我們的“中國心”讓（ràng）北鬥這張國家名片更加閃耀

——記國家科技獎進步特等獎獲得（dé）者航天科工二院203所北鬥銣原子（zǐ）鍾團隊（duì）

　　近期，北鬥二號衛星工程榮獲2016年國家科技進步（bù）特等獎，中國航天科工二院203所作為北鬥二（èr）號衛（wèi）星（xīng）工程核心載荷產品星載原子鍾的（de）配套單位，成（chéng）為（wéi）本次國家科技進步（bù）獎特等獎獲獎單位（wèi）之一。

　　203所北鬥（dòu）銣原子（zǐ）鍾團隊用15年的堅守與（yǔ）執著，在科技前沿取得（dé）了重大（dà）突破。這個團隊為北鬥二號衛星交付了13個批次26台自主研製的星載原子（zǐ）鍾，創造（zào）了所（suǒ）有批次零故障的運行記錄，實現了衛星關鍵部件的自主可控（kòng），達到國際先進水平。標誌著我國已經完全掌握了星載原子鍾的研製技術，完全擺脫了國外導（dǎo）航（háng）原子鍾的束（shù）縛，使我國已經成為繼美國、俄羅斯之後完全自（zì）主建立導航定位係統的國家，扭轉了我國核心技術受製於人的（de）被動局麵，實現了從跟跑者（zhě）到領跑者的轉（zhuǎn）變。

關鍵核心技術掌控在手

　　星載（zǎi）原子鍾是衛星導航定位係統的（de）核心，為衛星（xīng）係（xì）統提供高穩定的時間頻率基準信（xìn）號。其輸出的（de）時間頻率信號的穩定性直接決（jué）定著定位和導航精度，也決定著在無地麵監（jiān）測站進行同步校準情況下，其自主提供高精度（dù）時間信號的能力。由於其重要的戰略地（dì）位，國外一直對中國實行禁售。

　　 “要搞全球導航，首要條件就是要有原子鍾（zhōng）！可現實卻很殘酷，我們國家在搞北鬥之前（qián）原子鍾技術非常薄弱，原子鍾產品全靠進口。進口鍾不僅價（jià）格昂貴，而（ér）且（qiě）關鍵技術掌握在外國人手裏，將使北鬥係統潛伏巨大安全（quán）隱患，原子（zǐ）鍾產品隻有自己幹一條路（lù）可走！作為北鬥二代導航衛（wèi）星高精度星載銣原子鍾負責人李春景（jǐng）介紹道。

打破國外限（xiàn）製的爭氣工程

　　星載銣原子鍾是北鬥二代導航衛（wèi）星研製難度最大的產（chǎn）品之一，原子鍾的（de）工作（zuò）原理（lǐ）涉及量子力學、電學、熱學以及光學等學科，指標要求相當苛刻，在航天係統中屬於研（yán）製難度最（zuì）大的產品之一。作為關鍵技（jì）術的“含金量”很高，也是（shì）研（yán）製曆程最（zuì）坎坷的產品之一，在研製（zhì）過（guò）程中北鬥總師、“兩彈一星”功勳孫家棟（dòng）老總（zǒng）曾多次親臨（lín）203所視察銣原子鍾研製情況。他堅定地說“我們自己的（de）導航衛星一定要用我們自己研製的（de）原子鍾！”

　　高精度星載（zǎi）銣原子鍾（zhōng）是北鬥二代（dài）二期的核心部件，關係到整個衛星係統導航定位的精度，銣原子鍾技術難度非比尋常，要在短時間內完成關鍵技術攻關，指標要求之高（gāo），挑戰（zhàn）異常艱巨，前方的（de）道路（lù）困（kùn）難（nán）重重，但這是一項打（dǎ）破（pò）國外限製的爭氣工程，再苦再難也要向前衝。203所（suǒ）將北鬥銣原子（zǐ）鍾工程作為專項工程，重中之重（chóng）。為（wéi）銣原子鍾組配備精兵（bīng）強將，隻要項目組有需求，所裏就積極協調進行配備，全力以赴滿足他們（men）的需求。

像上了發條的“鍾”一樣連軸轉

　　攻關難度大，挑戰異常艱巨。做銣原子鍾是項非常“熬人”的工作，為了（le）保證24小時不間斷地（dì）測試，經常是白天調試，晚上（shàng）就盯在測試儀器前，觀察數據，一測就是一夜時間。在日（rì）夜兼（jiān）程進行調試的階段，大家就像上了發條的“鍾”一樣連軸轉（zhuǎn）。人的精（jīng）力是有限的，但拚搏精神可以創造無限。項目負責人李春景對自（zì）己團隊的經曆如數家珍：“頭一次體驗三天三夜不合眼，那種上眼皮如同墜（zhuì）了鉛的感覺記憶猶新。沒想到有了頭一回，還有第二（èr）回、第三回，幾次（cì）測試節點和交付節點前必須完成任務，發射進度容不得你有半點含糊。就是這種執著的精神，打下了攻堅戰，國產銣原子鍾問世，並解決了（le）壽命評估、長期穩定度測試等問題。

