中國氫銣原子鐘居國際先進(jìn)水平 應(yīng)用北斗導(dǎo)航更精準(zhǔn)

       日前，我國采取一箭雙星方式，成功發(fā)射了北斗三號第三、四顆組網(wǎng)衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星上均裝載了中國航天科工二院203所研制的一臺高精度銣原子鐘和一臺星載氫原子鐘，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
       原子鐘是利用原子躍遷頻率穩(wěn)定的特性來獲取精準(zhǔn)時間頻率信號的設(shè)備，其研發(fā)涉及量子物理學(xué)、電學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等眾多學(xué)科，目前國際上僅中、美、俄等少數(shù)國家具有獨立研制能力。星載原子鐘主要應(yīng)用于導(dǎo)航系統(tǒng)，分為氫原子鐘、銣原子鐘和銫原子鐘3種。美國的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、歐洲的伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)及俄羅斯的格洛納斯導(dǎo)航系統(tǒng)，均采用了銣原子鐘搭配銫原子鐘，或者銣原子鐘搭配氫原子鐘的方案，充分發(fā)揮了銣原子鐘體積小、重量輕及銫原子鐘、氫原子鐘長期性能優(yōu)異的特點。
       作為導(dǎo)航衛(wèi)星的“心臟”之一，高性能的星載原子鐘對導(dǎo)航精度起到?jīng)Q定性作用。相比北斗一期、二期工程中單純采用銣原子鐘，本次發(fā)射的北斗三號導(dǎo)航衛(wèi)星上裝載有新一代高精度銣原子鐘，比前代產(chǎn)品體積更小、重量更輕，技術(shù)性能大幅提升。
       更值得一提的是裝載的星載氫原子鐘，這是其在北斗二代二期試驗衛(wèi)星得到驗證后，首次應(yīng)用于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星。相比銣原子鐘，氫原子鐘在重要技術(shù)指標(biāo)，如頻率穩(wěn)定度、頻率準(zhǔn)確度及日漂移率等方面具有明顯優(yōu)勢。星載氫原子鐘的應(yīng)用可使北斗導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)更高的定位精度、全球覆蓋及較長的自主導(dǎo)航能力，顯著降低北斗導(dǎo)航系統(tǒng)全球應(yīng)用時的校時壓力。
       星載氫原子鐘包括物理和電路兩部分，構(gòu)成較為復(fù)雜。衛(wèi)星發(fā)射及在軌運行時需要面對的振動、溫度、輻照等苛刻環(huán)境要求，進(jìn)一步增加其研制難度。經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，我國相繼解決了高性能長壽命吸氣劑復(fù)合真空泵技術(shù)、微波腔和磁屏蔽的小型化及抗振性等一系列技術(shù)問題；溫控系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化，電磁兼容性的改善，使星載氫原子鐘長期頻率穩(wěn)定度大幅提高，增強(qiáng)了整機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性。最終攻克了包括指標(biāo)優(yōu)化，整機(jī)小型化、輕量化技術(shù)研究，可靠性與長壽命技術(shù)研究等關(guān)鍵技術(shù)難題。目前，我國的星載氫原子鐘在技術(shù)性能及可靠性上均達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平，為北斗三號組網(wǎng)衛(wèi)星的高性能、長壽命要求提供了有力保障。
       “作為無線電時間頻率計量標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的尖端技術(shù)，我國正在進(jìn)入星載原子鐘研制的‘無人區(qū)’。”航天科工二院203所黨委書記韓志平表示，未來中國的星載原子鐘將會有更多原創(chuàng)性突破，助力我國航天事業(yè)發(fā)展。

       （來源：人民日報）

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