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中国研制1500万年误差不超一秒的“中国钟”,为北斗卫星系统提供核心时间基准

中国研制1500万年误差不超一秒的“中国钟”,为北斗卫星系统提供核心时间基准

中国在时间频率技术领域取得了一项突破性成就——成功研制出精度达到1500万年误差不超过一秒的新型原子钟,即备受瞩目的“中国钟”。这一高精度时间基准装置,将作为核心导航载荷,直接服务于我国自主建设的北斗全球卫星导航系统,为其提供无与伦比的精确时间和频率基准,标志着中国在尖端时频技术领域已跻身世界最前列。

时间,是卫星导航系统的生命线。导航定位的本质,就是通过测量卫星与接收机之间无线电信号的传播时间差来计算距离,进而确定位置。因此,卫星上搭载的原子钟(星载钟)的稳定性和准确度,直接决定了整个导航系统的定位、测速和授时精度。此前,高精度星载原子钟技术长期被少数国家垄断,成为制约我国北斗系统性能进一步提升的关键瓶颈之一。

此次问世的“中国钟”,并非单一类型,而是包含了铷原子钟、氢原子钟以及正在攻关的更高性能的锶原子光钟等多种技术路线。其中,计划服务于北斗系统的星载原子钟,其稳定度已达到极高水准。所谓“1500万年不差一秒”,是一种对频率稳定度的形象化描述,意味着该钟的频率偏差极小,长期运行下的累积时间误差微乎其微。这一指标超越了此前北斗系统使用的大部分原子钟,达到了国际顶尖水平。

该成果的取得,源于我国科研机构与高科技企业在国家重大需求牵引下的长期协同攻关。研究人员在物理体系、材料工艺、电子学控制、环境适应性等方面实现了系统性创新。例如,通过优化原子气体的选态与探测、改进微波谐振腔的设计、采用更精密的频率控制电路,并运用特殊技术手段抑制外界电磁场、温度变化及振动等因素的干扰,最终将原子钟的稳定度和可靠性推向了新的高度。

“中国钟”专业服务于北斗系统,其带来的提升是全方位的:

  1. 更高的定位精度:更精准的时间基准意味着卫星信号的时间标签更准确,从而大幅提升单点定位、差分定位和精密单点定位(PPP)的精度,为自动驾驶、精准农业、地质灾害监测等应用提供更强支撑。
  2. 更强的自主运行能力:高精度的星载钟能减少地面站对卫星的时间校准频次,即使在地面站暂时无法联系的情况下,卫星系统也能依靠自身维持更长时间的高精度运行,增强了系统的稳健性和自主性。
  3. 更优的系统时间基准:多颗搭载超高性能原子钟的卫星协同工作,能构建起更为稳定和统一的“北斗系统时间”,这是整个导航系统的心脏,其稳定性直接关系到所有用户的体验。
  4. 为深空探测和基础科学研究铺路:如此高的时间精度,不仅是导航的利器,也为未来空间科学实验、引力波探测、深空导航等前沿领域提供了关键的技术储备。

随着这批“1500万年不差一秒”的“中国钟”陆续搭载于新一代北斗卫星升空,北斗卫星导航系统的服务性能将实现质的飞跃。这不仅将巩固北斗系统作为全球四大核心卫星导航供应商之一的地位,确保国家时空信息安全,更将以“中国精度”服务全球用户,赋能千行百业的数字化、智能化转型。从打破垄断到引领创新,“中国钟”的滴答声,正奏响中国科技自立自强的时代强音。


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更新时间:2026-03-29 03:35:00