“心臟”：精確定位的前提是一只“300萬(wàn)年1秒誤差”的鐘

不少人談及北斗、GPS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，第一個(gè)疑問(wèn)就是“天上的‘星星’是如何‘看到’我們的位置，又怎么能如此精準(zhǔn)地‘指引’我們的方向？”

這就不得不提到被稱作衛(wèi)星“心臟”的原子鐘，導(dǎo)航系統(tǒng)幾乎都是依靠它來(lái)“掌握”時(shí)間的精度。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊長(zhǎng)風(fēng)說(shuō)，時(shí)間精度就是衛(wèi)星導(dǎo)航的“命門(mén)”，天地間時(shí)間越同步、誤差越小，定位精度越高。

然而，在北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)展初期，我國(guó)并不具備研制生產(chǎn)星載原子鐘的能力。楊長(zhǎng)風(fēng)說(shuō)，過(guò)去，只有少數(shù)國(guó)家能夠制造衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用的高精度原子鐘，但對(duì)我國(guó)實(shí)行嚴(yán)格限制，甚至直接禁運(yùn)，“這才倒逼我們研制能夠上星的原子鐘”。

直到北斗二號(hào)建設(shè)時(shí)，他國(guó)壟斷才被徹底打破。如今，北斗三號(hào)建設(shè)大幕拉開(kāi)，我們也迎來(lái)了最新一代原子鐘——“銣原子鐘”。

所謂“銣原子鐘”，是以銣原子躍遷為物理基礎(chǔ)建立的一套極度精密的電子設(shè)備，簡(jiǎn)稱“銣鐘”。其穩(wěn)定度，直接關(guān)乎導(dǎo)航衛(wèi)星的定位、測(cè)速和授時(shí)功能的精度，甚至可以說(shuō)，直接決定著導(dǎo)航衛(wèi)星的成敗。

楊長(zhǎng)風(fēng)說(shuō)，北斗三號(hào)所配備的銣鐘，其穩(wěn)定度達(dá)到E－14量級(jí)，“這相當(dāng)于300萬(wàn)年只有1秒誤差”。

中國(guó)航天科技集團(tuán)五院北斗三號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師王平說(shuō)，這一技術(shù)進(jìn)步，直接推動(dòng)了我國(guó)全球?qū)Ш较到y(tǒng)定位精度，由之前“區(qū)域系統(tǒng)”的10米，跨越到后續(xù)“全球系統(tǒng)”米級(jí)分辨率，測(cè)速和授時(shí)精度同步提高一個(gè)量級(jí)。

五院原子頻標(biāo)領(lǐng)域首席專家賀玉玲博士透露，當(dāng)前，中國(guó)航天科技集團(tuán)五院西安分院正在研制甚高精度銣原子鐘，爭(zhēng)取未來(lái)將導(dǎo)航衛(wèi)星的定位精度、授時(shí)精度再提高一個(gè)量級(jí)，屆時(shí)，這種追求精度極致的探索，或?qū)?dòng)新興產(chǎn)業(yè)和新興社會(huì)應(yīng)用的出現(xiàn)。