“追时间的人”：他们设计的原子钟上万年才会有一秒误差

春节前，我国采取“一箭双星”方式，成功发射北斗三号第五、六颗全球组网卫星。不仅在发射场，在全球各地，许多默默无闻的工作人员，仍在为“中国北斗联天下”的目标而坚守。

“时间都去哪儿了？”在北京西郊的中国航天科工集团二院２０３所，就有这样一群“追时间的人”。如何让中国导航卫星的时间“万年误差一秒”，是他们孜孜以求的目标。新春将至，他们的时间之旅未曾停歇。

“万年误差一秒”：仅少数国家具有独立研制能力的原子钟

导航卫星的时空精度，是标注导航系统先进程度的“卡尺”。此次发射的两颗北斗三号导航卫星上，均装载了２０３所研制的高精度星载铷原子钟，其技术指标达到国际先进水平——上万年才会有一秒误差。

“２０１５年９月３０日，２０３所第一台氢钟上星；２０１６年２月１日，北斗二代二期第二颗试验星，２０３所第二台氢钟；２０１８年１月１２日北斗三号组网一箭双星，２０３所第三台、第四台氢钟随之而上……”对于氢原子钟的发射时间，团队骨干王文明博士如数家珍。他笑着说：“这些时间对于我们来说是刻骨铭心的，比孩子的生日都记得清。”

生活中常以分秒来计时，在当今太空探测、通信导航、天文观测、工业自动化等领域，越来越需要更精密的时间测量，时间常常被准确到万分之一秒，甚至百万分之一秒，为了达到要求，许多精密的计时器诞生，原子钟就是其中之一。

据了解，原子钟是利用原子在不同能级（数值高度确定）吸收或释放能量时发出的电磁波的频率的周期作为计时单位的。由于这种电磁波产生于原子内部微观运动,其频率属于自然频率，所以非常稳定。其研发涉及量子物理学、电学、结构力学等众多学科，目前国际上仅少数国家具有独立研制能力。

媲美“ＧＰＳ、伽利略”：十年磨砺“钟成功”

在北斗三号第三、第四颗组网卫星上，已经应用的氢原子钟在重要技术指标，如频率稳定度、频率准确度及日漂移率等方面具有明显优势。它应用可使北斗导航系统具备更高的定位精度、全球覆盖及较长的自主导航能力，显著降低北斗导航系统全球应用时的校时压力。

为了攻克关键技术，研制团队可谓是“追着时间做时间。”原子钟的调试测试周期都很长，尤其在调试测量日频率稳定度时，一改锥下去、打开机盖，就意味着要等１５天时间，才能准确评估这台钟是否达标，两改锥就一个月出去了。２０３所原子频率标准研究室主任高连山说，“原子钟要花费大量时间来进行调试，这是一项对工程经验要求极高又极耗费精力、时间的心血活儿，成功来之不易。”

２０３所党委书记韩志平表示，２０３所是国内唯一同时具有氢钟、铷钟、铯钟生产能力的研制单位，在当前全球四大卫星导航系统中，美国ＧＰＳ采用了铯原子钟和铷原子钟结合的方式。欧盟的伽利略、俄罗斯的三代格洛纳斯以及我国正在建设的北斗三号，均采用铷原子钟和被动型氢原子钟相结合的授时方式。

２０３所团队用了近十年的时间，相继解决了一系列技术问题，使星载氢钟长期频率稳定度大幅提高，增强了整机的环境适应性。最终攻克了指标优化，整机小型化、轻量化技术研究，空间环境适应性、可靠性与长寿命技术研究等关键技术难题。

“目前，２０３所研制的星载氢钟在技术性能及可靠性上均达到国际同类产品水平，可与世界其他三大导航系统相媲美。”韩志平说。

精益求精不心存侥幸 成功的秘诀源于热爱

又是一年新春时，２０３所这些“追时间的人”，没有放慢脚步。产品技术攻关阶段曾有两年最为艰辛，２０３所氢原子钟团队的小伙子们几乎全年无休，只有过大年才放了三天假。

“出去吃饭的时候，街上冷冷清清，饭馆都关门了，大家才反应过来，这是过年了，人家都回家过年去了。”王文明告诉记者，在他们的脑海里，没有过年的概念，只想着尽快把我们自己的钟研制出来。

在轨服役的氢原子钟电离启辉问题，是２０３所原子钟团队面临的一个重要技术难题。“欧洲伽利略导航系统的星载氢钟，就是因为氢钟电离泡启辉异常导致整钟失效。”项目负责人李晶介绍，在攻克电离泡启辉的难题中，要把电离泡点亮，不仅要能亮，还要每次都亮，而且要一直亮，要精益求精不心存侥幸。

星载氢原子钟攻关过程中，２０３所星载原子钟团队经历了诸多从无知到有知再到深知的过程。“只有过来人才能体会那种痛并快乐的过程。”王文明说。

时间都放在做科研上，不枯燥吗？李晶向记者坦言：“作为国家重大战略，任务来了，我们责无旁贷，必须要干，而且还要出色完成任务，这是使命感；作为一个专业，这需要发自内心的喜欢，徜徉于原子钟研制的海洋里，如爱好一般不能自已。”

新春的钟声即将敲响，当千家万户欢聚一堂、共话美好时光的时刻，这群“追时间的人”永远在路上，他们探索科学的时空，没有边界。

[责任编辑：杨凡、何树晓]

想爆料？请登录《阳光连线》（ http://minsheng.iqilu.com/）、拨打新闻热线0531-66661234或96678，或登录齐鲁网官方微博（@齐鲁网）提供新闻线索。齐鲁网广告热线0531-81695052，诚邀合作伙伴。