时间的产生和维持,以及通过一定方法传递时间信息,称为“计时”。 20世纪60年代以来,我国一代代报时人扎根西北,甘于坐在板凳上,努力工作,不断创新,努力创造精准的“中国时间”。
- 题词
2月8日,中国科学院国家授时中心首席科学家张首刚在空间光钟实验室工作。新华社记者 张博文 摄
2月8日,中国科学院国家授时中心首席科学家张首刚(中)在空间窄线宽激光实验室与科研团队成员交流。新华社记者 张博文 摄
在举世闻名的秦始皇兵马俑所在地西安市临潼区,从西安主城区由西向东运行的地铁几乎呈直角转向北到达华清池站后。
部分原因是为了避开东边约两公里的中国科学院国家授时中心,以免影响在这里生成和维护的中国国家标准时间北京时间。
中国科学院国家授时中心成立时,其前身是陕西观象台,主要是为了满足国防和经济建设的迫切需要而设立。 如今,中科院国家授时中心主任兼首席科学家张首钢和他的“时间团队”实现了多项关键核心技术突破,缩小了我国标准时间与国际标准的偏差时间从100纳秒缩短到5纳秒以内,使其综合性能跻身全球前列,将国家利益刻入“星辰大海”。
立志打造“中国大钟”
2月8日,中国科学院国家授时中心首席科学家张首钢(左)在铯原子喷泉钟实验室工作。新华社记者 张博文 摄
张首钢办公桌夹层下铺着一件白色T恤,上面印着一个桶形精密装置的图案。
“这件T恤是我从法国巴黎天文台毕业时,同事们为我定制的。图中的装置是我参与改造的世界上第一座铯原子喷泉钟。”他说。
在国际单位制的七个基本物理量中,时间是测量精度最高、应用最广泛的物理量。 1967年,为了提高时间测量的精度,第13届国际计量大会修订了时间单位“秒”的定义,将反映地球自转状态的天文时间“秒”改为“原子时”它是根据原子内部电磁振荡的周期来测量的。” 此后,一些物理学家一直在努力研制一种与时间的产生和维持相关的原子钟,即原子频率标准(频率标准)。这不仅是决定一个国家能否时间频率科学先进与否,也是一个国家主权的体现。
曾担任北京大学常务副校长的物理学家王弈秋表示:“在精确打击时代,原子钟的作用不亚于原子弹。”
2月7日,科研人员在中科院国家授时中心空间锶原子光钟实验室讨论项目进展。新华社记者 张博文 摄
“1998年,一位西方国家的著名物理学家访问中国后表示,中国原子钟的实验研究靠‘运气’。我在实验室与其他研究人员聊天时了解到这句话,深受刺激。”立志要做一个体现中国人民愿望的原子钟。” 张首钢说道。
2005年,张首钢留学回国后离开北京,来到西安市临潼区国家授时中心,主持原子钟研发和标准时间研究。
“当时,国家授时中心用于计时的小型铯钟完全依赖进口,没有基准铯原子喷泉钟,甚至没有相关的开发设备和研究人员。” 据几乎同一时间回国的大学校友张首钢和国家授时中心研究员郭文阁回忆,张首钢就是在这样的条件下从一个人、单位的地下室开始的,和一把螺丝刀,搭建平台,招揽人才。
如今,他建立的国家授时服务中心量子频率标准研究实验室拥有近百名中青年科研人员,已发展成为中科院重点实验室。 不仅自主研发了国际先进的基准型铯原子喷泉钟,而且于2018年、2017年实现了报时光泵小型铯钟的商品化。
广泛使用的便携式小型铯钟产品被美国独家垄断了50多年。 2017年,小型铯钟产品陆续被禁止向中国销售。
如今,这款国产小型铯钟不仅应用于北斗卫星导航系统、昌河二号导航系统、5G通信系统、北极科考等物理学家张礼,还配备了国家标准时间生成和维护系统。 2021年11月,三台国产小型铯钟在国际标准时间计算中获得贡献权重,并被国际权威机构推荐给各国用于标准时间的生成。
“那位说中国靠‘运气’的外国科学家,在2019年的学术年会上见到我时,表达了对中国在时频领域取得的成就的钦佩。” 张首钢说道。
奉献延续红色血脉的责任与担当
2月8日,科研人员在中科院国家授时服务中心时间频率基准实验室记录数据。新华社记者 张博文 摄
张首钢的T恤和四瓶香槟也在他的办公室里放了好几年。 他从法国带回来,最初是为了在重大突破后与大家一起庆祝。
但直到现在,无论他们取得了多少科学突破,庆功酒都没有被打开。 张首钢表示,并不是没有什么值得庆祝的,而是计时员的心里有一个表盘:在对精准和稳定永无止境的追求中,每一次努力的终点都会成为超越的新起点。一遍又一遍。
在近代中国,标准时间的创造和传递长期由外国人主导和控制。 新中国成立后,随着大规模国防和经济建设的启动,迫切需要在腹地隐蔽地点建设授时站。
在周恩来总理的关怀下,位于陕西省蒲城县的陕西天文台于1966年建成,1971年开始提供短波授时。
参与建立陕西天文台的人员中有不少是来自北京、上海、南京等大城市的科学家和年轻大学生。 陕西观象台原台长亓冠荣回忆,当时,他刚刚从南京大学毕业,他和第一批其他十几位年轻人下了火车物理学家张礼,转乘公交车。 在山脚下。
回忆起眼前绿草如茵的工地,亓冠荣说:“即使要搬石头,也要亲手搭建观测站!”
