汞離子微波鐘：北斗衛星導航系統的“心臟”

據《科技日報》報道，今年6月，航天科工集團二院203所已啟動汞離子微波鐘的研制，這種新一代原子鐘在未來深空探測和衛星導航領域有明顯優勢，有望應用於我國下一代北斗導航衛星。那麼，什麼是汞離子微波鐘？汞離子微波鐘有哪些優勢？

江蘇北斗衛星應用產業研究院開發的各類與生活相關的北斗終端產品。（是鐘寅/人民網）

什麼是星載原子鐘？

讓我們先來了解一下什麼是星載原子鐘。據光明網報道，星載原子鐘是衛星導航定位系統的核心，能夠為衛星系統提供高穩定的時間頻率基准信號。當原子鐘在無地面監測站進行校准的情況下，它可為導航衛星系統提供一定時期的時間自主保持能力，因此星載原子鐘也被稱為導航衛星的“心臟”。實際上，制作星載原子鐘的技術難度極大，除了有高精度要求以外，制作時還要滿足小型化、低功耗、長壽命、高可靠性等要求。據《長江日報》報道，在北斗系統工程建設啟動之初，少數西方國家壟斷了星載原子鐘技術，對我國實行封鎖禁運，要建成完全自主可控的星載原子鐘，中國隻能靠自己。

什麼是汞離子微波鐘？

那麼什麼是汞離子微波鐘呢？汞離子微波鐘項目負責人王暖讓在接受新華網採訪時表示，汞離子微波鐘是一種時間測量儀器，而且是目前最精確的時間測量儀器和世界公認的最難研制的微波鐘系統之一。她表示，目前我國《空間汞離子微波頻標關鍵技術研究》立項論証已經完成，並且首次完成了氧化汞的裝載，邁出了汞離子微波頻標的關鍵一步。按計劃，航天科工集團二院203所將利用4年左右時間，搭建汞離子微波鐘的實驗系統，進行科學試驗，在地面上形成閉合。此后將進行小型化設計，最后實現工程化設計。

汞離子微波鐘有哪些優勢？

據《中國質量報》介紹，汞離子微波鐘作為新一代的原子鐘，在未來深空探測和衛星導航領域具有明顯優勢。具體來說，汞離子鐘因具躍遷頻率高，卻對空間環境的敏感度低，因此，在體積功耗不變的情況下，它可以比現有的主流星載鐘指標提高1∼2個數量級，是新一代星載原子鐘的發展方向。

據《北京日報》報道，汞離子微波鐘因其具有獨特優勢而有望應用於下一代北斗導航衛星，為我國北斗導航系統提供更加精密准確的記時。希望在不久的將來，北斗衛星導航系統建立完畢后，我們每個人都得以切身感受到祖國科技事業的強大。（張茜）

本文由中國科學院光電研究院研究員徐穎進行科學性把關，其主要研究領域為衛星導航及其增強技術、新型信號體制、多源融合導航技術等。