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新一代高精度铷钟亮相北斗全球导航首发双星——打造中国精度

时间:2017年11月09日 信息来源:中国空间技术研究院官方微信 点击: 字体:

科技是国之利器,是一个国家、一个民族发展的重要力量。而创新是科技保持活力、不断发展的必然选择。在党的十九大报告中,“创新”是一个重要关键词。

北斗三号全球导航系统首发星的成功发射,拉开了北斗全球导航系统建设的大幕。而在北斗三号卫星上,就有着众多含金量极高的新科技、新产品。由中国空间技术研究院(以下简称“我院”)研制的新一代高精度铷原子钟就是这些科技创新成果中的杰出代表。

原子钟素来有“导航卫星的心脏之说。铷原子钟,则是以铷原子跃迁为物理基础建立的一套极度精密的电子设备,简称“铷钟”,在北斗三号导航卫星上发挥着提供时间基准的重要作用。其稳定度直接关乎着导航卫星的定位、测速和授时功能的精度,其质量和可靠性直接决定着导航卫星的成败,是北斗三号卫星上十分关键的载荷产品。由我院下属西安分院抓总研制的铷钟,在稳定度指标方面,较北斗二号区域导航系统提高了10倍,达到世界先进水平。铷钟的技术进步,直接推动了我国新建设的全球导航系统定位精度由之前区域系统的10米跨越到后续全球系统米级分辨率,测速和授时精度同步提高一个量级,为北斗导航系统更深入广泛的社会应用打下了基础。

此外,我院下属兰州空间技术物理研究所的铷钟物理部分研制团队也在工程化研制中取得重大突破。从2006年到2017年,北斗导航卫星上搭载的铷钟物理部分,约有70%出自这里。通过大量技术革新、优化设计与试验摸索,团队大幅度提高了铷钟物理部分的信噪比,使得铷钟的稳定度得到跨越式提升。研制团队还通过采用分离滤光技术和高信噪比微波腔技术,使铷钟的短期稳定度提高了3倍;通过改进物理部分部组件的设计参数,解决物理部分温度系数问题,使铷钟的天稳定度达到新量级。

打造中国精度 ——新一代高精度铷钟亮相北斗全球导航首发双星.jpg

2006年,我国第一台星载铷钟在我院诞生,搭载试验中各项技术指标良好,标志着我国具备了独立自主开展星载铷钟研发的能力,打破了少数航天强国对星载原子钟的垄断。

2007年,我院研制的铷钟随我国北斗二号飞行试验星飞入太空并成功开通、锁定,为我国北斗二号导航系统占据频率资源立下赫赫战功,并彻底化解了北斗工程建设的最大瓶颈。

此后,我院下属单位中,仅西安分院一家就陆续为我国北斗二号、北斗三号导航系统累计提供国产化星载铷钟69台,有力支撑了北斗单行系统工程的建设与发展。

时间是导航卫星定位精度的一个关键参量,铷钟能够提供的时间精度越高,导航卫星的定位精度也就越高。多年来,中国空间技术我院始终争当科技创新排头兵,用实际行动见证了中国星载铷钟的出生与成长,创造了属于我们自己的时间精度,助力中国加快建设创新型国家的步伐迈得更加精准。





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