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航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

簡介如今世界各國的衛星和航天器上都會運用原子鐘,實現精確的定位,例如我國的北斗導航衛星,就是以原子鐘的標準進行調整後實現精準定位,這項技術的突破不僅使我國科學研究更進一步,而且讓我們普通人也受益匪淺,但你知道嗎,如此重要的科學技術,在30年前我

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中國夢天實驗艙成功創造歷史!搭載世界第一套冷原子鐘組,創造新的世界紀錄!

航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

前不久,夢天號實驗艙發射成功,這無疑是個振奮人心的好訊息。但更為重要的是,夢天號實驗艙創下了數個世界之最,不僅是它的體積佔據世界排名榜首,而且其中搭載的冷原子鐘組更是世界第一!這套裝置可以在數億年的時間裡,傳遞和校準其他裝置的訊號,並將誤差控制在一秒鐘之內,使衛星導航系統能夠更加精準的穩定執行!今天咱們就來聊聊這套領先世界的冷原子鐘組究竟有多牛!

航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

咱們再聊冷原子鐘組之前,老尤先來為大家科普一下什麼叫做原子鐘。原子鐘最初是被用來探索宇宙的,但隨著科技的發展,原子鐘被運用到了極為機密的全球導航系統上,原子鐘的工作原理就是利用原子躍遷時產生的磁能共振,來實現精準計時,雖然聽起來很複雜,但其實原子鐘的工作原理是相當的簡單,就猶如老式的鐘擺一樣,鐘擺將擺動次數作為時間頻率的標準,而原子鐘,則是利用原子的電磁波頻率作為標準,舉個最為簡單的例子,鐘擺擺動的時間頻率可能是數秒鐘一次,但是原子鐘產生的電磁波頻率卻可以達到每秒鐘數百萬次。正是因為原子鐘有如此精確的時間精度,所以原子鐘也被科學家們用於導航地位以及太空探索上!

航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

如今世界各國的衛星和航天器上都會運用原子鐘,實現精確的定位,例如我國的北斗導航衛星,就是以原子鐘的標準進行調整後實現精準定位,這項技術的突破不僅使我國科學研究更進一步,而且讓我們普通人也受益匪淺,但你知道嗎,如此重要的科學技術,在30年前我國還處於被針對封鎖的階段!

航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

1949年,世界上第一臺原子鐘誕生了,而我國直到1996年才確定了要建造原子鐘,足足落後了西方近50年的時間。在當時原子鐘是極其複雜的科研儀器,世界上只有歐美等個別國家掌握了這項技術,建造的難度是可想而知的,而且這些國家對我們還實行了技術封鎖,只允許將少量的相對簡單的裝置出售給我們,不僅價格昂貴而且精準度和價效比極低!

航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

我國當時的北斗一號衛星迫於無奈只能使用這種精度極低的原子鐘,因此當時的北斗精度是非常低的,定位只能達到目標20米左右的距離,但同時其美國的民用GPS精度都能達到10米,軍用的甚至達到了一米的可怕精準度!但當時我國的原子鐘才剛剛起步而已。2000年我國開始北斗二號的建設,在關鍵時刻,歐美卻拒絕將原子鐘出售給我們,面對西方各國的種種刁難,北斗二號的總設計師孫家棟立下決心,砸鍋賣鐵也要研發出我們自己的原子鐘!

航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

說幹就幹,當年的北斗工程總隊,將全國上下的原子鐘專家都彙集一堂,組建了三支國內頂尖的原子鐘研發隊伍!實行三線同時開工的決策,對原子鐘發動攻堅戰,在我國科學家廢寢忘食的工作下,經歷了無數個日夜的辛苦奮戰,僅用了不到5年的時間,我國就攻克了原子鐘的技術難關,實現了自給自足,將我們自主研發的原子鐘用在了北斗二號衛星上!全面突破了西方各國的技術封鎖,將我們中華民族的智慧展現的淋漓盡致!那此時就產生了一個問題,我國為何能在不到5年的時間內攻克原子鐘這個難題呢?原子鐘的技術不是相當複雜嘛?

航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

原子鐘的難度確實是不容忽視的,我國之所能在不到5年的時間中突破這一技術難題,是因為我國對於原子鐘的建造,早已有了多年的準備。我國原子鐘技術重要的科學家梅剛華在1985年從武漢大學碩士畢業後,便一頭扎進了原子鐘的研究中,經過反覆實驗後,梅剛華所帶領的團隊突破了一個個的技術難題,例如微波模型倉、降低電噪聲等,終於在2005年9月30日,我國第一代研發的星載銣原子鐘隨著北斗二代試驗衛星成功發射,自此我國在原子鐘領域終於有了全新的突破,實現了自主生產!

航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

2007年4月,我國北斗二號衛星順利升空,兩天後順利達到預定軌道,並且一切資料全部正常!此後中國航天不再受困於原子鐘技術這一難題,我國的科研人員更是奉行研發大於論證大於應用的理念,不僅對原有的原子鐘技術是進行升級,而且還相繼研發出了效能更加優良,科技更加先進的原子鐘!

航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

2017年11月,北斗三號攜帶者我國自行研製的新型原子鐘順利發射,值得一提的是,當時北斗三號所攜帶的氫原子鐘是世界上最為先進的原子鐘之一,精度在當時就能達到在百萬年時間內誤差小於一秒的恐怖資料!但我國的航天科研並未滿足於此,中國的原子鐘團隊任然在不斷進步,在前不久的夢天號實驗艙上,我國的冷原子鐘組將銣原子鐘、氫原子鐘等組合,實現了原子鐘技術上的又一次突破!我國在導航精度和時間精度上將會長期處於世界領先地位!

航天科技天花板!上億年誤差不到1秒,國產原子鐘是怎麼做到的?

在老尤看來,如果沒有當初第一代研製原子鐘的科學家努力奮鬥,我國的航天事業將不會取得今日之輝煌,為祖國科研做出貢獻的科學家們,值得我們所有中國人牢記!大家對於這些科學家有什麼想說的呢?

好了本期內容就到這裡了,世界風雲變幻,關注老尤盡看!我們下期見!

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