指標低,勉強夠用。
北鬥二號衛星研制初期,還是用的老辦法,去國外買。
但國外好幾家都以保密為由,壹口回絕了。
後來,好不容易找到歐洲壹家廠商,答應賣給我們壹款產品,技術參數基本夠用,正準備簽合同。
沒想到除了價格壹漲再漲,對方還附加了壹系列霸王條約:比如賣給我們的產品,檔次要比他們用於伽利略導航系統的低壹個級別,發貨時還必須等待他們國家有關部門的批復等等。
星載原子鐘,北鬥遭遇了“華為式”卡脖子的技術封鎖!!!
“我們再也不能對進口產品存在依賴性了。星載原子鐘必須下決心自己搞,就是砸鍋賣鐵也要做出自己的品牌。” 當時孫家棟院士說。
買不如造!!!
在這種信念的支撐下,2005年,北鬥人組織了三支隊伍妳追我趕進行攻關,用了不到兩年的時間就打破了國外壟斷,實現了從無到有,從有到精,性能指標不斷提高的銣原子鐘,填補了國內空白。
當中國宣布星載原子鐘研制成功後,國外的原子鐘廠商馬上就主動找上門來,條件出奇的好,價格也壹降再降,但為時已晚,中國已經決定用自己的原子鐘建設北鬥系統。
2007年,裝載有國產原子鐘的首顆北鬥二號衛星,順利發射成功。
隨後發射的北鬥三號衛星更是采用了更高性能銣原子鐘。
新壹代銣原子鐘每天的頻率穩定度較之前提高了整整10倍,達到世界先進水平,達到300萬年差1秒的精度。
小結:
在任何具有戰略意義的領域,被其他國家實施技術封鎖,就會面臨“卡脖子”的困境。
我們唯有堅持自主創新,讓壹項項關鍵技術掌握在我們自己手中。
現在,距離北鬥壹號工程立項已經過去了27年,北鬥系統攻克了星間鏈路、高精度星載原子鐘等160余項關鍵核心技術,突破500余種器部件國產化研制,實現北鬥三號衛星核心器部件100%國產化。
“空談誤國、實幹興邦。”