揭秘北斗衛星的“中國心”

▲長征三號乙運載火箭聳立在發射塔架上。史嘯攝/光亮圖片

▲發射前，手藝人員對火箭進行各項功能查抄。史嘯攝/光亮圖片

▲斗極導航衛星上所搭載的星載銣原子鐘。中國航天科工集團二院203所供圖

▲長征三號運載火箭（及遠征一號上面級）當作功發射第五、六顆斗極三號全球組網衛星。新華社發（梁珂巖攝）

▲處于總裝階段的長征三號乙運載火箭。史嘯攝/光亮圖片

2月12日，我國采納一箭雙星體例，當作功發射了斗極三號第五、六顆組網衛星，這兩顆衛星上各裝載了中國航天科工集團二院203所研制的高精度銣原子鐘，作為我國自立研制的星載原子鐘，其手藝指標達到了國際進步前輩程度。

跟著斗極三號第5顆、第6顆導航衛星發射當作功，李春景與他的團隊擊掌相慶，作為203所原子頻率尺度研究室副本家兒任，他曾負責斗極三號導航衛星重年夜專項高精度星載銣原子鐘的研制，他率領的團隊研制的星載銣原子鐘被視作斗極二代導航衛星研制難度最年夜的產物之一，其手藝含金量之高，霸占難度之年夜，曾讓斗極導航衛星總設計師謝軍感言其研制過程“可歌可泣”。那么，原子鐘是什么樣的鐘？它跟衛星導航之間又有什么關系呢？

1、原子鐘是導航衛星的“心臟”

“星載原子鐘作為導航衛星的‘心臟’，決議了導航系統的導航定位、測速及授時的精度，是一個國度可否具備自力成長導航系統能力的焦點手藝之一。”作為斗極二代導航衛星高精度星載銣原子鐘研發負責人，李春景已經在原子鐘研制的戰線上奮戰了14個年初，一談到星載原子鐘，他的話匣子就打開了。

據他介紹，斗極衛星導航系統作為我國正在實施的自立研發、自力運行的全球衛星導航系統，其導航的根基道理為操縱多個衛星與地球上某個物體之間的距離來確定該物體的位置。按照物理學道理，這個距離可以用旌旗燈號傳布速度與時候相乘而獲得，而衛星導航所利用的旌旗燈號傳布速度，其數值是固心猿意馬的，因而時候測度越切確，距離計較越精準，導航的位置定位就越精確。

因而，從這一角度來說，“衛星導航的焦點就是時候測量”。203所別的一條目星載原子鐘——氫原子鐘的本家兒管設計師王文明說，導航衛星上用來計較時候的緊密裝配就是原子鐘，它操縱原子接收或釋放能量時發出的電磁波來進行計時。因為這種電磁波很是不變，再操縱一系列緊密的儀器進行節制，原子鐘的計時精度可以達到每2000萬年才誤差1秒，從而為衛星導航供給切確的時候測度，也是以被稱為導航衛星的“心臟”。

今朝星載原子鐘分為氫原子鐘、銣原子鐘和銫原子鐘，別離操縱氫、銣、銫三種元素來制造。此中，氫原子鐘不變度指標最優，但研制難度也最高；銣原子鐘具有體積小、重量輕、功耗低、手藝難度較低、靠得住性高檔優勢，為今朝列國導航系統遍及采用；銫原子鐘利用壽命短，但最年夜優勢是具有低漂移特征。

“今朝我國已經霸占了銣原子鐘、氫原子鐘的關頭手藝，并已經在斗極導航衛星上利用了這兩種原子鐘搭配來測按時間的方案。”李春景說。與此同時，203所也已經組建了星載銫原子鐘團隊，并開展研制，將來也有但愿當作為斗極導航衛星的“心臟”。

