氢原子钟(氢原子钟价格)
氢原子钟(氢原子钟价格)
高精度铷原子钟和星载氢原子钟达到了什么水平?
日前,我国采取一箭双星方式,成功发射了北斗三号第三、四颗组网卫星,这两颗卫星上均装载了中国航天科工二院203所研制的一台高精度铷原子钟和一台星载氢原子钟,技术指标达到国际先进水平。
网络配图
原子钟是利用原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备,其研发涉及量子物理学、电学、结构力学等众多学科,目前国际上仅中、美、俄等少数国家具有独立研制能力。星载原子钟主要应用于导航系统,分为氢原子钟、铷原子钟和铯原子钟3种。美国的GPS导航系统、欧洲的伽利略导航系统及俄罗斯的格洛纳斯导航系统,均采用了铷原子钟搭配铯原子钟,或者铷原子钟搭配氢原子钟的方案,充分发挥了铷原子钟体积小、重量轻及铯原子钟、氢原子钟长期性能优异的特点。
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作为导航卫星的“心脏”之一,高性能的星载原子钟对导航精度起到决定性作用。相比北斗一期、二期工程中单纯采用铷原子钟,本次发射的北斗三号导航卫星上装载有新一代高精度铷原子钟,比前代产品体积更小、重量更轻,技术性能大幅提升。
历害了我的国。
为什么原子钟是世界上最准确的钟?
在现代科学技术飞跃发展的今天,原子能、航天技术和高能物理对时间的计量要求更加精密。一些同位素和各种粒子在百亿分之一秒内就蜕变。现代电子计算机在几千万分之一秒、几亿分之一秒,甚至十几亿分之一秒内要进行计算。
现代技术需要有一种更精确的国际标准时间。因为,如要有一秒钟误差,用六分仪导航的海员就可能产生1/4英里的偏差;相差1‰秒,宇宙飞船能飞出10米;每一秒钟,电子计算机可运算80万次……格林威治时间已不够精确,可是它已在世界上用惯了,需要有一个折衷办法来解决。
从60年代开始,国际时间局决定了世界协调的时间,使时间既保证了均匀性,又能反映出地球自转的特点。国际天文学界于1967年定义了原子秒,引进了原子时的计时系统。1967年,国际计量大会确定的秒长定义是“秒(S)是铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃进所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间”。这就是说,原子钟采用了铯原子内部的某一运动状态计量时间。
原子钟是世界上最准确的钟。原来,原子内部的电子在跃迁时会辐射出电磁波,而它的跃迁频率是极其稳定的。利用这种电磁波来控制电子振荡器,从而控制钟的走时,这就是原子钟。
国际规定,在1958年元旦零时,原子时同世界时一致,而同历书时相差32.15秒。这叫国际原子时,记作TAT。
从1972年元旦零时起,它通过专用无线电台广播世界时,由TAT改为协调世界时,记作UTC。所谓协调世界时,就是经过国际原子时协调的世界时。它既不同于国际原子时,又不同于原子的世界时。但是,它同国际原子时的差值,总是完整的秒数;它同TAT的差值,总是在0.9秒以内。
原子时能提供均匀的时间间隔,提供标准的秒长,这可以符合无线电、物理学等方面的需要,用它来量度时段是十分精确的。原子钟计算基本粒子“介子”的寿命约0.000002秒;蜜蜂鼓动翅膀一次约需0.005秒;宇宙飞船飞往月球时,每秒飞行了10公里;光在真空中每29992458分之一秒所走的距离是1个标准米。
协调世界时的秒长严格等于原子时的秒长,当它的时刻与世界时的时刻差超过0.9秒的时候,就在世界时上引进一个闰秒。
为了协调世界各国的时间计量工作,在法国巴黎设立了国际时间局。它保持着国际原子时尺度,并且为各国的授时中心提供准确的时间数据。
国际时间局每年进行两次调整,并通过标准时间电台向世界各地发射标准时间信号。增1秒叫正闰秒,减少1秒叫负闰秒。这样,可以把格林威治时间产生的误差调整过来。1979年除夕和1981年6月30日,世界时分别增加了1“闰秒”的修正时间,时间老人两次都迟到了。
这就是目前民用的世界时,也是天文测量、大地测量和人造卫星跟踪等工作所用的时间。
世界第一架原子钟——氨钟,是美国国家标准局于1949年制成的,这标志着时间计量和导时进入了新纪元。随后的十几年中,原子钟技术有了很大发展,先后又制成了铷钟、铯钟、氢钟等。到了1992年,原子钟已在世界上普遍使用。我国先后制成了铷原子钟和氢原子钟,在计时方面跨入了世界先进行列。
铷原子钟 铯原子钟 氢原子钟 哪个好
这三者比较,铯原子钟实用化最早,重量最重;铷原子钟精度最低,但重量也最轻,最适合被用于星载原子钟;氢原子钟的精度与铯原子钟相当,而重量则介于铯原子钟和铷原子钟之间。因此,最早的全球定位系统(GPS),采取星载铷原子钟和星载铯原子钟相配合的方式,而较新的全球定位系统(比如北斗和伽利略)则采用星载铷原子钟与星载氢原子钟的组合方案。
原子钟时间校准是什么?
