中國氫銣原子鐘居國際先進水平 應用北斗導航更精準

新一代技術指標居國際先進水平，同步應用于北斗三號衛(wèi)星

氫銣原子鐘，導航更精準(厲害了，中國科技)

本報北京1月18日電 (蔣建科 部英男 吳巍)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，技術指標達到國際先進水平。

原子鐘是利用原子躍遷頻率穩(wěn)定的特性來獲取精準時間頻率信號的設備，其研發(fā)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、俄等少數國家具有獨立研制能力。星載原子鐘主要應用于導航系統(tǒng)，分為氫原子鐘、銣原子鐘和銫原子鐘3種。美國的GPS導航系統(tǒng)、歐洲的伽利略導航系統(tǒng)及俄羅斯的格洛納斯導航系統(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。

作為導航衛(wèi)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)射的北斗三號導航衛(wèi)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，這是其在北斗二代二期試驗衛(wèi)星得到驗證后，首次應用于北斗導航系統(tǒng)組網衛(wèi)星。相比銣原子鐘，氫原子鐘在重要技術指標，如頻率穩(wěn)定度、頻率準確度及日漂移率等方面具有明顯優(yōu)勢。星載氫原子鐘的應用可使北斗導航系統(tǒng)實現(xiàn)更高的定位精度、全球覆蓋及較長的自主導航能力，顯著降低北斗導航系統(tǒng)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，構成較為復雜。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，進一步增加其研制難度。經過技術攻關，我國相繼解決了高性能長壽命吸氣劑復合真空泵技術、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(tǒng)的參數優(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，增強了整機的環(huán)境適應性。最終攻克了包括指標優(yōu)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，為北斗三號組網衛(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準領域的尖端技術，我國正在進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。