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目前球四大卫星导航系统中,美利坚gPs球卫星导航系统采用铯钟和铷钟相结合的方式,授时精度极高,精度如此高的原子钟技术🕤🛶美国是不允许向其他国家出售的。
美国这些公司出售的原子钟精度都是在50到100纳米之间的,而且🞪都是铷原子钟,像铯钟是不会出售的。
俄罗斯格洛纳斯球卫星导航系统、欧洲伽利略球卫星导航系统🙡和北斗卫星导😫🄒航系统均采用铷钟结合被动型氢钟的授时方🆖🏧式。
国内能同时具有生产氢原子钟、铷原子钟、铯原子📝🛳钟的能力的研究⛻机构只有一家,不过在高精度方面距离美利坚还是♔有很大的一段距离。
北斗导航系统的定位精度大概在100米,这个误差非常大,如果用这个系统来制导zhàdàn的话精度根本不够♔,精度比起二战轰炸机的投弹方式也强不了多少。
因为星链一号卫星采用了跟雷达类似的技术,为了要跟踪高速目标需要高精度的原子钟才能获得精准的测量结果,为了要得到天时、天候获取移动终端的💻🗃😸运动轨迹并且能让卫星跟上,所以杨杰选择在卫星上搭载了氢原子钟。
铷原子钟和铯原子钟各有特色,铷原子钟造价比较便宜,但精度相对较差;铯原子钟长时间性能好,比较适合用于地面时间基准;氢原子钟的短🏒🙡中期性能比前面两个🚭都好,适合用于导航卫星时间维持。
杨杰也是选中了将氢📶原子钟和铷原子钟作为星链一号卫星搭🅙载的原子钟。
其实国内研发氢原子钟的时间非常长,国内金山市的天文⚩台长期从事时间频率研究工作,上世纪60年代起即承担国内世界时的授时工作,70年代研制出首台地面主动性氢原子钟,在氢原子钟生产制造方面积累了大量的技术经验。
华🕂📨夏卫星通信公司在跟金山市天文台取得沟通联系后双方也是🙡成立了一家合资🈙⚙👵公司,天文台方面也是抽调了一名首席科学家和一批高级工程师加入了研制队伍。
由于星载氢原子钟设计精密,系统组成复杂,且航天工程产品研制需较大体量的前期经🁫费支撑,华夏卫星通信公司提供了稳定充足的研发经费,并且在华兴集团公司的协调下,华兴集团公司旗下的众多子公司承担了物理部分和电路部分工程化改造及原理样机研制,倒是大大地缩短了氢原子钟的研发时间。
之前金山市天文台地面主动性氢原子钟重达一吨多,在这个技术基础上要将星载🃃氢原子钟的也重量缩小到18公斤,难度极大。
不过华兴集团公司旗下的子公司在氢原子钟的电子元器件生产和吸气剂复合真🈙⚙👵空泵、微波腔和磁屏蔽壳体的生产制造上展现了超高的工艺水平。
那是真的吓到了很多人,华兴集团公司在精密器件的工艺水平已经是跟🞪国际一流的企业一样了。
也正是华兴集团公司超强的精密加工水平,氢原子钟的研发速度非常快,当氢原子钟重🁫量缩小到100多公斤的时候♔已经是到了主动氢原子钟的加工极限,研究团队果断转向了被动型氢原子钟的研制中。
在首席科📢学家林传书的🜜带领下,研发团队用了两年多的时间最后将氢原子钟的缩小到了18公斤,达到了设计的要求,同时这款氢原子钟也成为了现阶段💻🗃😸世界上最小的一款氢原子钟。
研发团队经过两年多的原理探索和技术工程化改⚹造,终于突破了关键技术,完成星载氢原子钟研制所需的各项技术积累,其中电极式微波腔技术、双频电路技术还是国际首创,国外都没有类似的技术。
在通过各种振动、高低温、高能粒子辐射等非常苛刻环境的实验模拟,星载氢原子钟🜓🁮经受住了卫星发射期间振动、冲击等力😙🁰学考验,能适应卫星在轨运行期间的💄🏗🚎高低温环境和空间辐射环境,授时精度达到了10纳秒,达到了设计要求,而这款研制成功的氢原子钟成了国内现阶段精度最高的一款原子钟。
同时华夏卫星通信公司也是🖠为壹度空间科技公司投资建设了氢原子钟的生产线,产能设计规模要达到⚳年产120台。
另外华兴集团公司的仪器设备公司早在四年之前就在研发小型的测控仪器,需要研发原子相干布局囚禁这种芯片级的原子钟,后来公司在收购挪威的这家圣思诺公司后,这家子公司也是利用微机🍊🆖🏧械技术为这款🚶🗹☷原子钟设计开发了微型激光等微型器件,壹度空间科技公司也是参与到这个🏅🗰项目中。
两年前就研发出来了物理体积只有一颗大豆大🅐小,加上电路部分只有指甲盖大小的微型原子钟🙯。
这么一款原子相干布局囚禁原子钟的功耗只有75毫瓦,可以通过锂电🞪池供电,🃃完🗕🛝可以集成在电路板上面,这款原子钟稳定度可以做到300年误差不超过1秒。
通过🜋🀦近两年的各🕂种严苛的实验测🗡🝇试,这款原子相干布局囚禁原子已经成熟了,这些原子钟也会运用在地面收发终端设备上面。