时间校准如下:
所谓的原子钟时间校准是:利用原子跃迁频率稳定的特性来获取精准和校准时间频率信号。
原子钟研发涉及量子物理学、电学、结构力学等众多学科。目前国际上仅少数国家具有独立研制能力。星载原子钟主要应用于导航系统,分为氢原子钟、铷原子钟和铯原子钟三种。国际导航系统均采用了铷原子钟搭配铯原子钟或铷原子钟搭配氢原子钟的方案。
原子钟的精准:
日常生活中使用的钟表,哪怕走得再准,一年下来也会有几十秒的误差。同样是计时,原子钟的精度则不可同日而语。
目前用于原子钟的元素包括氢、铯、铷等,精度最高的原子钟,哪怕从恐龙灭绝时走到现在,误差也不到3秒。其中,铷钟是应用最为广泛的原子钟,其体积小、成本低、可靠性和环境适应性好,可大量应用于武器装备、电信、电力等行业。
中国新一代氢原子和铷原子钟技术指标达国际先进是真的吗?
日前我国采取“一箭双星”方式,成功发射了北斗三号导航卫星第三、四颗组网卫星。从中国航天科工集团二院203所获悉,这两颗卫星上均装载了203所研制的一台铷原子钟和一台氢原子钟,技术指标达到国际先进水平。
据悉,原子钟是利用原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备,其研发涉及量子物理学、电学、结构力学等众多学科,目前国际上仅少数国家具有独立研制能力。星载原子钟主要应用于导航系统,分为氢原子钟、铷原子钟和铯原子钟3种。
作为导航卫星的“心脏”之一,高性能的星载原子钟对导航精度起到重要作用。航天科工二院203所星载铷钟项目负责人杨同敏介绍,相比此前的北斗工程中单纯采用铷原子钟,此次发射的北斗三号导航卫星上不仅装有新一代高精度铷原子钟,且比前代产品体积更小、重量更轻,技术性能大幅提升,达到国际先进水平。
星载氢原子钟包括物理和电路两部分,构成较为复杂。为满足卫星发射及在轨运行时需要面对的振动、温度、辐照等环境要求,进一步增加了研制难度。航天科工二院203所星载氢钟项目负责人表示,目前203所研制的星载氢原子钟在技术性能及可靠性上均达到国际同类产品水平,为北斗三号组网卫星的高性能、长寿命要求提供了有力保障。
“作为无线电时间频率计量标准领域的尖端技术,我国正在进入星载原子钟研制的‘无人区’。”航天科工二院203所党委书记表示未来中国的星载原子钟将会有更多原创性突破,为保障我国航天事业发展提供重要支撑。
氢铷原子钟是什么?
原子钟是利用原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备。星载原子钟主要应用于导航系统,分为氢原子钟、铷原子钟和铯原子钟3种。
美国的GPS导航系统、欧洲的伽利略导航系统及俄罗斯的格洛纳斯导航系统,均采用了铷原子钟搭配铯原子钟,或者铷原子钟搭配氢原子钟的方案,充分发挥了铷原子钟体积小、重量轻及铯原子钟、氢原子钟长期性能优异的特点。
作为导航卫星的“心脏”之一,高性能的星载原子钟对导航精度起到决定性作用。相比北斗一期、二期工程中单纯采用铷原子钟,本次发射的北斗三号导航卫星上装载有新一代高精度铷原子钟,比前代产品体积更小、重量更轻,技术性能大幅提升。
更值得一提的是装载的星载氢原子钟,这是其在北斗二代二期试验卫星得到验证后,首次应用于北斗导航系统组网卫星。相比铷原子钟,氢原子钟在重要技术指标,如频率稳定度、频率准确度及日漂移率等方面具有明显优势。星载氢原子钟的应用可使北斗导航系统实现更高的定位精度、全球覆盖及较长的自主导航能力,显著降低北斗导航系统全球应用时的校时压力。
星载氢原子钟包括物理和电路两部分,构成较为复杂。卫星发射及在轨运行时需要面对的振动、温度、辐照等苛刻环境要求,进一步增加其研制难度。经过技术攻关,我国相继解决了高性能长寿命吸气剂复合真空泵技术、微波腔和磁屏蔽的小型化及抗振性等一系列技术问题;温控系统的参数优化,电磁兼容性的改善,使星载氢原子钟长期频率稳定度大幅提高,增强了整机的环境适应性。最终攻克了包括指标优化,整机小型化、轻量化技术研究,可靠性与长寿命技术研究等关键技术难题。目前,我国的星载氢原子钟在技术性能及可靠性上均达到国际同类产品水平,为北斗三号组网卫星的高性能、长寿命要求提供了有力保障。
氢原子钟