大国“钟”匠,铸就精准的“中国时间”

广西日报 2022-02-11 07:07 大字

2月8日,中国科学院国家授时中心首席科学家张首刚(中)在空间窄线宽激光实验室与科研团队成员交流。新华社记者 张博文/摄

新华社记者张伯达郑昕

时间的产生、保持,以及把时间信息通过一定的方式传送出去,叫作“授时”。自20世纪60年代以来,我国一代代授时人扎根大西北,甘坐冷板凳,筚路蓝缕、创新自强,铸就了精准的“中国时间”。

中科院国家授时中心在其前身陕西天文台的建成之初,主要是为满足国防与经济建设的急需而设立的。如今,中科院国家授时中心主任、首席科学家张首刚和他的“时间团队”实现了多项关键核心技术突破,把我国标准时间与国际标准时间的偏差从100纳秒减小到5纳秒内,使其整体性能位居世界前列,将国家利益镌刻进“星辰大海”。

争气

立志要造“中国大钟”

2005年,张首刚海外学成回国后离开北京,来到位于西安市临潼区的国家授时中心,主持原子钟研发与标准时间研究。

“当时国家授时中心用于守时的小铯钟完全依赖进口,更没有基准型铯原子喷泉钟,就连相关研制设备和研究人员也都没有。”据张首刚的大学校友且几乎同期归国的国家授时中心研究员郭文阁回忆,就是在这样的条件下,张首刚从一个人起步、从单位一间地下室起步、从一把螺丝刀起步,搭建平台、招募人才。

现如今,他建立起的国家授时中心量子频标研究室已拥有近百名中青年科研人员,并发展成为中科院重点实验室;不仅自主研制出了国际先进的基准型铯原子喷泉钟,还在2018年实现守时型光抽运小铯钟的产品化。

应用广泛的便携化小铯钟产品,此前50多年都被美国独家垄断。2017年,小铯钟产品陆续对华禁售。

如今这款国产小铯钟不仅已应用在北斗卫星导航系统、长河二号导航系统、5G通信系统以及北极科考等任务,也装备在国家标准时间产生与保持系统。2021年11月,三台国产小铯钟在国际标准时间计算中取得贡献权重,并被国际权度局推荐给各国用于标准时间的产生。

创新

不断勇攀世界科技高峰

2003年,为满足国家重大急需,国家授时中心与相关研究院所凭借时间频率技术与天文科学理论的积累,用不到三年时间研制建成中国区域定位系统(CAPS)演示验证系统,精度不亚于美国GPS卫星导航系统。

把比微波原子钟精度更高的光钟送上太空,实现高精度空间时间基准,是当前世界科技发展的前沿。张首刚和团队的十多名中青年“钟匠”,用十年打造出了中心的第一台地面光钟,如今的工作是把这台铺开来足有20多平方米的光钟塞进不到1立方米的空间站实验柜,其难度不只是器部件的尺寸缩小,更是系统与工艺的再造,需要突破系列关键技术。眼下,这台“争气钟”正加紧在国家授时中心研制。

张首刚说,“国家人”做“国家事”、“国家队”担“国家责”,国家授时中心始终把国家利益放在首位,致力于填补一个又一个国内空白:

——重启世界时这一战略资源的自主测量,摆脱此前世界时数据对国外的依赖,保障我国航天任务的顺利进行。

——启动高精度地基授时系统建设,将光纤授时与改进后的长波授时结合形成地基授时,并与卫星授时融合,搭建天地一体的授时体系。

——发展网络时间传递及应用新技术,在云端建立节点,建立起网络授时系统,填补高精度“北京时间”在网络空间的缺位。

……

(参与记者梁爱平张晨俊张博文)

(据新华社西安2月10日电)

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