我國自主研製的北鬥衛星導航系統，將於2018年形成面向「一帶一路」沿線國家的服務能力，2020年形成全球服務能力。由上海天文臺自主研發的星載氫原子鐘，首次搭載北鬥實驗衛星，自去年11月9日開機穩定運行至今。
作為一種精密的計時器具，氫原子鐘的精度到底有多高？「機械錶1天差不多有1秒誤差，石英表1天大概有0.1秒誤差，而氫原子鐘數百萬年才有1秒誤差。」星載氫原子鐘項目負責人帥濤說。
為改善導航系統指標，國外主要衛星導航系統都配置了高性能原子鐘，如美國GPS衛星配置了銫原子鐘和銣原子鐘，歐洲伽利略衛星、俄羅斯格洛納斯衛星配置了氫原子鐘和銣原子鐘。銣原子鐘和銫原子鐘各有特色，銣原子鐘造價比較便宜，但精度相對較差；銫原子鐘長時間性能好，比較適合用於地面時間基準；氫原子鐘的短中期性能比前面兩個都好，適合用於導航衛星時間維持。
我國北鬥局域系統衛星僅配置了銣原子鐘，目前其在軌服務能力可滿足我國區域導航定位要求。北鬥全球系統衛星以提供全球高精度導航定位服務能力為目標，對星載原子鐘提出了更高要求。星載氫原子鐘穩定程度高，但技術難度大，而且國外對該項技術出口限制非常嚴格。
上海天文臺上世紀70年代研製出我國首臺地面主動性氫原子鐘。從2003年開始，天文臺啟動了星載氫原子鐘研究項目。和地面產品使用的原子鐘不同，星載氫原子鐘除需具備高穩定性、高精度外，還需產品體積小、重量輕、可靠性高，能經受衛星發射期間震動、衝擊等力學考驗，能適應衛星在軌運行期間的高低溫環境和空間輻射環境，並且能在軌連續穩定工作12年以上。
如何讓數百公斤重的主動性氫原子鐘瘦身，成為科研團隊需跨過的一道「坎」。為了讓氫原子鐘「瘦」到100多公斤的極限，研究團隊果斷轉向研製被動型氫原子鐘。在首席科學家林傳富研究員的帶領下，團隊經過6年的原理探索和技術工程化改造，終於突破了關鍵技術，完成星載氫原子鐘研製所需的各項技術積累，其中電極式微波腔技術、雙頻電路技術等應用於氫原子鐘更是國際首創。
不過，當時的氫原子鐘整機依然有35公斤，這對於一顆衛星來說還是太重，而且每重1公斤就會給衛星搭載增加一份重大的負擔。經過一次次技術攻關，最後終於成功「瘦身」到25公斤。
目前，上海天文臺已具備每年4臺氫原子鐘的研製能力。