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2021 01/ 02 17:41:44
來源:新華網

“北京時間”的奧秘——訪中科院國家授時中心

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  新華社西安1月2日電? 題:“北京時間”的奧秘——訪中科院國家授時中心

  新華社記者張伯達、鄭昕

  又是一個從歲末到新年的跨越。在位于陜西的中國科學院國家授時中心,工作人員關注著屏幕上不斷跳動的數字,分毫不差地把2021年首個北京時間的零點報時送到了千家萬戶。

  北京時間是中國國家標準時間,它產生于陜西并由位于陜西的國家授時中心發出。為了能把“時間”牢牢地抓在自己手里,幾代中國科研人員一次次實現關鍵技術“零”的突破,達到授時技術自主可控,躋身世界先進行列。

  “就算一塊石頭一塊石頭地搬,也要搬出一座天文臺”

  授時,通俗地講就是把時間信號通過不同技術手段向使用者發送。1949年9月28日,采用東八區區時的北京時間通過中央人民廣播電臺前身北京新華廣播電臺第一次發播。在新中國成立后的很長一段時間里,中國科學院上海天文臺租用一座短波電臺授時,主要依據的是各天文臺聯合測定與保持的天文時。

  進入20世紀60年代,中國科學院于1966年籌建國家授時中心的前身陜西天文臺,向全國提供授時服務。當年首批23名前往陜西天文臺報到的大學生之一、曾任陜西天文臺臺長的漆貫榮說,憑著“就算一塊石頭一塊石頭地搬,也要搬出一座天文臺”的斗志,這座位于陜西蒲城縣的天文臺如期完工并于1971年試播,使我國具備了國土全覆蓋的高精度陸基短波無線電連續授時能力。

  20世紀70年代末,陜西天文臺通過國產原子鐘建立起國際通行的原子時系統;80年代,長波授時臺系統也在蒲城建成,精度比短波授時提高1000倍、達到微秒量級,并在1988年獲得國家科技進步一等獎。

  “原子時和長波授時系統的相繼建立運行,滿足了國家戰略急需?!逼嶝灅s說。

  14次“從0到1”的突破

  1967年,第十三屆國際計量大會決定把時間單位定義從天文時轉變到原子時,對于時間系統有基礎性作用的高性能原子鐘,更成為各國爭奪的戰略資源。盡管中國擁有研制原子鐘的能力,但對于高性能的銫原子鐘卻長期未能獲得技術突破。

  2005年,現任國家授時中心主任的張首剛受命前往國家授時中心,在相關研究“零基礎”的情況下開啟了中國高性能原子鐘的研究。

  “我們團隊克服了材料和工藝等技術困難,經過15年的努力,在2020年陸續成功研制了兩臺具有自主知識產權的銫原子噴泉基準鐘,使北京時間有了自主的校準能力?!睆埵讋傉f。

  此外,張首剛團隊還研發出了打破國外壟斷的新型小銫鐘,目前年產量120臺左右,扭轉了守時鐘依賴進口的局面。

  “高性能國產銫原子噴泉鐘和光抽運小銫鐘的成功研發,解決了我們守時的核心問題,實現了自主可控?!睆埵讋傉f。

  得益于自主研發的高性能原子鐘,以及長期的技術積累,我國標準時間準確度和穩定度不斷攀升。目前與國際標準時間偏差小于5納秒的5個國家中就有中國,且遠優于100納秒的國際要求。

  北京時間采用的是“協調世界時”,即原子時和基于地球自轉的世界時“協調”的結果。20世紀九十年代,考慮到國際合作等原因,和大多數國家一樣,我國中止了世界時的測量。近年來,圍繞新的應用需求,國家授時中心建立了基于數字天頂筒和甚長基線干涉技術等多手段融合的世界時測量系統,實現了世界時亞毫秒級自主測量。

  除了高性能原子鐘產品的“從無到有”和世界時的自主測量,經過科研人員的不懈努力,截至目前國家授時中心已14次在關鍵技術上實現了“從0到1”的突破。

  國家利益拓展在哪里,授時服務就到哪里

  如今,我國已經形成了“原子鐘-守時-授時-用時”完整的時間頻率學科鏈,以及以“時間-信號-軌道”為特色的衛星導航系統研發技術優勢。北斗導航系統的開通,為我國在未來構建立體交叉授時系統添加了關鍵的一塊拼圖。

  張首剛表示,高精度授時正在成為越來越多行業領域的急需,未來立體交叉授時系統將主要由基于太空的衛星授時、空間站授時和基于地面的長波無線電授時、光纖有線授時等組成,可以把長距離、跨區域重大設施之間的時間同步精度提高三到四個數量級。

  作為我國立體交叉授時系統的另一個重要組成部分,“十三五”國家重大科技基礎設施項目“高精度地基授時系統”已于2020年在西安啟動建設,五年內實現運行服務,將支撐我國經濟社會的長遠發展。

  “我國70多年授時工作是中國科技事業不斷發展進步的縮影。沒有綜合國力的強大,就不會有北京時間的今天?!眹沂跁r中心黨委書記竇忠說,在“十四五”和未來征程上,堅持創新與科技自立自強永遠在路上。

【糾錯】 【責任編輯:王琳 】
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