日前,我國采取一箭雙星方(fāng)式,成功發射了北(běi)鬥三(sān)號第三、四顆組網衛星,這兩顆衛星上均裝載了航天科工二(èr)院203所研製的一台高精度銣(rú)鍾和一台星載氫鍾,它們的技術指標都達到了國際先進水平。
原子鍾是利用原子躍遷頻率穩定的(de)特性來獲取精準時間頻率信號的設備,其研發涉及到量子物理學、電學、結構力學(xué)等眾多學科,目前國際上僅中、美、俄等少數國家(jiā)具有獨(dú)立研(yán)製能力。星載原子(zǐ)鍾主要應用於導航係統,分為氫原子鍾、銣原子鍾和銫原子(zǐ)鍾三種。美國的GPS導航係統、歐洲的伽利略導航係統及俄羅斯(sī)的格羅納斯導航係統,均采用了銣原子鍾搭配銫原子鍾(zhōng),或者銣原子鍾搭(dā)配氫原子(zǐ)鍾(zhōng)的方(fāng)案,充分(fèn)發揮了銣原子鍾體積小(xiǎo)、重量輕,及銫原子鍾、氫原子(zǐ)鍾長期性能優異的特點。
全麵提升原子鍾性能指標,助力(lì)北鬥全球組網
“北鬥”衛星導航係統是我國正(zhèng)在實施的自主研發、獨立運行的全球(qiú)衛星導航係統。作為導航衛星的心髒,高性能的星載原子鍾對導航精度具有決定性作用(yòng)。
相比北鬥一期、二期工(gōng)程中單純采用銣原子鍾。本次發射的(de)北鬥三號導航衛星上不但裝(zhuāng)載有新一代高精(jīng)度銣原子鍾,相比前(qián)代產品其體積更小,重量更輕,技術性能大幅提升,已達(dá)到國際先進水平。更值得(dé)一提的是裝載的星載氫鍾,這是其在北鬥二代二期試驗衛星得到驗證後(hòu),首次應用於北鬥導(dǎo)航係統組網衛星。相(xiàng)比銣原子鍾,氫原子鍾在重要技術(shù)指標,如頻(pín)率穩定度、頻率準(zhǔn)確度及日漂移率等方麵具有明(míng)顯優勢。星載氫鍾的應用可使北鬥導航係統實現更高的定位精度、全球覆蓋及較長的自主導航能力,顯著降低北鬥導航係統全球應用時的校(xiào)時壓力。是(shì)其可與世界其它三大導航係統相媲美的必要條件。
攻堅克難,十年鑄劍(jiàn)終成功
星載氫鍾包括物理(lǐ)和電路兩(liǎng)部分,構成較為複雜。為(wéi)滿足(zú)衛星發射及在軌運行時需要麵對的振動、溫度(dù)、輻照(zhào)等苛刻環(huán)境要求,進一步增(zēng)加了研(yán)製難(nán)度(dù)。為此203所用了近十年的時間,相繼解決(jué)了高(gāo)性能長壽命吸氣(qì)劑複合真空泵技(jì)術、微波腔和磁屏蔽的小型化及抗振(zhèn)性等一係列(liè)技術問題;溫控(kòng)係(xì)統的參數優化,電磁兼容性(xìng)的改善(shàn),使星載氫(qīng)鍾長期頻率穩定度大幅提高(gāo),增強了整機(jī)的環境適應性。最終攻克了包括指標優化,整機小型化、輕量化技術研究(jiū),空間環境適應性、可靠性(xìng)與長壽命技術研究等關鍵技術難(nán)題。目前,203所研製的星載氫鍾在技術性能及可靠性上均達到國際同類產品水(shuǐ)平,為北鬥三號(hào)組網衛星的高性能、長(zhǎng)壽命要求提供了有(yǒu)力保障。
航天質量是我們的生命,全力保障北鬥工程
航天質量(liàng)就是我們的生命,這是每一個航天人對高可靠、高質量(liàng)航天技術的莊嚴承諾。北鬥工程副總師謝軍如是說道。不同於其他衛星,北鬥(dòu)係統(tǒng)對(duì)此要求更多,北鬥是一個係(xì)統工程,用戶每次享受到北鬥係統的服務,都至少需要4顆北鬥衛(wèi)星提供服務。
北鬥又(yòu)是一個全球覆蓋的係統(tǒng),至少(shǎo)需要20餘顆衛星同時(shí)提供穩(wěn)定服務,對衛(wèi)星產品(pǐn)的要求及其苛刻。北鬥又是一個固(gù)有屬性要求,必須連續的(de)信號,信號不能中斷(duàn),係統必須連續、穩(wěn)定(dìng)、完好、可用。到(dào)2020年,北鬥導航係統將(jiāng)是第三個提(tí)供全球導航定(dìng)位係統的國家。到那時,我們生活方方麵麵的60%的導航定位都是我們自己的(de)衛星,逐步取代GPS的地位。這對(duì)我國來說(shuō)具有重要的戰(zhàn)略意義。
擁有(yǒu)雄厚的(de)原子鍾技術實力,為北鬥提供40台優良的產品
203所(suǒ)是(shì)我國唯一(yī)一家同時生產氫原子鍾、銣原子鍾、銫原子鍾的單位,擁有雄厚的原子鍾技術實力,已累計為係統總體提供了40台以上的星載原子鍾,產品曆經了係統設計、驗(yàn)證、試(shì)驗、組網的(de)所有階段,幾乎每顆北鬥導航(háng)衛星都安裝(zhuāng)了203所的原子鍾,這些產品保持了突出的產品(pǐn)可靠性和優(yōu)良的(de)產品性能,為星座的建設作出了貢獻。203所並為此於2017年獲得國家科技(jì)進步特等獎。
203所(suǒ)目前還在緊鑼密鼓的為北鬥係統(tǒng)的地麵守時站研製藍寶石主(zhǔ)動(dòng)氫脈澤,這種(zhǒng)原子鍾擁有國內最高的(de)性能指標,可在地麵環境進行高精度守(shǒu)時,為北鬥衛星的時間矯正和信號注入提供重要支撐。
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