中國銫原子噴泉鍾精度有望達到一億年不差一秒

2021-01-15 中國質量新聞網

伽利略導航系統故障再次凸顯時間頻率系統的重要性

中國銫原子噴泉鍾精度有望達到一億年不差一秒

本報訊 （記者史玉成）7月11日起，由歐盟主導的伽利略全球衛星導航系統出現故障，除測試中的兩個衛星外，其餘22個已投入正式使用的衛星全數「無法使用」，令系統陷入完全癱瘓狀態。目前判定的故障原因是位於義大利的時間同步系統出現問題。

衛星導航系統是基於時間頻率的測量實現位置、速度和時間的確定。其時間頻率系統可以分為空間段、地面段和用戶段3個部分。據了解，從7月10日開始，我國建設的國際GNSS（全球導航衛星系統）監測評估系統就已經記錄到伽利略系統的信號異常。由於其系統中的所有衛星都步調一致「掉線」，因此專家初步判定是地面段出現問題。前歐洲空間局GNSS發展計劃的一位負責人此前也向媒體表示，伽利略系統的故障是由位於義大利富齊諾控制中心的精密定時裝置引起的。這一裝置的核心是一個氫原子鐘和多個銫原子鐘。

高精密的時間頻率體系是衛星導航的基石。我國的北鬥衛星導航系統發展也離不開精準的時間頻率體系。目前我國研製並正在使用的銫原子噴泉鍾，測量精度已經可以達到3000萬年不差一秒。早在2014年時，我國的銫原子噴泉鍾通過評審被接收為國際計量局（BIPM）認可的基準鍾之一，參與駕馭國際原子時（TAI）。我國也是繼法、美、德、意、日、英、俄7國之後，在國際標準時間的產生過程中不僅具備了話語權，更具備了表決權。

現在，我國的秒長國家計量基準——銫原子噴泉鍾和原子時標國家計量基準，共同構成了中國的時間頻率基準。這是我國時間頻率計量體系的源頭，也為我國的衛星導航系統提供技術支持。據了解，我國正在緊鑼密鼓地布局新一代銫原子噴泉鐘的研製工作，目前正在評定認證過程中，今年有望投入使用。與正在使用的銫原子噴泉鐘相比，新一代銫原子噴泉鐘有著飛躍性的創新發展，有望達到1億年不差1秒。

伽利略衛星導航系統與美國GPS全球衛星導航系統、俄羅斯格洛納斯全球衛星導航系統、我國北鬥衛星導航系統並稱為全球四大衛星導航系統。該系統預定於2020年完成全部組網。有專家稱，在此關鍵時刻發生這種嚴重事故，將可能重挫市場對於這套新興導航系統的信心，加深對其系統可靠性的擔憂。

6月25日，我國成功發射第46顆北鬥導航衛星。該衛星是北鬥三號系統的第21顆組網衛星、第2顆傾斜地球同步軌道衛星，經過一系列在軌測試後，衛星將與此前發射的20顆北鬥三號衛星組網運行。據了解，北鬥三號系統中採用了一套其他導航衛星所不具備的技術——Ka頻段中速星間鏈路，這將使得北鬥系統不需要全球布站。

專家表示，在下一步北鬥衛星導航系統的持續發展中，還需要對時間頻率體系的持續重視和支持。

《中國質量報》

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