　　 “為了搞定微波信（xìn）號溫度（dù）係數、伺服（fú）係統穩定性等技術難題，團（tuán）隊白天黑夜連軸轉進行實驗、驗證；環境試（shì）驗（yàn）時（shí），團隊成員多班倒，進行日夜守護（hù）和記錄數（shù）據。大家都有過這（zhè）樣的神奇經曆，做夢經常會夢到原子鍾聯調的（de）情景（jǐng）：如何接線、如何搭電路，甚至示波器上如何顯示，如同真實的工作場景一般。有時，技術（shù）人（rén）員（yuán）一（yī）覺醒來，立馬翻身（shēn）下了在辦公室裏的行（háng）軍床，趕緊將夢中的（de）情境付諸現實，困擾多日的問題終於解決了。2005年，203所交付了我國首（shǒu）批兩台星（xīng）載銣原子（zǐ）鍾工程化初樣鑒定機，標誌著我國原子鍾自主化邁出了一大步。

將每個細節做到極致

　　在項目攻關階段，微波穩（wěn）定性一調就是十幾（jǐ）天，不停的仿真、試驗論證、做溫度（dù）試驗，既要保證（zhèng）可靠性，還要保證性能優良。銣原子鍾（zhōng）目前的性能指標已經接近（jìn）了極（jí）限，想再提高一（yī）點非常非常困難。測試過程中需要特別精細，不能容忍任何性能上的缺陷。他們通過計算機進行仿真，再將仿真參數拿到電（diàn）路係統上，看調試（shì）結果與仿真結果（guǒ）是否能達到預期效果，並在溫度（dù）變化範圍內鑒定穩定性，觀察溫度變（biàn）化與微波（bō）功率的變化情況（kuàng），溫度每變化一度，微波功率發生（shēng）變（biàn）化，最（zuì）終使微波功率溫度穩定性提高，一遍又一遍摸索參數，進行仿真，得到解決。“我們必須把每一個細節做到極致（zhì），力爭最優的（de）性能指標。” 為了保障更多的工作時間，兩任項目負責人李春（chūn）景和楊同敏，都是從剛剛（gāng）入住的寬敞明亮的新家，搬到了（le）單位附近的（de）筒子樓，家人埋怨，他們頂住重重壓力，坦然說道，“住得（dé）近（jìn）方便，反正我經常加（jiā）班，房子（zǐ）夠她們娘倆住得了（le）。”

　　後續項目負責人楊同敏介紹道。我國的星（xīng）載銣原（yuán）子鍾在2007年上天服役（yì），中國人終於有了自己的原子鍾！不靠任何人，掐（qiā）住北（běi）鬥脖（bó）子的手終於被砍掉了（le）！目前，我國自主的星載銣原子鍾不隻可以用，還超過了歐洲水平，達到了世界一流水平。

 以工匠精（jīng）神精心打造原子鍾

　　“銣原（yuán）子鍾在宇宙裏跟隨衛星轉動時溫度會變化，會直接影響定（dìng）位精度，所以要讓鍾對溫度變化的敏感度降低。”“要控溫，研發人員必須了解鍾的全部特性，摸清它的‘脾氣（qì）’。”楊同敏說，“一些情況下（xià），我們必須要設計（jì）高精度的控溫係統，把溫度控製住。這要從溫度敏感組件（jiàn）入手，甚至要定位到溫度敏（mǐn）感器件。而頻率穩定度表征了原子（zǐ）鍾頻率波動的大小，決定了某一時刻頻率（lǜ）的不確定性（xìng），是導航（háng）係統定位誤（wù）差的決定性因（yīn）素。

　　銣原子（zǐ）鍾調試需要技術人員掌握原子鍾（zhōng）電路和物理部分的性能， 每台鍾都要（yào）從每個（gè）參數開始（shǐ）精細調試，尤其（qí）是真空環境下的調試。原子鍾一旦上天，加電運行就直到它“壽終”，要（yào）求必（bì）須絕對可靠。原子鍾是當之無愧的高科技含量的工藝精品，需要具有工匠精神的工程師精心打（dǎ）造。”李春景如是說。2012年，203所研製的高精度銣原子鍾已達到了世界一流水平！為組網（wǎng）星密集發射布網（wǎng）打下堅實基礎。原（yuán）子鍾的天穩度達到了5×10-14，定位精（jīng）度（dù）10米（mǐ），測速精度達到了每秒0.2米，授時（shí）精度50納秒。

　　為了提高北鬥導航的定（dìng）位精度，實現導航係統的（de）長期自主運行能力，2015年（nián），203所研製的國內首（shǒu）台星載氫原（yuán）子中順（shùn）利交付衛星總體（tǐ），並隨衛星成功上天，而且在軌正常運行，這是我國星載原子鍾和導航（háng）領域的又一重要裏程碑。

　　作為國內唯一一家同時（shí）研製氫、銣、銫三種傳統原子鍾的單位，203所奮鬥的腳步不會停止，將研製更（gèng）加精（jīng）準的原子鍾，向更高科（kē）技高峰邁進。北鬥在高高的太（tài）空中遨遊，原（yuán）子鍾人卻（què）很（hěn）少有時間抬頭去（qù）仰（yǎng）望星空，他們在低頭躬身於眼前的美麗原子鍾，讓中國的北鬥（dòu）成（chéng）為世界上最精最準最穩的導航定位係統。不久的將來，北鬥（dòu）導航係統建立完畢後（hòu），每個國人將會切身感受到祖國的強大。