生活中（zhōng）我們常以分秒來計時，而在當今的（de）太空探測、通信導航、天文觀測、工（gōng）業（yè）自動（dòng）化等領域，卻越來越需（xū）要更精密的時間測量，時間常常被準確到萬分之一秒，甚至百萬分之一秒，為了達（dá）到這一要求，許多精密的計時器誕生了，原子鍾就是其中之一（yī）。

　　原子鍾是利用原子在不同能級（jí）（數值高度確定）吸收或釋放能量時發出的電磁波的頻（pín）率（lǜ）的周期作為計時單位的。由於這種電磁波（bō）產生於原（yuán）子內部微觀運動（dòng）其頻（pín）率屬於（yú）自然頻率，所以非常穩定（dìng）。

　　由於原子鍾涉及量子力學、電磁學、材料學、熱學、真空物理、電子學等多（duō）學科，是一個高精度、多（duō）交叉學（xué）科產物，研製難度很大。相較於我們的手表（biǎo）幾天就（jiù）會同標準時間相差一秒，原子鍾要（yào）求指標高，其準確度在E的-12次方，穩定度要求在E的-14次方，如果扣除鍾（zhōng）漂移，至少上（shàng）萬年才會有一秒鍾差。除了指標，其可靠性要求更高（gāo），原子鍾一旦開（kāi）機就要連續運轉，這就意味著工（gōng）作到“壽終正寢”，中間不（bú）能出現任何問題。

　　原子鍾的調（diào）試測試周期都很長，尤其是在調試測量日頻率穩定度時，一改錐下去，打開機（jī）蓋，就意味著要等15天時間，才能準確評估這台鍾是否達標，兩改（gǎi）錐就（jiù）一個月（yuè）出（chū）去了。這就（jiù）意（yì）味著，要花費大量的時（shí）間來進行調試，這是一項對工程經驗要求極高又極其（qí）耗費精力、時間的心血活兒，原子頻率標準研究室主（zhǔ）任高連山介紹道。

星載氫鍾（zhōng）

　　航天科工203所是國內唯（wéi）一一家同（tóng）時具有氫鍾（zhōng）、銣鍾、銫鍾生產能力的研製單位，銣原（yuán）子鍾（zhōng）具有體積小重量輕、功耗低、技術難度相對較低（dī）、可靠性高等優（yōu）勢，被（bèi）全球四大導航係統普遍采用，但其長期穩定度和漂移率指標相對（duì）較差。被動型氫（qīng）原子（zǐ）鍾體積、重量和功耗相對較小，可搬（bān）運，因其獨（dú）有的選態組件和儲存泡結構特性（xìng），使得其（qí）可獲得較為理想的原子躍遷譜線，其穩定度指標相比銣鍾、銫鍾都是最優。其（qí）漂移率雖不（bú）及優選型銫原子鍾，但可保障導航係統長（zhǎng）達半年以上的自主導航能力，這使得氫鍾成為衛星導（dǎo）航中（zhōng）最具有競爭力的原子鍾。銫原子（zǐ）鍾的最大優勢是低漂移特性，主要用於（yú）導航衛星的長期（qī）自主守時，可滿足非常時期的應用需求，但銫原子鍾的幾項關鍵技術，目前國際上僅有（yǒu）美（měi）國掌握。

　　在當前全球四大衛星導航係（xì）統中，美國GPS采用了銫原子鍾和銣原子鍾結合（hé）的方式。歐盟的伽利略、俄羅（luó）斯的三代格洛納斯（sī）以及我國正在建設的（de）北鬥（dòu）三號，均采用銣原子鍾（zhōng）和被動型氫原子鍾相結合的（de）授時方式。我國北鬥采用了三（sān）種軌道（dào），MEO，GEO，IGSO，更具（jù）特（tè）色，不僅有助於在中（zhōng）國國土麵積內（nèi）更（gèng）好地對北鬥進（jìn）行控製，還具備（bèi）了獨有的短報文服（fú）務。

　　由導航衛星搭建的星地坐標（biāo）係中，每（měi）個星座都（dōu）有自己的坐標信息，通過（guò）測量我們與星座間的（de）距離，就能（néng）解算出我（wǒ）們在該坐標（biāo）係的（de）位置。在光（guāng）速已知的前提下，時間（jiān）測量越精（jīng）密，位置（zhì）解算就越精確。在衛星導（dǎo）航係統中，1納秒的（de）時間測量誤差將會引起0.3米（mǐ）的測距誤差，因此時間的精（jīng）密測量決定著導航定位精度。如果沒有高精度（dù）時（shí）間測量神器（qì）原子鍾，就無法實現準確導航。原子鍾是整個導（dǎo）航的（de）核心，沒有原子鍾就沒有導（dǎo）航。氫鍾團隊骨幹王文明博士介紹道。

　　導航衛星一般由20餘（yú）顆組成，每顆衛星都搭載著一組原子鍾（zhōng），原子鍾的體積小（xiǎo）、重量輕、功（gōng）耗小，為了提高鍾組可靠性，一般采用1台主鍾加備份鍾的方（fāng）案，一旦工作（zuò）異常（cháng），鍾組無損切換，同時，原子鍾的時間同地麵的標準時間還要定期進行校對，每經過地麵（miàn）站的時候（hòu）都會進行校（xiào）對，以確保（bǎo）原子鍾的準確度。上述機製保（bǎo）障長期連續可靠（kào）的保持著高（gāo）精度的星上時間。  

　　北鬥導航（háng）係統全國（guó）產（chǎn）化星載（zǎi）原子鍾的批量搭載，標誌著我國原（yuán）子鍾發展已經擺脫了國外技術封鎖，並實現了從跟跑到並（bìng）駕齊驅的（de）跨越，目前我國正著力研（yán）製新一（yī）代更（gèng）高性（xìng）能水平原子鍾，以期達到國際一流水準。

星載銣（rú）鍾

地麵守時氫鍾