从铷钟到氢钟

深蓝色的畅想

几乎与梅刚华团队同时，一支来自中国科学院上海天文台（以下简称上海天文台）的科研团队也投入到星载原子钟的研制行列当中。不过，他们研制的是另外一种原子钟——星载氢原子钟。

其实，从上世纪七八十年代开始，上海天文台就开始了地面氢原子钟的研制工作，这也为2002年我国首台星载氢原子钟的诞生及其之后的工程化研制奠定了深厚的基础。

“氢钟同时具备频率稳定性好、漂移率小的特点，在主要保证精度的同时还能提高卫星的自主运行能力。”上海天文台研究员帅涛告诉《中国科学报》。

目前，仅有中国的北斗卫星和欧洲的伽利略卫星同时配置了星载铷原子钟和星载氢原子钟。

据帅涛介绍，我国研制的星载氢原子钟与欧洲的相比，两者地面测试性能相当，但从在轨综合表现来看，我国星载氢原子钟实现的用户测距误差更小。

2015年9月，由上海天文台研制的我国首台星载氢原子钟随北斗三号卫星上天应用。它突破了多项关键技术，核心元器件全部国产化，实现了完全自主可控。

即使氢原子钟在太空中突发故障，也丝毫不用担心。

“卫星设计了时频生成与保持系统，可以实现主用原子钟和备用原子钟之间无缝切换，切换前后卫星时间变化小于20皮秒（1皮秒等于1万亿分之1秒），用户测距误差小于0.01米。”中国科学院微小卫星创新研究院副院长、北斗卫星总师林宝军说，用户完全察觉不到原子钟的切换所带来的导航定位信号改变。

据了解，上海天文台研究团队下一步还将在保证星载氢原子钟性能指标的同时，将其重量减轻至10公斤以下，以适应下一代高集成度导航卫星发展的需要。