我國新一代氫原子鐘、銣原子鐘達到了國際先進水平

2020-12-05 解放軍新聞傳播中心

來源：裝備科技微信公眾號 作者：部英男、吳巍

2018年1月12日7時18分，我國在西昌衛星發射中心用長徵三號乙運載火箭，以「一箭雙星」方式成功發射第二十六、二十七顆北鬥導航衛星。兩顆衛星上均裝載了中國航天科工集團二院203所研製的一臺高精度銣鍾和一臺星載氫鍾，技術指標達到了國際先進水平。

▲2018年1月12日7時18分，我國在西昌衛星發射中心用長徵三號乙運載火箭（及遠徵一號上面級），以「一箭雙星」方式成功發射第二十六、二十七顆北鬥導航衛星。圖為搭載第二十六、二十七顆北鬥導航衛星的長徵三號乙運載火箭點火發射。 楊中洲 攝

作為導航衛星的「心臟」之一，高性能的星載原子鐘對導航精度起到重要作用。本次發射的北鬥三號導航衛星上裝載有新一代高精度銣原子鐘，相比前代產品其體積更小，重量更輕，技術性能大幅提升。

▲星載銣原子鐘。

▲星載氫原子鐘。

據了解，原子鐘是利用原子躍遷頻率穩定的特性來獲取精準時間頻率信號的設備，其研發涉及到量子物理學、電學、結構力學等眾多學科，目前國際上僅少數國家具有獨立研製能力。星載原子鐘主要應用於導航系統，分為氫原子鐘、銣原子鐘和銫原子鐘三種。國際導航系統均採用了銣原子鐘搭配銫原子鐘或銣原子鐘搭配氫原子鐘的方案。

▲圖為航天科工二院203所技術人員正在進行熱真空測試。

航天科工二院203所目前還為北鬥系統的地面守時站研製藍寶石主動型氫鍾，這種原子鐘擁有國內最高性能指標，可在地面環境進行高精度守時。

目前，航天科工二院203所已累計為客戶提供了40餘臺星載原子鐘。為此還獲得了2017年國家科技進步特等獎。

▋作者：部英男、吳巍

▋來源：解放軍報社裝備發展部分社

▋監製：鄒維榮

▋責編：韓阜業

▋編輯：王曉學

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    微波鍾是目前最精確的時間測量器具之一，是世界上公認的最難研製的微波鍾系統之一，汞離子鍾躍遷頻率高，對空間環境的適應能力強，在體積功耗不變的情況下，可以比現有的主流星載鍾指標提高1～2個數量級，是新一代星載原子鐘的發展方向，有望應用於下一代北鬥導航衛星。
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    其中一個非常重要的原因就是我們所採用的銣原子鐘是進口的，我們非常擔心在這個技術點上被國際「友人」卡了脖子。於是才有了後面自主研發的氫原子鐘取代了原來進口的銣原子鐘。那麼到底這個原子鐘為什麼會在整個北鬥計劃中佔到這麼重要的一個地位，小編和大家一起來看看這神秘的原子鐘到底是什麼樣的東西。以及為什麼我們的科研人員會選擇走氫原子鐘這條路線。
  • 氫原子鐘到底哪裡好？為何中國選擇它作為北鬥核心部件
    而在這個時候，我們也可以聊聊關於北鬥衛星的一些問題了，比如它的核心部件之一氫原子鐘。只不過呢，我國其實並沒有那個技術去製造銣原子鐘，想要進口，但是卻有得考慮會被那些「國際友人用力撫摸脖子」的情況，所以最後只能採取氫原子鐘來完成。
  • 中國空間站將應用自主研發的主動型氫原子鐘
    近日中國航天科工集團二院203所自主研發的空間主動型氫原子鐘，在中國載人航天空間原子鐘項目載荷擇優評比中一舉斬獲頭籌，未來將應用在中國的空間站項目中，於2022年左右完成發射。項目採用鍶光鍾、銣噴泉鍾、主動型氫原子鐘共同組建空間原子鐘鍾組。主動型氫鍾將作為核心載荷，長期無間斷運行。專家介紹，中國將在更寬廣空間範圍內進行時間比對，系統產生地高準確度、高穩定度時間頻率信號將對中國北鬥導航系統進行能力增強。主動型氫原子鐘是目前可成熟應用的原子鐘裡中短期指標最高的原子鐘。
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    本報北京8月21日電 記者陳海波從國家質檢總局獲悉，由中國計量科學研究院研製並運行的「NIM5銫原子噴泉鍾」通過評審，成為國際計量局認可的基準鍾之一，參與駕馭國際原子時（TAI）。
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