科技是國之利器,是一個國家、一個民族發展的重要力量。而創新是科技保持活力、不斷發展的必然選擇。在黨的十九大報告中,“創新”是一個重要關鍵詞。
北斗三號全球導航系統首發星的成功發射,拉開了北斗全球導航系統建設的大幕。而在北斗三號衛星上,就有著眾多含金量極高的新科技、新產品。由中國空間技術研究院(以下簡稱“我院”)研制的新一代高精度銣原子鐘就是這些科技創新成果中的杰出代表。
原子鐘素來有“導航衛星的心臟”之說。銣原子鐘,則是以銣原子躍遷為物理基礎建立的一套極度精密的電子設備,簡稱“銣鐘”,在北斗三號導航衛星上發揮著提供時間基準的重要作用。其穩定度直接關乎著導航衛星的定位、測速和授時功能的精度,其質量和可靠性直接決定著導航衛星的成敗,是北斗三號衛星上十分關鍵的載荷產品。由我院下屬西安分院抓總研制的銣鐘,在穩定度指標方面,較北斗二號區域導航系統提高了10倍,達到世界先進水平。銣鐘的技術進步,直接推動了我國新建設的全球導航系統定位精度由之前區域系統的10米跨越到后續全球系統米級分辨率,測速和授時精度同步提高一個量級,為北斗導航系統更深入廣泛的社會應用打下了基礎。
此外,我院下屬蘭州空間技術物理研究所的銣鐘物理部分研制團隊也在工程化研制中取得重大突破。從2006年到2017年,北斗導航衛星上搭載的銣鐘物理部分,約有70%出自這里。通過大量技術革新、優化設計與試驗摸索,團隊大幅度提高了銣鐘物理部分的信噪比,使得銣鐘的穩定度得到跨越式提升。研制團隊還通過采用分離濾光技術和高信噪比微波腔技術,使銣鐘的短期穩定度提高了3倍;通過改進物理部分部組件的設計參數,解決物理部分溫度系數問題,使銣鐘的天穩定度達到新量級。
2006年,我國第一臺星載銣鐘在我院誕生,搭載試驗中各項技術指標良好,標志著我國具備了獨立自主開展星載銣鐘研發的能力,打破了少數航天強國對星載原子鐘的壟斷。
2007年,我院研制的銣鐘隨我國北斗二號飛行試驗星飛入太空并成功開通、鎖定,為我國北斗二號導航系統占據頻率資源立下赫赫戰功,并徹底化解了北斗工程建設的最大瓶頸。
此后,我院下屬單位中,僅西安分院一家就陸續為我國北斗二號、北斗三號導航系統累計提供國產化星載銣鐘69臺,有力支撐了北斗單行系統工程的建設與發展。
時間是導航衛星定位精度的一個關鍵參量,銣鐘能夠提供的時間精度越高,導航衛星的定位精度也就越高。多年來,中國空間技術我院始終爭當科技創新排頭兵,用實際行動見證了中國星載銣鐘的出生與成長,創造了屬于我們自己的時間精度,助力中國加快建設創新型國家的步伐邁得更加精準。