其实早在2001年12月,建成北斗卫星导航试验系统后,中国就已经成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。自2003年,系统正式开通并提供服务到现在,7年多来,北斗系统在已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域。
一波三折
作为北斗卫星导航系统的主要功能之一,高精度授时也历经了近30年的发展。
中国卫星导航定位应用管理中心柳其许总工程师认为:“全球卫星导航技术其实是航天技术与原子钟技术的联姻,表达了时间和空间的统一,卫星导航定位精确度主要取决于原子钟精度。某种意义讲,未来高技术条件下的局部战争,更多的依靠原子钟,而不是原子弹。”
原子钟是时间频率技术的核心装备,人类精确使用和掌握时间正是利用原子钟。原子钟利用围绕在原子核周围不同电子层的能量差,释放出的能量产生共振频率,以共振频率为节拍器来测定时间。“研究中国自己的原子钟,建设自主的时间频率体系”,面对困难,国人坚定的发出自己的声音。
遥想当初,卫星导航定位系统在中国是一穷二白,要迅速发展起来谈何容易,更何况原子钟。当时国家正处于国防事业建设热潮中,领导人意识到要确保国家真正的安全就要有自己的原子钟。
作为最早研究原子钟的科学家之一,原北大常务副校长王义遒教授回忆说:“1969年,周恩来总理专门召集搞原子钟的人在一起吃饭,后来还开过一次专门的原子钟会议,这些都充分说明了国家的重视。”
在收到国家自主研发原子钟的指示后,全国几家研究单位同时启动了研究。王义遒教授说:“北大在接到这个任务后,与当时的国防科委一起合作研究出了国家第一台铯束原子钟。”正是由于国家的重视,原子钟的研发成了重点,在短短的十年时间里,中国已经研制成功了包括:铯束、铷气室和氢原子钟等三种类型,在原子钟研发领域,中国已经取得了不错的成绩。
“上世纪80年代,我们和美国在这个领域几乎处于同一水平”王义遒教授如是说。原子钟研究的项目均是耗资不菲且需要连续性,要不断更新原子钟的核心元素才能获得更为精确的时间频率,达到误差最小。而随着国际形势的缓和,国家重点转向经济建设,原子钟的研究开始淡出领导人的视线。
从逐渐淡出到完全停滞,一晃就是20年。而自从停止了原子钟的研究,中国的高精度授时设备,几乎依靠进口,接收的信号也全是单一的GPS时间。如果双边或是多边关系恶化,美国完全可以“用软刀子杀人”——只要在中国上空屏蔽GPS信号,包括时间频率系统在内的中国信息系统就会大面积瘫痪。由于时间误差是积累的,数字信息高速传输系统、通讯系统等会因时间系统瘫痪而报废。
王义遒教授回忆起原子钟研究的停止充满惋惜:“实际上70年代还是有大量经费支持。后来就很少了,再后来就基本上没了,所以我们只能做一些基础研究。但是我感觉到原子钟这个东西既然是一个非常重要的东西,从国家的军事力量来看,又是一个核心。如果我们没有的话,国家就很难完全的独立自主,所以我们还在北大保留了一支队伍,这支队伍非常困难,在基本上没有经费的情况下,我们把它维持下来了。”
时间到了世纪之交,王义遒教授带领着艰难维持下来的研究队伍,积极地联合其他科学家向相关领导写信汇报,希望恢复对原子钟及国家时频系统的研究;另外,不忘延续着仅存的研究成果进行着基础的项目攻关,以期保存基本的实力和人才队伍。
2000年以来,美国自海湾战争后的一系列军事行动让世界震惊,让世界沉思,促使全世界都深刻意识到非接触性打击的信息化战争中原子钟的授时作用更加重要,在国家相关机构组织下,新一轮原子钟研制和国家时间频率系统的建设重新启动。