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北斗“心脏”之星载铷原子钟研制:从空白到领跑
信源:中华网|编辑:2019-08-18| 网址:http://www.popyard.org     抄送朋友打印保留

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星载原子钟是卫星导航系统“心脏”,对系统定位和授时精度具有决定性作用。中国科学院武汉物理与数学研究所(简称“武汉物数所”)研究员梅刚华率队历经20余年攻关,研制出具有完整自主知识产权的星载铷原子钟(简称“星载铷钟”),整体性能实现国际领先。

记者近日走近梅刚华及其团队,揭秘星载铷钟研制历程。

从零开始反复试验

上世纪90年代,中国制定北斗卫星导航系统“三步走”发展战略,作为其中关键技术的星载原子钟,在当时的中国属于技术空白。

可用作星载原子钟的有氢原子钟、铯原子钟和铷原子钟。三者相比,铷原子钟体积小、重量轻、功耗低、可靠性高和寿命长,制造和使用成本也最低,因此为各国导航系统普遍采用。

在从国外引进星载铷钟遭拒后,中国开始自主研制之路。兼具原子分子物理与无线电物理学科优势的武汉物数所,成为中国最早开展星载原子钟研究单位。

梅刚华回忆,1997年承担首个星载原子钟预研项目时,他和同事对铷原子钟的寿命、可靠性和卫星环境适应性等完全没有设计概念,只能反复设计、试验、改进,寻找最佳答案。

铷原子钟核心部件微波腔,直接决定原子钟信号强弱。团队不断尝试,用时一年多研制出开槽管微波腔,奠定铷钟高稳定度和小型化技术基础。团队还发明一种新型铷光谱灯,克服了限制铷钟寿命和卫星环境适应性的主要障碍。

“让北斗用上最好的钟”

历经多年努力,团队在2007年研制出可满足卫星导航系统1米定位精度应用需求的第一代星载铷钟,产品批量装备在北斗二号卫星,为北斗系统在2012年完成亚太地区组网并提供区域服务作出重要贡献。

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