2、當之無愧的高科技工藝精品

任何想要進入203所原子鐘嘗試室一探討竟的人，都需要用白年夜褂、口罩、頭套、手套、鞋套全副武裝起來，最終全身上下只能留雙眼裸露在外，而這仍然不敷，為了最年夜可能地避免外界干擾，進入嘗試室還需穿越一段強風囊括的走廊，拂去身上的塵埃。在嘗試室里，新風系統日夜滿載工作，溫度和濕度被嚴酷節制在必然規模，任何一臺供衛星利用的原子鐘在這里都像初生的嬰兒一般，被小心呵護。

除了對出產情況要求高，星載原子鐘的調試也是個“磨人”的差事。原子鐘十分“嬌氣”，任何一個細微參數的轉變都可能影響到它進入太空的表示，是以，每到整機調試階段，都需要有足夠經驗的設計師親自“操刀”。

“例如，進入太空后，衛星軌道情況溫度會發生波動，而原子鐘可能受此影響而發生誤差，從而直接影響導航系統定位精度。”楊同敏說，他繼李春景之后，擔任了星載銣原子鐘的項目負責人。據楊同敏介紹，為了降低原子鐘對溫度轉變的敏感度，避免太空中發生誤差，“研發人員必需領會這一部原子鐘的全數特征，摸清它的電路和物理系統有什么‘脾性’，才能知道怎么綜合調整造出最好的銣原子鐘。”

“原子鐘一旦上天，加電運行就直到它‘壽終’，要求必需絕對靠得住。”李春景說。在他眼里，“原子鐘是當之無愧的高科技含量的工藝精品，需要具有工匠精力的工程師精心打造。”

3、實現全球導航必需先有“中國心”

比擬銣原子鐘，于2018年1月隨斗極三期第三、四顆星飛入太空的氫原子鐘可使斗極導航系統實現更高的定位精度、全球籠蓋及較長的自立導航能力，顯著降低斗極導航系統全球應用時的校時壓力。

可是因為氫原子鐘布局和道理更復雜，其研舉事度也更年夜。為了讓斗極導航系統獲得與美國GPS、歐盟的伽利略、俄羅斯的三代格洛納斯這三年夜導航系統相媲美的能力。星載氫原子鐘的團隊也用了近十年時候，解決了溫控系統的參數優化，電磁兼容性的改善等一系列手藝難題，實現了氫原子鐘指標優化，整機小型化、輕量化手藝等研究，并最終應用于斗極導航衛星。

無論是氫原子鐘仍是銣原子鐘，星載原子鐘這個對準步入宿世界前列的重點使命，在立項之初都讓人“撓頭”——嘗試室情況要求高，手藝完全為國外壟斷，研制過程毫無經驗可借鑒，“雖說早有心理籌辦，但仍是沒有預料到攻關居然會如斯艱難，良多難題以前從未碰到。”李春景說，“但他同時也清醒地熟悉到：要搞全球導航，首要前提就是要有原子鐘！原子鐘產物不克不及依靠進口，只有本身干一條路可走！”

理頭緒，做嘗試，日夜兼程的調試，大師就像上了發條的鐘一樣不知怠倦。“為了搞心猿意馬手藝難題，白日黑夜連軸轉進行嘗試、驗證；情況試驗時，團隊當作員多班倒，進行日夜守護和記實數據。”李春景說。長年累月年夜腦高度集中于此，竟真呈現了夢中解決難題的神奇履歷，“大師幾多都碰到過夢到原子鐘聯調的情景。”中國的斗極導航衛星所需要的優良“中國心”，就在如許攻堅克難中自立研發而當作。

現在，203所研制的星載銣原子鐘和氫原子鐘在手藝機能及靠得住性上均達到國際進步前輩程度，實現了星載原子鐘關頭手藝自立可控，打破了國外壟斷，該所還為此在2017年獲得國度科技前進獎特等獎。瞻仰星空，幾乎每一顆斗極導航衛星都安裝了203所研制的原子鐘，這些“中國心”將使我國斗極自立全球導航系統走入高機能行列的胡想變為實現。

來歷：光亮日報

發表于 2018-02-13 00:00
閱讀 ( 768 )
分類：其他類型

揭秘北斗衛星的“中國心”

你可能感興趣的文章

相關問題

0 條評論

作家榜 ?

推薦文章