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中國氫銣原子鐘居國際先進水平 應用北鬥導航更精準
http://www.workercn.cn2018-01-19來源: 人民日報
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  新一代技術指標居國際先進水平,同步應用於北鬥三號衛星

  氫銣原子鐘,導航更精準(厲害了,中國科技)

  人民日報北京1月18日電 (蔣建科、部英男、吳巍)日前,我國採取一箭雙星方式,成功發射了北鬥三號第三、四顆組網衛星,這兩顆衛星上均裝載了中國航天科工二院203所研製的一台高精度銣原子鐘和一台星載氫原子鐘,技術指標達到國際先進水平。

  原子鐘是利用原子躍遷頻率穩定的特性來獲取精準時間頻率訊號的設備,其研發涉及量子物理學、電學、結構力學等眾多學科,目前國際上僅中、美、俄等少數國傢具有獨立研製能力。星載原子鐘主要應用於導航系統,分為氫原子鐘、銣原子鐘和銫原子鐘3種。美國的GPS導航系統、歐洲的伽利略導航系統及俄羅斯的格洛納斯導航系統,均採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異的特點。

  作為導航衛星的“心臟”之一,高性能的星載原子鐘對導航精度起到決定性作用。相比北鬥一期、二期工程中單純採用銣原子鐘,本次發射的北鬥三號導航衛星上裝載有新一代高精度銣原子鐘,比前代產品體積更小、重量更輕,技術性能大幅提升。

  更值得一提的是裝載的星載氫原子鐘,這是其在北鬥二代二期試驗衛星得到驗證後,首次應用於北鬥導航系統組網衛星。相比銣原子鐘,氫原子鐘在重要技術指標,如頻率穩定度、頻率準確度及日漂移率等方面具有明顯優勢。星載氫原子鐘的應用可使北鬥導航系統實現更高的定位精度、全球覆蓋及較長的自主導航能力,顯著降低北鬥導航系統全球應用時的校時壓力。

  星載氫原子鐘包括物理和電路兩部分,構成較為複雜。衛星發射及在軌運行時需要面對的振動、溫度、輻照等苛刻環境要求,進一步增加其研製難度。經過技術攻關,我國相繼解決了高性能長壽命吸氣劑複合真空泵技術、微波腔和磁屏蔽的小型化及抗振性等一系列技術問題;溫控系統的參數優化,電磁相容性的改善,使星載氫原子鐘長期頻率穩定度大幅提高,增強了整機的環境適應性。最終攻克了包括指標優化,整機小型化、輕量化技術研究,可靠性與長壽命技術研究等關鍵技術難題。目前,我國的星載氫原子鐘在技術性能及可靠性上均達到國際同類產品水平,為北鬥三號組網衛星的高性能、長壽命要求提供了有力保障。

  “作為無線電時間頻率計量標準領域的尖端技術,我國正在進入星載原子鐘研製的‘無人區’。”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性突破,助力我國航天事業發展。

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