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                中国航天科工北斗原子钟攻关历程记
                [ 发布时间:2020-09-10 ]   [ 信息来源: 中国航天科工二院 ]  [ 字号: ]

                  北斗闪耀,泽沐八方。2020年6月23日,我国在西昌卫星发射中心成功发射第55颗北斗导航卫星,标志着我国建成了独】立自主、开放▆兼容的全球卫星导航系统。卫星装载有中国航天科工二院203所研制的氢原子钟,该原子钟的优良性能进一步增强了北斗卫星导航系⊙统的定位精度和自主运行能力。


                  ‘习近平总书记在北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式上指出:“26年来,参与北斗系统研制建设的全体人员迎难而上、敢打硬仗、接续奋斗,发扬‘两弹一星’精神,培育了新时代北斗精神。”203所原子钟研制团队就是这样一支践行新时代北斗精神的团队,四★十多年来,他们接续奋斗,砥砺奋进,先后攻克多项关键技术,创造了在轨原子钟100%稳定运行的傲人成绩,走出一条自主创新的发展道路。


                  起步,实现零的突破


                  原子钟为卫星导航系统提供高稳定的时间频率基准信号,被誉为卫星导航系统的“心脏”,决定着导航系统的导航定位、测速及授时∑ 精度。原子钟的工作原理涉及量子物理、电学、机械⌒ 和热力学等多个学科,各项技术指标要求相当严苛。我国原子钟技术基础非常薄●弱,星载原子钟▼产品曾完全依赖进口。在北斗二代导航系统中,原子钟属于研制难度最大的产品之一,被誉为“可歌可泣”的产品。


                  203所从二十世纪@80年代就开始进行原子钟技术探索研究,是国内“老牌”的原子频标研制单位。老一代原子钟人艰苦奋斗,无私奉献,与国内♀高校、科研单位合作开展原子频标课ξ 题研究工作,掌握了研制原子频标的多项关键技术,锻炼培养出一支技术精湛、作风严谨的科研队伍,多项课题获部级♀科技进步奖。“外国人能做到的,我们也一定能做到”,正是这个信念支撑着科研团队在自主研发的道路上︼一路披荆斩棘。


                  进入新世纪,我国导航卫星有八大关键技术亟需突破,星载原子钟技术就是其中之一。在前辈的“传帮带”下,一批刚》刚踏出校门的大学生投身航天事业,投身于星载原子钟的研制工作中。


                  当时国内有几家单位同步开展星载原子钟研制工№作,铷钟◣团队的老郭回忆:“各家都憋着一股劲,生怕掉队,我们也下定决心,一定要把203所的钟做到最好。”


                  做钟要静得下╱心,耐得住寂寞。调试原子钟需要耗费大量时间,仅调试日稳』定度这一项,“每调一改锥”就要等上15天才能看出效果。


                  在阶段性测试验收节点前,团队核心成员三天三夜没合眼,反复调整、测试、修改,手里的活●儿一直不停。“那种眼皮如同坠铅的感觉记忆犹新,都不知道当时是怎么撑过来的。”五〓室王主任感慨。


                  经过反复摸索、仿真、验证、调试,团队终于研制@成功我国第一台符合要求的星载原子钟。团队研制的铷钟随我国北斗导航卫星发射升空的那一天是团〓队成员永远铭记的时刻,这是国内自主研制铷钟的首次搭载发射。“中国人终于有了自己▲的原子钟!” 团队的每一名成员都流下了激动的泪水。


                  上星,大块头要“瘦身”


                  “向国际一流◣看齐♀”,研制团队来不及庆祝胜利,就又踏上了氢原子钟研制的新征途。


                  氢原子钟具有优良的中≡短期频率稳定度,但体积大质量重,要上星,氢钟必须“瘦身”。203所生产的氢钟已经在其他行业落地应用,但星载氢〒钟相对地面钟而言,性能指标要求更高,使用的环》境也更苛刻,总体设计、产品的可靠性、热设计、抗辐射、环境适应性、寿命等各方面都要通盘考虑卐。


                  北斗导航系统总师孙家栋院士曾亲自到203所指导星载氢钟验收。孙老总的到⊙来,使项目团队备◆受鼓舞,更感到了无形的压↑力。“这是个熬人的工作。”氢原子钟技术专业李副总师说,他经常和团队成员连夜调试♂数据,测试间的几张行军床就是给他们准备的,李副总师开玩笑:“当时都不★敢生病。”


                  “有时在Ψ 梦里都在联调”,李副总师回忆,好几次梦里得解,睡醒后赶紧翻身下床,按照梦〓中的步骤付诸实践,还真的奏效。从分阶段开展研制工作,到鉴定件实验,到整≡钟重要指标突破,再到〓正样研制,经过重重考核,最终,203所实现关键技术、工艺自主▲化,成功实现氢钟减♀重。


                  2015年9月30日,203所研制的星载氢原子钟发射升空,实现了203所首台氢钟上天。通过近2年的在轨Ψ性能验证,星载氢钟实现了∴跨越式发展。


                  成功,矢志不渝“中国心”


                  在北斗三号系统3颗倾斜地球同步轨道卫星全部发射成功之际,中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其到〖清华演讲,并带去了203所研制的一台铷钟。


                  冉主任举起铷钟,对台ξ 下的清华学子说:“我们下定决心,从零起步,举全国之力,矢志攻关,成功实现了原子钟国产化,精度达到了世界先进水平。”北斗三号系统工程启☆动后,203所自主研发了高精度和甚高精度两代星载铷原子钟和星载氢原子钟,完全满足北斗三号的↘应用需求。


                  “时至今日,经过大量卫星在轨运行状态的检验测试,可以说,国产的原子钟已经达到国〗际先进水平。”北斗系统工程副总设计师、北斗三号工程卫星系统总师谢军曾这样评价。


                  从上世纪开ω 展原子钟研究,到2020年北斗三号组网成功,无论科研攻关历程处于顺境还是逆境,203所历任所领※导班子对研制工作都给予了鼎力支持;老一代技术专家默默奉献、甘为人梯,为原子钟事业打下坚实基础;前赴后继的年轻人勇挑重担,接过前辈手中的火炬】,把它燃烧得更加光明灿烂……203所历经几代人的传承,最终实现了」中国星、中国“心”的目标。


                  “我们干航天就是为了国家荣誉。”王主任总结,同事们都曾经有机会选择薪资更高的工作,但责任感使他们留下来,所谓干一行就尽职尽责,团队成员互相鼓励,共同为航天事业贡献力量。“203所的原子钟△技术还将应用于低轨互联网星座、遥感卫星,从北斗产品延伸出新应用,适应更复杂多样〖的环境。”王主任介绍。


                  在203所,“科技强军 航天报国”八个熠熠生辉的大字镌刻在大门的墙壁上,更深深□ 烙印在每个人心中。203所原子钟团队用过往四十余载的实际行动,为新时代北斗精神写下最好的注脚。在这里,他们的事业还在传承,他们的梦想还在继续,必将为打造更强的中国“心”发挥更大力量。

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