今天
8月25日7時52分
我國再次以“一箭雙星”方式成功發射
第35、36顆北斗導航衛星
這也是我國北斗三號全球系統
第11、 12顆組網衛星
隨著越來越多的“北斗星”上天
北斗三號全球系統組網速度再次加快
導航的精度也越來越高
1
十億分之三秒
你知道天上的“北斗星”
如何實現精準定位的嗎？
1米是光在真空中於1／299792458秒
時間間隔內所經路徑的長度
從這一角度來說
衛星導航就是測量時間
定位一米的距離
需要計量十億分之三秒的時間
差之毫釐 謬以千里
導航衛星上用來計算時間的
精密裝置就是原子鐘
在北斗系統工程建設啟動之初
我國這這一領域屬技術空白
少數西方國家壟斷了星載原子鐘技術
對我國實行封鎖禁運
星載原子鐘技術難度極大
除了精度要求極高以外
還要滿足苛刻的
小型化、低功耗、長壽命、高可靠性要求
能否突破關乎北斗系統建設的成敗
經過多番周折
這一重任最終落到了
梅剛華和他的團隊肩上
梅剛華
1955年出生
黃陂前川梅家灣人
生長在竹器製作家庭的梅剛華
從小耳聞目染，喜歡自己做各種小玩具
年歲稍長後，靠自己琢磨和搗鼓
做成了讓同學羨慕不已的礦石收音機和晶體管收音機
這對於他今後科研工作發現和動手解決問題
非常有益
他前後花了三個月時間
解決了微波腔體結構的頻率調諧問題
“我做進去之後就完全痴迷了，
覺得非常好玩。”梅剛華如是說。
正是這個“覺得非常好玩”的一種微波腔結構發明
最終成為銣原子鐘核心部件乃至整機的樣機基礎
1978年梅剛華考入武漢大學
1985年從武漢大學物理系碩士畢業
來到中國科學院武漢物理所工作
在原子頻標重點實驗室從事原子鐘研究
2
“讓中國的北斗用上最好的鐘！”
原子鐘利用原子吸收或釋放能量時
發出的電磁波來進行計時
由於這種電磁波非常穩定
再利用一系列精密的儀器進行控制
原子鐘的計時精度
可以達到每2000萬年才誤差1秒
從而為衛星導航提供精確的時間測度
這是衛星導航系統的核心技術
對衛星導航系統的
定位、測速和授時精度具有決定性作用
也因此被稱之為導航衛星的“心臟”
梅剛華團隊抱著
“讓中國的北斗用上最好的鐘！”的信念
開始從事銣原子鐘研究
理頭緒，做實驗
日夜兼程的調試
大家就像上了發條的鐘一樣不知疲憊
原子鐘十分“嬌氣”
特別是星載原子鐘的調試相當“磨人”
任何一個細微參數的變化
都可能影響到它進入太空的表現
因此每到整機調試階段
都需要有足夠經驗的設計師親自“操刀”
航天追求的是萬無一失
為了獲得銣原子鐘一個關鍵部件的壽命數據
他帶領課題組對試驗方案反覆論證和優化
進行了為期四年多的連續測試
沒有正常休過一次長假
甚至為了解決一個技術問題
三天三夜沒閤眼
這個數據是目前國內積累時間最長、最為可靠的壽命數據
為原子鐘整機長期可靠運行提供了寶貴的科學依據
在2007年
梅剛華團隊成功研製出
具有完整自主知識產權
滿足航天工程要求的原子鐘工程產品
計時精度與美國GPS系統的同期技術相當
打破了國外技術壟斷和封鎖
並批量用於“北斗二號”衛星
為北斗系統於2012年完成亞太地區組網
並提供區域服務作出了重要貢獻
3
“中國新速度”，從區域走向世界
計劃於2020年建成的
“北斗三號”系統是我國自主建設的
世界四大全球衛星定位導航系統之一
其他三個分別為
美國的GPS系統、俄羅斯的格洛納斯系統和歐盟的伽利略系統
隨著北斗二號衛星工程建設的圓滿完成
中國從根本上擺脫了對國外衛星導航系統的依賴
為我國經濟建設和國防安全提供了有力保障
根據北斗系統“三步走”發展戰略
在確保北斗二號衛星導航系統穩定運行
推進系統應用的同時
按計劃實施北斗三號衛星導航系統建設
與北斗二號區域導航系統相比
北斗三號全球導航衛星的採用是
梅剛華團隊研製的新一代高精度星載銣原子鐘
計時精度改善了約10倍
達到100億分之3秒水平
與美國GPS衛星最新一代星載銣鍾並列
可以滿足分米級導航定位需求
即定位精度可以達到人群間距這麼近
讓星載原子鐘的計時精度提高1000倍
使得北斗的定位精度從100米提高到1分米
梅剛華的團隊奮鬥了20年
而這一段路美國人走了40年
面對如此成就，梅剛華卻說
“我們這個技術還沒有做到頭
還有再發展的潛力。”
縱觀世界各國研發自主衛星定位系統的歷史
要建立自主的全球衛星導航系統
其實並不是一件容易的事
俄羅斯的“格洛納斯”系統基本和美國GPS
同時開始發展
然而完成組網的時間卻晚了30多年
雄心勃勃的歐洲“伽利略”工程
更是在歐債危機的拖累下緩慢前進
日本、印度等國的衛星導航系統研製
更是困難重重
中國的“北斗”奮起直追
2000年10月31日
從第1顆北斗導航實驗衛星成功發射
到如今
北斗三號已成功發射12顆衛星
創造了航天界的“中國新速度”
按計劃，2018年
我國將要發射18顆北斗三號組網衛星
覆蓋“一帶一路”沿線國家
到2020年前後
將全部發射完畢，向全球提供服務
在這巨大成就背後正是有無數個梅剛華們
支撐著北斗一步一步走向全球
他們，為什麼能“主宰”時間，最終被時間所銘記？
20年來
梅剛華和他的團隊一直追趕時間
一次次突破時間的極限
由於工作的特殊性
他和他的團隊的艱辛和成果鮮為人知
沒有鮮花也沒有掌聲
有的只是
繁重的科研任務和無數個日夜的辛苦攻關
梅剛華閒暇時也喜歡唱歌
除了《愛拼才會贏》、《洪湖水浪打浪》這些老歌
尤其喜歡流行的、劉若英演唱的《為愛痴狂》
二十多年來梅剛華鍾情向北鬥
他為愛痴狂，為星載原子鐘而痴狂
九派新聞內容團隊出品
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