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我国新一代原子钟助力北斗导航系统精准定位

发布时间:2018-02-11    【来源:金沙总站】

2月12日,我国采取一箭双星方式,成功发射了北斗三号第五、六颗组网卫星,这两颗卫星上均装载了航天科工二院203所研制的一台高精度星载铷原子钟,其技术指标达到了国际先进水平。

原子钟是利用原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备,其研发涉及到量子物理学、电学、结构力学等众多学科,目前国际上仅少数国家具有独立研制能力。星载原子钟主要应用于导航系统,分为氢原子钟、铷原子钟和铯原子钟三种。国际上的导航系统大都采用了铷原子钟搭配铯原子钟,或者铷原子钟搭配氢原子钟的方案,充分发挥了铷原子钟体积小、重量轻,及铯原子钟、氢原子钟长期性能优异的特点。

全面提升原子钟性能指标,助力北斗全球组网

“北斗”卫星导航系统是我国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。作为导航卫星的心脏,高性能的星载原子钟对导航精度具有决定性作用。

相比北斗一期、二期工程中采用的铷原子钟。本次发射的北斗三号导航卫星上装载有新一代高精度铷原子钟,相比前代产品其体积更小,重量更轻,技术性能大幅提升。在北斗三号第三、第四颗组网卫星上,已经应用的二院203所研制的氢原子钟在重要技术指标,如频率稳定度、频率准确度及日漂移率等方面具有明显优势。星载氢钟的应用可使北斗导航系统具备更高的定位精度、全球覆盖及较长的自主导航能力,显著降低北斗导航系统全球应用时的校时压力。是其可与世界其它三大导航系统相媲美的必要条件。

攻坚克难,十年铸剑终成功

星载氢钟包括物理和电路两部分,构成较为复杂。由于要满足卫星发射及在轨运行时需要面对的振动、温度、辐照等苛刻环境要求,使研制难度被进一步增加。为此203所用了近十年的时间,相继解决了一系列技术问题;温控系统的参数优化,电磁兼容性的改善,使星载氢钟长期频率稳定度大幅提高,增强了整机的环境适应性。最终攻克了包括指标优化,整机小型化、轻量化技术研究,空间环境适应性、可靠性与长寿命技术研究等关键技术难题。目前,203所研制的星载氢钟在技术性能及可靠性上均达到国际同类产品水平,为北斗三号组网卫星的高性能、长寿命要求提供了有力保障。 

航天质量是大家的生命,全力保障北斗工程

航天质量就是大家的生命,这是每一个航天人对高可靠、高质量航天技术的庄严承诺。北斗工程副总师谢军如是说道。不同于其他卫星,北斗系统对此要求更高,因为北斗是一个系统工程,用户每次享受到北斗系统的服务,都至少需要4颗北斗卫星提供服务。

北斗又是一个全球覆盖的系统,至少需要20余颗卫星同时提供稳定服务,对卫星产品的要求极其苛刻。北斗又是一个固有属性要求,必须连续的信号,信号不能中断,系统必须连续、稳定、完好、可用。到2020年,大家生活的方方面面都离不开大家自己的导航定位系统,意义重大。

拥有雄厚的原子钟技术实力,为北斗提供多台优良的产品

203所是我国唯一一家同时生产氢原子钟、铷原子钟、铯原子钟的单位,拥有雄厚的原子钟技术实力,已累计为系统总体提供了多台星载原子钟,产品历经了系统设计、验证、试验、组网的所有阶段,几乎每颗北斗导航卫星都安装了203所的原子钟,这些产品保持了突出的产品可靠性和优良的产品性能,为星座的建设作出了贡献。203所并为此于2017年获得国家科技进步特等奖。

                                                                                                                   (文/部英男、吴巍) 

 

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