厲害了！三千萬年誤差1秒 銣原子鐘就這么神!

最近，中國航天科工集團二院203所主導研發了一款擁有自主知識產權的超薄銣原子鐘，目前已完成研制并實現量產。消息傳出，不少小伙伴產生好奇：原子鐘是什么鐘?

日常生活中使用的鐘表，哪怕走得再準，一年下來也會有幾十秒的誤差。同樣是計時，原子鐘的精度則不可同日而語。目前用于原子鐘的元素包括氫、銫、銣等，精度最高的原子鐘，大約每3000萬年的誤差僅1秒。也就是說，哪怕從恐龍滅絕時走到現在，它的誤差也不過兩三秒。其中，銣鐘是應用最為廣泛的原子鐘，其體積小、成本低、可靠性和環境適應性好，可大量應用于武器裝備、電信、電力等行業。

此次203所研制的超薄銣鐘，專為板卡用途設計。科技日報記者從該所了解到，目前許多設備在設計時，都采用標準化的插卡方式，這種模塊化設計便于功能擴展及硬件更換維修，已應用于各行各業。

既然叫“板”卡，可想而知它不會太厚。按照行業標準，目前的板卡厚度大多為2厘米。2015年203所曾研發一款高抗振小型銣鐘，大小相當于一個手掌，但厚度接近4厘米。而超薄銣鐘長、寬僅7.6厘米，厚度更是壓縮到1.7厘米，完全符合板卡使用要求。

但要做到超薄，還要符合性能要求并非易事。超薄銣鐘內部有個量子系統，是一個物理部件，它的大小和性能指標存在一定的沖突關系。要在減小體積的同時避免性能損失，需要攻克一系列關鍵技術。

同時，銣鐘內部部件工作溫度從80多攝氏度到120多攝氏度，將這些高溫部件集成在那么小的空間，相互之間難免造成影響，從而影響產品的指標和可靠性，這對熱設計等技術也帶來很高要求。

成功克服多項難題后研制的超薄銣鐘產品，技術指標達到了國際頂尖水平。例如其內置1PPS馴服功能，可以接收任意導航衛星的信號，達到頻率校準的目的。也就是說，只要天上的導航衛星信號能被產品接收機接收，它就能達到導航衛星的時間精度，即20納秒左右量級。

即使失去導航衛星信號，超薄銣鐘也會自動進入保持狀態。保持時間精度取決于頻率穩定性和漂移率，而該產品可以在數天內保持微秒量級守時精度。能穩定地保持時間，正是原子鐘存在的意義。

原子鐘的應用，如今已滲透到各個領域。

電影里，特警們開展行動前，總會表情嚴肅地湊到一起，伸出手腕對表，以便統一行動。但在戰爭中，各個作戰系統怎樣“對表”?就得靠原子鐘了。隨著現代戰爭的發展，精準的時間系統成為網絡作戰的關鍵，一旦時間被打亂，整個指揮系統、武器系統將面臨癱瘓。

生活中同樣離不開原子鐘。例如在通訊領域，通訊基站對時間同步有很大需求，在即將來臨的5G時代，這一要求將更加嚴格。在金融領域，原子鐘是保證金融網絡時間一致性的核心設備之一，如果股票操作產生時間差，可能有人借機進行違規交易。此外在電力、交通等行業，原子鐘的作用也日益凸顯。

目前這款超薄銣鐘，基本已將銣鐘產品的尺寸做到了極致。據該項目負責人透露，203所正在研發具有全新機制的芯片原子鐘，其尺寸更小、功耗更低。現在該所已制成工程樣機，計劃于2019年進行量產。

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