“心臟”：精確定位的前提是一只“300萬年1秒誤差”的鐘

不少人談及北斗、GPS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，第一個疑問就是“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“掌握”時間的精度。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊長風(fēng)說，時間精度就是衛(wèi)星導(dǎo)航的“命門”，天地間時間越同步、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，我國并不具備研制生產(chǎn)星載原子鐘的能力。楊長風(fēng)說，過去，只有少數(shù)國家能夠制造衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用的高精度原子鐘，但對我國實(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”。

直到北斗二號建設(shè)時，他國壟斷才被徹底打破。如今，北斗三號建設(shè)大幕拉開，我們也迎來了最新一代原子鐘——“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，簡稱“銣鐘”。其穩(wěn)定度，直接關(guān)乎導(dǎo)航衛(wèi)星的定位、測速和授時功能的精度，甚至可以說，直接決定著導(dǎo)航衛(wèi)星的成敗。

楊長風(fēng)說，北斗三號所配備的銣鐘，其穩(wěn)定度達(dá)到E－14量級，“這相當(dāng)于300萬年只有1秒誤差”。

中國航天科技集團(tuán)五院北斗三號衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師王平說，這一技術(shù)進(jìn)步，直接推動了我國全球?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)”米級分辨率，測速和授時精度同步提高一個量級。

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，爭取未來將導(dǎo)航衛(wèi)星的定位精度、授時精度再提高一個量級，屆時，這種追求精度極致的探索，或?qū)有屡d產(chǎn)業(yè)和新興社會應(yīng)用的出現(xiàn)。