汞离子微波钟：北斗卫星导航系统的“心脏”

据《科技日报》报道，今年6月，航天科工集团二院203所已启动汞离子微波钟的研制，这种新一代原子钟在未来深空探测和卫星导航领域有明显优势，有望应用于我国下一代北斗导航卫星。那么，什么是汞离子微波钟？汞离子微波钟有哪些优势？

江苏北斗卫星应用产业研究院开发的各类与生活相关的北斗终端产品。（是钟寅/人民网）

什么是星载原子钟？

让我们先来了解一下什么是星载原子钟。据光明网报道，星载原子钟是卫星导航定位系统的核心，能够为卫星系统提供高稳定的时间频率基准信号。当原子钟在无地面监测站进行校准的情况下，它可为导航卫星系统提供一定时期的时间自主保持能力，因此星载原子钟也被称为导航卫星的“心脏”。实际上，制作星载原子钟的技术难度极大，除了有高精度要求以外，制作时还要满足小型化、低功耗、长寿命、高可靠性等要求。据《长江日报》报道，在北斗系统工程建设启动之初，少数西方国家垄断了星载原子钟技术，对我国实行封锁禁运，要建成完全自主可控的星载原子钟，中国只能靠自己。

什么是汞离子微波钟？

那么什么是汞离子微波钟呢？汞离子微波钟项目负责人王暖让在接受新华网采访时表示，汞离子微波钟是一种时间测量仪器，而且是目前最精确的时间测量仪器和世界公认的最难研制的微波钟系统之一。她表示，目前我国《空间汞离子微波频标关键技术研究》立项论证已经完成，并且首次完成了氧化汞的装载，迈出了汞离子微波频标的关键一步。按计划，航天科工集团二院203所将利用4年左右时间，搭建汞离子微波钟的实验系统，进行科学试验，在地面上形成闭合。此后将进行小型化设计，最后实现工程化设计。

汞离子微波钟有哪些优势？

据《中国质量报》介绍，汞离子微波钟作为新一代的原子钟，在未来深空探测和卫星导航领域具有明显优势。具体来说，汞离子钟因具跃迁频率高，却对空间环境的敏感度低，因此，在体积功耗不变的情况下，它可以比现有的主流星载钟指标提高1～2个数量级，是新一代星载原子钟的发展方向。

据《北京日报》报道，汞离子微波钟因其具有独特优势而有望应用于下一代北斗导航卫星，为我国北斗导航系统提供更加精密准确的记时。希望在不久的将来，北斗卫星导航系统建立完毕后，我们每个人都得以切身感受到祖国科技事业的强大。（张茜）

本文由中国科学院光电研究院研究员徐颖进行科学性把关，其主要研究领域为卫星导航及其增强技术、新型信号体制、多源融合导航技术等。