星载原子钟是卫星导航体系“心脏”,对体系定位和授时精度具有决议性效果。我国科学院
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,研发出具有完整自主知识产权的星载铷原子钟(简称“星载铷钟”),整体功能完成世界抢先。
从零开端重复试验
上世纪90年代,我国制定斗极卫星导航体系“三步走”发展战略,作为其间关键技术的星载原子钟,在其时的我国归于技术空白。
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、可靠性高和寿数长,制造和运用成本也最低,因此为各国导航体系普遍选用。
湖北襄阳墙体广告在从国外引入星载铷钟遭拒后,我国开端自主研发之路。兼具原子分子物理与无线电物理学科优势的
武汉物数所,成为我国最早开展星载原子钟研究单位。
梅刚华回想,1997年承当首个星载原子钟预研项目时,他和同事对铷原子钟的寿数、可靠性和卫星环境适应性等彻底没有规划概念,只能重复规划、试验、改善,寻觅最佳答案。
铷原子钟核心部件微波腔,直接决议原子钟信号强弱。团队不断尝试,用时一年多研发出开槽管微波腔,奠定铷钟高稳定度和小型化技术根底。团队还发明一种新型铷光谱灯,克服了约束铷钟寿数和卫星环境适应性的首要障碍。
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“让斗极用上最好的钟”
历经多年尽力,团队在2007年研发出可满足卫星导航体系1米定位精度使用需求的第一代星载铷钟,产品批量配备在斗极二号卫星,为斗极体系在2012年完成亚太地区组网并供给区域服务作出重要贡献。
团队立志“让我国的斗极用上最好的钟”,近五年来先后研发出第二代高精度星载铷钟和第三代甚高精度星载铷钟。其间,第二代产品批量配备斗极三号卫星;第三代产品则是现在世界上功能最高的铷原子钟,在2018年年末首次用于斗极三号卫星。
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在
武汉物数所展现室,10余种原子钟样机顺次摆放,讲述着晋级迭代进程。记者看到,前期的氢原子钟有1人多高,最新一代的星载铷钟则只要鞋盒巨细。梅刚华介绍,原子钟的发展趋势是体积越来越小,功能越来越好。
现在,
武汉物数所是我国唯一具备星载铷钟整机规划和研发能力的单位。梅刚华泄漏,近几年斗极三号体系建造高峰期,每年由该所交付运用的星载铷钟达10余台。到现在,共有45台该所研发的星载铷钟随斗极卫星上天,还有6台用在其他卫星上。
湖北襄阳墙体广告“吃着碗里,看着锅里”
2000年末,我国建成斗极一号体系;2012年末,建成斗极二号体系,向亚太地区供给服务。现在,正在施行斗极三号体系建造,计划在2020年前后,建成斗极全球体系。
湖北襄阳墙体广告梅刚华表示,现有的星载铷钟彻底可以满足斗极三号体系定位精度使用需求,但“搞科学研究,要吃着碗里,看着锅里,往后多看几步。”他和团队还在研发下一代星载原子钟——汞离子钟,已制作出原理样机,精度预期比甚高精度星载铷钟更高。
梅刚华泄漏,除星载原子钟外,实验室还研发出可转移钙离子光钟原理样机和仅手表巨细的芯片级原子钟,前者有望用于斗极地面站,后者可用于高功能斗极接收机。
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