短波授时站的建成,使我国具备了覆盖全境的陆基无线电授时能力,翻开了中国授时新的一页。 在此基础上,长波授时站低功率试验台于1976年7月进行了试点。四个月后,信号正式每天定时播出。
“建设国家时钟……不仅对于尖端技术具有重要意义,对于我国自然科学乃至整个科学的发展也具有重要意义。” 钱学森曾经描述过长波授时站的意义。
长波授时系统的建立,让中国赶上了世界。 该成果还荣获1988年国家科技进步一等奖。
这是中国科学院国家授时服务中心时间频率参考实验室的北京时间监测系统(2月7日摄)。新华社记者 张博文 摄
在自主计时体系建设中,一批中青年科技工作者扎根西部、科技报国。 为进一步适应国家授时要求,陕西观象台于1980年迁至临潼,2001年更名为中国科学院国家授时中心。虽然地址和名称发生了变化,但初衷并未改变。没有改变。 新时代的计时人继续拥有红色血液,坚持不懈地研究和奉献。
原子钟是尖端理论和尖端技术的结晶。 建造一个原子钟需要十年或更长时间是很正常的。
有时候,人们所承受的痛苦不仅仅是肉体上的痛苦:有的人久坐,得了腰椎间盘突出症,没有时间去做手术;有的人因久坐而患上腰椎间盘突出症,没有时间去做手术;有的人因久坐而患上腰椎间盘突出症,没有时间去手术;有的人因久坐而患上腰椎间盘突出症,而没有时间去做手术;有的人因久坐而患上腰椎间盘突出症,而没有时间去做手术; 有的脚踝骨折,拄着拐杖在春节假期跳进实验室。 但更多的是坐在长凳上摆着成百上千个元件和仪器的痛苦。
光学钟是具有前瞻性的原子钟。 国家授时中心研究员常虹负责锶原子光钟的研制。 在科研的关键阶段,作为家里的独生子,他经历了父母因病去世。 其中,他的父亲生前已瘫痪六年。 “以前我最怕晚上接到电话,说家里老人出事了。”
但他表示,要想抢占这个全世界都注视的战略高地,时间窗口只有一两年。 国家的计划不能靠我们自己来拖延。 不管有多么困难,我们都要咬紧牙关,把研究推进下去。
“钟表制造是一项值得一辈子的事业,因为它是国家的战略需要;钟表制造也是一项一辈子也永远完成不了的事业,因为各行各业的发展进步有无穷无尽的要求对于原子钟的性能,包括易用性。”张首钢说。
在他投身这项事业的31年里,他带领团队开发了9种针对不同应用类型的新型原子钟。
创新不断攀登世界科技高峰
2月8日,科研人员在中科院国家授时中心空间锶原子光钟实验室工作。新华社记者 张博文 摄
与经济社会发展脉动的通信、电力、金融、导航等系统的有效运行依赖于高精度的时间同步。 随着社会的发展和科技的进步,授时系统不仅是关系国计民生的公益项目,更是关系国家安全的战略武器。
2003年,为满足国家重大燃眉之急,国家授时中心及相关科研院所依托时频技术和天文科学理论积累,在较短的时间内研制出中国区域定位系统(CAPS)示范验证系统。三年以上,准确率不低于100%。 在美国GPS卫星导航系统。
“CAPS系统的建设体现了‘勇于创新’的精神,仍在激励着新时代授时人不断前行。” 中国科学院国家授时中心党委书记窦忠表示,创新是科技进步的第一动力。 党的十八大以来,国家授时服务中心坚持马不停蹄、快节奏的自主创新,在国家战略重点领域加强布局、做强做大。
将比微波原子钟精度更高的光学钟送入太空,实现高精度时空基准,是当前世界技术发展的前沿。 张首钢和他的十几名中青年“钟匠”团队花了十年时间,打造了该中心第一座地面光钟。 目前的工作是将面积达20多平方米的光钟塞进不到1立方米的空间站实验柜中,其难度不仅在于装置部件尺寸的缩小,还有制度和流程的再造,需要突破一系列关键技术。 目前,这款“齐齐钟”正在国家授时中心研制中。
“因为有这群可爱的同事,国家授时中心在时频研究和授时工作方面取得了长足的进步。” 张首钢表示,“国家人民”办“国家事”,“国家队”肩负“国家责任”。 计时中心始终将国家利益放在第一位,致力于填补一项又一项国内空白:
——重启世界时间这一战略资源的自主测量,摆脱此前对国外世界时间数据的依赖,保障我国航天任务的顺利进行。
——启动高精度地基授时系统建设,将光纤授时与改进型长波授时相结合,形成地基授时,并与卫星授时相结合,构建天地一体化授时系统。
——开发网络时间传输和应用新技术,建立云端节点,建立网络授时系统,填补网络空间高精度“北京时间”空白。
……
“国家利益拓展到哪里,我们的授时服务就跟到哪里。” 张首钢表示,授时人将继续传承红色血液,弘扬“两弹一星”精神和老一辈科学家精神,坚持自主创新引领高质量发展,新时代授时工作取得更大成绩。
2月7日,在中国科学院国家授时中心空间锶原子光钟实验室,测量仪器显示相关实验信号。新华社记者 张博文 摄