作者:倪思洁 来源:中国科学报 发布时间:2015/11/23 12:42:09
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走访中科院国家授时中心:为国而生 向时而立

①短波授时天线阵列

 

②国家授时中心科研园区大门

③授时天线

④张首刚 国家授时中心供图

■本报记者 倪思洁

、、。下午三点,中国科学院国家授时中心的大钟响了三声,二楼的会议室里,挂钟的秒针精确地指向“12”。

“时间究竟是什么?没有人问我,我倒清楚,有人问我,我想说明,便茫然不解了。”这是古罗马哲人奥古斯丁曾发出的“时间之问”。

1600年后,在中国骊山的脚下,中科院国家授时中心正在为回答“时间之问”贡献自己的智慧,“时间是什么”成为这里的科研人员日夜探索的问题。

长安城的守钟人

国家授时中心大楼的一层和负一层,安放着30多台原子钟,这些都是董绍武精心照料的宝贝。

1983年,大学毕业的董绍武走进了国家授时中心。在这个当时名为临潼县的陕西县城里,“国家授时中心”已经是一个响当当的名字。32年里,董绍武亲眼见证了原子钟稳定度越来越好的过程。

如今,董绍武已经是时间基准实验室首席研究员。他带领着这个实验室的另外16名科研人员,以“三班倒”的节奏照顾着25台铯原子钟和6台氢原子钟。

“时间基准实验室是国家授时中心的核心部门。我们的任务就是产生时间,并守住时间。”在铯原子钟机房的两套大设备中间,董绍武微笑着对《中国科学报》记者说。

对于这个实验室的工作人员来说,原子钟就像他们的孩子,他们的一大任务,就是维护好这些精密的仪器设备。“氢原子钟比铯原子钟更娇气。我们把它放在保温箱里,温度变化不能超过0.1摄氏度,否则会影响它的精准度。”董绍武在氢原子钟机房里抚着保温箱说。

不仅如此,每天,他们还要根据原子钟的数据计算出时间,并将原始数据和计算后的数据上传给国际时间局,用来计算国际标准时间。

“我们实验室是全球最重要的守时实验室之一。目前全世界共有400多台原子钟,按照常规,每个月国际时间局会根据各地原子钟数据,计算和发布一次国际标准时间。我们的原子钟对国际原子时计算的权重贡献已经位列世界前四。”董绍武说。

国家授时中心的这个核心部门同样是媒体界的宠儿。“每一次要闰秒的时候,早晨7点多就会有媒体到我们这里来采访。”董绍武说。

半世纪的辉煌路

国家授时中心的故事,要从半个世纪前说起。

上世纪60年代中期,国家从战略需要考虑,决定在我国内陆腹地建设一个完整的专用授时台。

于是,“1966年,国家科委批准中科院在陕西关中建设西北授时台作为战备授时台,后改称‘西北天文台’、‘陕西天文台’。2001年,中央机构编制委员会批准陕西天文台更名为‘中国科学院国家授时中心’。”国家授时中心主任张首刚告诉记者。

就这样,国家授时中心成了我国唯一的专门从事时间频率科学和技术研究的科研机构,同时开展着卫星导航定位技术研究,承担着我国标准时间的产生、保持和发播任务。这里的长短波授时系统,同样也成了国家不可或缺的基础性工程和社会公益设施。

当下,科技发展、经济建设和国防安全,对高精度时间频率服务的准确性、稳定性、可靠性、全天候提出了越来越高的要求。而时间上的毫厘之差,会带来距离上的千里之谬。

“比方说飞船对接,一旦时间上差了百万分之一秒,在距离上就会出现300米的偏差。”董绍武说。

近50年来,国家授时中心先后建立短波授时系统、长波授时系统、低频时码授时系统、卫星授时系统、网络授时系统、可信时间认证服务等,逐渐形成了全方位、多手段、多层次的国家授时服务体系。

空间技术、测绘、地震、交通、通信、气象、地质……诸多行业和部门都在接受和应用着来自国家授时中心的授时服务。

近年来,国家授时中心的时间基准保持能力已经位列世界先进水平,负责产生和保持的地方原子时和协调世界时的准确度及中长期稳定度等主要指标在全球70多个国家时间实验室中位居前茅。

无止境的求索心

2007年,国家授时中心研究员常宏也成了研究时间的一员,不过,他看上去更像一名“地下工作者”。

常宏所在的量子频标实验室位于地下一层。他进入实验室之前,需要换上专门的工作装和鞋子,并穿过风淋通道。

近年来,光钟已经成为国际计量科学发展的一大热点。有研究成果表明,光钟将比目前最好的微波钟精度高100倍以上,将能提供“对物理世界更细致的观察”,并将有助于对自然界基本定律的更深入的认识和检验。该研究成果也将对卫星导航、通信及计算机网络同步等应用领域产生影响。

2006年起,国家授时中心就已经开始部署光钟研究。“对于精密测量领域来说,研究没有尽头。”常宏告诉记者。

对于国家授时中心来说,努力也永无止境。

今年3月30日,首颗新一代北斗导航卫星发射成功。国家授时中心按照工程大总体的要求,对该星完成了大纲规定的所有测试项目。各项测试结果符合或优于预测结果,它们是卫星交付的重要依据。

张首刚介绍,面向世界科技前沿和国家战略需求,国家授时中心正在着力提升守时授时技术水平、拓展授时手段,开展卫星导航信号体制、精密测定轨及卫星导航系统测试评估技术研究,建设我国唯一的卫星导航星地综合实验和评估系统。

目前,国家授时中心已经形成“原子钟—守时—授时—用时”的时间频率学科链,以及“时间—信号—轨道”为特色的卫星导航系统研发技术优势。

张首刚告诉记者,未来,国家授时中心将继续坚持“三个面向”,立足时间频率和导航定位领域,围绕国家定位、导航与授时体系建设的重大任务需求和国家授时服务需求,开展量子频标、授时理论与方法、时间频率测量与传递、授时方法与技术、导航定位、应用开发与服务等方面的基础研究、技术攻关和系统集成研究,发展成为特色鲜明的国际先进科研机构。

《中国科学报》 (2015-11-23 第5版 创新周刊)
 
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